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京廣高速鐵路北段安全數(shù)據(jù)網(wǎng)組成及維護

文檔作者：許颯文檔來源：北京西電務段		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年01月21日
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2014年8月
第5卷第4期
高速鐵路技術(shù)
HIGH SPEED RAILWAY TECHNOL0GY
No．5，Vo1．4
Aug．2014
文章編號：l674-_8247(2014)04—0016—04
京廣 高速鐵路北段安全數(shù)據(jù)網(wǎng)組成及維護
許颯
(北京西電務段， 北京100036)
摘要：隨著現(xiàn)代鐵路技術(shù)的高速發(fā)展，列車與地面設備通信的實時性，對改善行車效率起著關(guān)鍵性的作用，
CTCS．3級列控系統(tǒng)中，通過無線通信網(wǎng)絡實現(xiàn)車地實時交互，而地面設備間的各種數(shù)據(jù)如：列控信息、聯(lián)鎖信
息、臨時限速信息等，也必須通過一個高效安全的網(wǎng)絡與RBC之間聯(lián)系起來，以確保列車接收到的行車許可
是安全可靠的。安全數(shù)據(jù)網(wǎng)的概念就是在此基礎(chǔ)上提出來的，它實現(xiàn)了大量行車數(shù)據(jù)的安全、可靠的傳輸，
并最終通過RBC的計算，生成行車許可，并通過GSM-R無線傳輸至列車，實現(xiàn)安全行車。文章針對CTCS-3
級列控系統(tǒng)的安全數(shù)據(jù)網(wǎng)，對京廣高速鐵路北段的信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸與組網(wǎng)，以及安全數(shù)據(jù)網(wǎng)設備
在日常工作中的維護保養(yǎng)、網(wǎng)絡管理、常見故障處理等，進行了闡述。
關(guān)鍵詞：CTCS-3；信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)；組網(wǎng)；維護管理
中圖分類號：U298．1 2 文獻標志碼：B
The Composition and Maintenance of the Beijing·Guangzhou
High-Speed Railway Signal Safety Data Network
XU Pei
(Beijing West Signal Depot，Beijing 100036)
Abstract：W ith rapid development of modem railway technology，the real—time commnunication between the train and
ground equipment，plays a pivotal role in improving the traffic eficiency．CTCS一3 level train control system can achieve
the real—time interaction between the train and ground through wireless communication network．Meanwhile，various data
among the ground equipment，e．g．train control information，interlocking information，temporary limited speed inform a—
tion，etc． ，must be connected to ensure the driving perm ission sign al being gotten by train is safe and reliable，through
a high eficiency safe link with RBC．The safe data concept comes up from this．It helps to achieve the safe and reliable
tran smission of much traffic data． RBC calculates these data to generate train driving permission and then transmit to
train through GSM—R．In this way，the whole safe train process is guaranteed．This article is mainly about safe data net—
work transmission and networking technology of the northern of Beijing—Guangzhou high speed rail，the equipments daily
maintenance，the network management，and common troubleshooting．
Key words：CTCS-3；sign al safety data network；network composition；the maintenance an d management
1 引言
隨著鐵路現(xiàn)代化的發(fā)展，基于點式應答器和連續(xù)
軌道電路的CTCS．2級列控系統(tǒng)，已經(jīng)顯現(xiàn)出了它的
一些不足，如鐵路沿線地面設備過多，地面向列車傳送
收稿日期：2Ol4JD4-28
作者簡介：許佩(1989一)，女，助理工程師。
的信息量不足、實時性不夠、車地不能實現(xiàn)雙向通信
等。CTCS-3級列控系統(tǒng)在兼容CTCS4級列控系統(tǒng)功
能的前提下，使用鐵路無線通信系統(tǒng)(GSM．R)實現(xiàn)車一
地信息雙向傳輸，無線閉塞中心(RBC)生成行車許
可，軌道電路實現(xiàn)列車占用檢查，應答器實現(xiàn)列車定
位，安全數(shù)據(jù)網(wǎng)實現(xiàn)地面信號的數(shù)據(jù)傳輸，安全數(shù)據(jù)網(wǎng)
就是在此基礎(chǔ)上建立起來的龐大的網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)了
大量實時數(shù)據(jù)的安全、可靠的傳輸。
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第4期 許鞏：京廣高速鐵路北段安全數(shù)據(jù)網(wǎng)組成及維護 2014年8月
2 網(wǎng)絡組成及數(shù)據(jù)傳輸
CTCS一3級列控系統(tǒng)由地面設備、車載設備、信號
數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡、GSM．R無線通信網(wǎng)絡4部分構(gòu)成。在
CTCS-2級列控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地面設備增加了
RBC設備，RBC向列車提供行車許可；車載設備增加
了GSM—R無線電臺和信息接收模塊，車地實現(xiàn)連續(xù)、
雙向、大容量、唯一信息傳輸；使用臨時限速服務器管
理臨時限速，限速靈活設置，實現(xiàn)任意位置、長度和數(shù)
量的臨時限速設置。
信號數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)由信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)、調(diào)度集中數(shù)
據(jù)通信以太網(wǎng)和信號檢測數(shù)據(jù)通信以太網(wǎng)等組成。
CTCS-3級列控系統(tǒng)關(guān)鍵設備實行冗余化配置，以
確保行車設備的安全性、可靠性、可用性及可維護性。
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信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)采用工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡設備構(gòu)成冗余雙
環(huán)網(wǎng)，雙網(wǎng)間使用物理隔離，采用專用單模光纖連接。
連接相鄰網(wǎng)絡設備的光纖長度應不超過70 km，光纖
長度不滿足要求時應增加中繼器設備。每一獨立環(huán)網(wǎng)
中接人的網(wǎng)絡設備(交換機、中繼器)超過40個或應
用網(wǎng)絡線路(鐵路線路)長度超過600 km時，應將網(wǎng)
絡環(huán)路分割成不同子環(huán)網(wǎng)。各相鄰子環(huán)網(wǎng)問采用3層
工業(yè)以太網(wǎng)交換機進行連接。
2．1 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)
京廣高速鐵路北段(京石段及石武河北段)，北起
北京西站，南至安陽東站(不含)。正線共包括11個
車站、1個線路所、25個信號中繼站，管轄范圍如圖1
所示。
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圖1 京廣高速鐵路北段線路管轄范圍
根據(jù)京廣高速鐵路整體的線路情況，結(jié)合北京、石
家莊樞紐的狀況，京廣高速鐵路北段組成一個安全數(shù)
據(jù)網(wǎng)子網(wǎng)，且與鄭州局的安全數(shù)據(jù)網(wǎng)相連，網(wǎng)絡與網(wǎng)絡
間采用3層以太網(wǎng)交換機連接。其中北京樞紐的北京
西站及廣安門站納入北京至石家莊安全數(shù)據(jù)網(wǎng)中。石
家莊樞紐包含石家莊動車所，通過3層以太網(wǎng)交換機
與京石的安全數(shù)據(jù)網(wǎng)連接，石太客運專線在石家莊樞
紐建立獨立的安全數(shù)據(jù)網(wǎng)，通過3層以太網(wǎng)交換機與
京廣高速鐵路北段安全數(shù)據(jù)網(wǎng)連接。
京廣高速鐵路北段信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)，如圖2
所示。
2．2 數(shù)據(jù)傳輸
接人信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)的設備包括：列控中心
(TCC)、計算機聯(lián)鎖(CBI)、臨時限速服務器(TSRS)、
無線閉塞中心(RBC)。在安全數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)絡設備中，單
節(jié)點信息傳輸時延不大于50 US，單網(wǎng)絡內(nèi)數(shù)據(jù)通信自
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愈時間不大于50 ms，網(wǎng)絡間數(shù)據(jù)通信自愈時間不大
于500 ms，高性能的數(shù)據(jù)傳輸保證了信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)
的實時性。
信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)實現(xiàn)以下設備間的信息傳輸：
TCC與TCC：TCC與TCC間交互的信息有軌道
區(qū)段邊界信息、邊界信號機狀態(tài)、區(qū)間閉塞分區(qū)狀態(tài)信
息、區(qū)間方向改變信息、設備狀態(tài)信息等。
TCC與CBI：TCC向CBI傳輸區(qū)間方向信息、區(qū)
間閉塞分區(qū)狀態(tài)信息、信號降級命令信息、CBI向TCC
傳輸列車進路狀態(tài)信息、調(diào)車信號狀態(tài)信息、區(qū)間方向
改變命令信息、車站信號機點燈狀態(tài)信息。
TSRS與RBC：TSRS向RBC傳輸臨時限速命令，
RBC向TSRS傳輸臨時限速命令狀態(tài)。
TSRS與TCC：TSRS向TCC傳輸臨時限速命令信
息和時鐘校核信息，TCC向TSRS傳輸臨時限速命令
狀態(tài)信息，區(qū)間閉塞分區(qū)狀態(tài)和站內(nèi)軌道區(qū)段信息。
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第4期 許驪：京廣高速鐵路北段安全數(shù)據(jù)網(wǎng)組成及維護 2014年8月
左網(wǎng)
圖2 京廣高鐵北段信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)簡圖
TSRS與TSRS：臨時限速命令的請求響應、各種回
執(zhí)、TSRS間狀態(tài)檢測報告等。
RBC與CBI：RBC向CBI傳輸列車相關(guān)信息，CBI
向RBC傳輸信號授權(quán)信息。
RBC與RBC：主要實現(xiàn)RBC間的切換。
CBI與CBI：實現(xiàn)站間聯(lián)系信息的傳輸。
3 維護與管理
_口 信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)采用工業(yè)級交換機構(gòu)成，在常規(guī)
使用過程中，只要保證工作環(huán)境的溫度、防塵、防靜電，
平均無故障工作時間(MTBF)可達到63．3年，穩(wěn)定性
極高。在日常維護過程中，應注意以下幾點：
(1)不要同時關(guān)閉互為冗余的2臺電源，否則會
造成系統(tǒng)停機；
(2)請保持光纖接頭的清潔度，切勿用扎帶綁扎
尾纖；
(3)建議采用波分管或纏繞管保護尾纖，并保持
尾纖彎曲半徑不小于R25(25倍尾纖外徑)。
3．1 工作環(huán)境要求
安全數(shù)據(jù)網(wǎng)交換機所處工作及存儲環(huán)境應滿足以
下要求：
(1)二層交換機
工作壞境：一40～85 oC；
存儲／運輸環(huán)境：一40～85℃ ；
相對濕度：10％ ～90％(無凝露)。
(2)三層交換機
工作壞境：一40—7O oC；
存儲／運輸環(huán)境：一40～85~C；
相對濕度：5％ 一9O％ (無凝露)。
3．2 網(wǎng)絡管理系統(tǒng)
信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)設置單獨的網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，實現(xiàn)
雙環(huán)網(wǎng)絡的管理和監(jiān)測。按配置要求，每個單獨的網(wǎng)
絡中至少配置1臺網(wǎng)絡管理服務器，因此京廣高速鐵
路北段管內(nèi)設置1套網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，安放在北京西站
RBC中心，通過瀏覽網(wǎng)絡拓撲，實時監(jiān)測整個網(wǎng)絡的
運行狀況。網(wǎng)管系統(tǒng)應對各種故障實時報警，明確提
示，關(guān)鍵報警信息應有聲光持續(xù)報警功能，實現(xiàn)雙環(huán)網(wǎng)
絡的實時監(jiān)測、故障定位及報警。網(wǎng)絡管理系統(tǒng)應具
備或?qū)崿F(xiàn)如下功能：
(1)拓撲管理：用于構(gòu)造并管理整個信號系統(tǒng)安
全數(shù)據(jù)網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)，自動搜索網(wǎng)絡設備的拓撲數(shù)據(jù)，
形成與實際網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)相同的網(wǎng)絡拓撲視圖，通過
瀏覽網(wǎng)絡拓撲視圖實時監(jiān)測整個網(wǎng)絡的設備運行
狀態(tài)。
(2)配置管理：可實現(xiàn)對設備的配置，lP地址管
理，可保存歷史配置信息并可對不同配置進行比較。
網(wǎng)管系統(tǒng)應能識別接入設備的IP地址和工作狀態(tài)，并
對交換機配置IP地址沖突和應用設備的IP地址沖突
能及時檢測并報警。
(3)數(shù)據(jù)流量分析和誤碼率分析：對交換機的各
個端口的數(shù)據(jù)流量能及時監(jiān)測并設定門限值，對于高
于門限值的端口能在網(wǎng)管上報警；對于交換機的各個
端口的數(shù)據(jù)誤碼率能及時監(jiān)測并設定門限值，對于高
于門限值的端口能在網(wǎng)管上報警。
(4)故障管理：提供報警監(jiān)視窗口，可在窗口視圖
上監(jiān)視到設備的實時報警，并對相關(guān)報警進行操作。
對于歷史報警數(shù)據(jù)能下載，并能進行離線分析，故障歷
史記錄信息能保存1個月以上。
3．3 常見故障處理
通常在判斷處理故障時，首先盡量利用網(wǎng)管服務
器上顯示的診斷信息來判斷故障發(fā)生情況，并通過網(wǎng)
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第4期 許習i【：京廣高速鐵路北段安全數(shù)據(jù)網(wǎng)組成及維護 2014年8月
管軟件上的拓撲圖查看交換機運行狀態(tài)和各端口下設
備通信狀態(tài)。當發(fā)現(xiàn)視圖上有紅／黃告警對象時，點擊
右鍵刷新相應的對象圖標，如告警信息未及時消除，聯(lián)
系相關(guān)設備單位，通知其檢查相應的連接或模塊，確認
是否有異常。并將視圖截圖和log日志等信息發(fā)送給
廠家進行故障分析。
3．3．1 防止接入外部設備
安全數(shù)據(jù)網(wǎng)正常工作與否直接影響列控、聯(lián)鎖、
TSRS間的通信，一旦出現(xiàn)故障將嚴重影響列車運行。
所以必須加強安全數(shù)據(jù)網(wǎng)維護管理，嚴格控制外部設
備接入安全數(shù)據(jù)網(wǎng)，防止接入外部設備出現(xiàn)錯誤操作
而引起設備異常造成網(wǎng)絡中斷。
3．3．2 交換機常見故障
因安全數(shù)據(jù)網(wǎng)交換機使用的是工業(yè)級交換機，穩(wěn)
定性極高，在穩(wěn)定運行后一般不會發(fā)生硬件故障，常見
可能出現(xiàn)的交換機故障有如下幾種情況：
(1)交換機電源燈亮黃或者不亮，對應網(wǎng)管軟件
上交換機圖標顯紅色狀態(tài)，可檢查電源模塊及供電線
路。如果是電源模塊問題，聯(lián)系廠家進行處理；
(2)交換機端口指示燈不亮，對應網(wǎng)管軟件上鏈
路顯示紅色狀態(tài)，可檢查線路連接情況，看是否有線路
松動現(xiàn)象，并及時恢復。如果仍無法正常工作，聯(lián)系廠
家進行處理；
(3)交換機端口指示燈為暗黃色閃爍，對應網(wǎng)管
軟件上鏈路顯示黃色狀態(tài)，可能是光通道性能變差，此
時可檢查光纖損耗或光模塊狀態(tài)。如果仍無法正常工
作，聯(lián)系廠家進行處理。
4 結(jié)束語
作為CTCS一3級列控系統(tǒng)中行車數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾?
組成部分，安全數(shù)據(jù)網(wǎng)實現(xiàn)了大量行車數(shù)據(jù)的遠距離
實時傳輸。京滬、京廣等高速鐵路的平穩(wěn)運行，進一步
證明了安全數(shù)據(jù)網(wǎng)的安全性及可靠性。但CTCS一3級
列控系統(tǒng)使用的地面設備，等于全套的CTCS-2級地
面設備加上RBC和大量的GSM—R基站，經(jīng)濟性并不
是很高，隨著我國高速鐵路的進一步發(fā)展，下一代的列
控系統(tǒng)——CTCS_4級列控系統(tǒng)，將完全基于無線通信
傳輸行車數(shù)據(jù)，地面無線閉塞中心和車載設備完成列
車占用檢測及完整性檢查，點式信息設備提供列車用
于測距修正的定位基準信息，其追蹤運行間隔時間將
比CTCS．3級列控系統(tǒng)的間隔時間更短，安全數(shù)據(jù)網(wǎng)
所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將進一步增多，傳輸?shù)念l率也將加快，這
將是一個新的挑戰(zhàn)。安全數(shù)據(jù)網(wǎng)將繼續(xù)承擔著安全可
靠的傳輸數(shù)據(jù)的重要作用，進一步實現(xiàn)現(xiàn)代高速鐵路
行車的標準化、一體化、模塊化、網(wǎng)絡化和數(shù)字化。
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