RBC联锁接口规范V.docx
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RBC联锁接口规范V
CTCS-3级列控系统
标准规范
项目名称:
无线闭塞中心(RBC)接口规范
第一分册无线闭塞中心/计算机联锁接口规范
主编单位:
北京全路通信信号研究设计院
参编单位:
*
2008年5月
1.版本历史
版本号
日期
章节号
修改/说明
作者/编写人
V1.0
2008-4-28
全部
新创建
接口组
V1.1
2008-6-03
第5章
内部审核后修改
接口组
V1.2
2008-7-2
全部
C3组审阅后修改
接口组
V1.3
2008-7-21
全部
内部修订
接口组
V1.4
2008-9-2
全部
总体技术组审阅后修改
接口组
2.目录
3.
1.版本历史1
2.目录2
3.引言5
3.1.围5
3.2.缩略语5
3.3.参考文献6
4.总则7
5.RBC/IL接口结构7
5.1.RBC/IL接口通信网络7
5.2.RBC/IL接口通信协议结构8
5.3.RBC/IL接口实现过程9
6.RBC/IL接口应用层10
6.1.RBC/IL接口连接和通信10
6.2.RBC/IL接交互信息11
6.3.对象信息12
6.3.1.信号授权对象(SAObject)12
6.3.2.信号授权消息(SAM)格式12
6.3.3.SAM信息字段说明13
6.3.4.列车信息消息(TIM)格式16
6.3.5.TIM信息字段说明17
6.3.6.紧急停车区18
6.3.7.通用应用层18
6.3.8.通用对象层(GAL)消息格式19
7.RBC/IL接口安全层20
7.1.安全层概述20
7.2.安全应用中间子层21
7.2.2.安全应用中间子层服务定义21
7.2.3.安全应用中间子层(SAI)通信协议24
7.3.欧洲无线安全层(ERSL)28
7.3.2.欧洲无线安全层(ERSL)的连接服务29
7.3.3.欧洲无线安全层(ERSL)安全通信协议29
7.3.4.DES加密33
8.RBC/IL接口传输层34
8.1.功能特性34
8.1.1.服务功能35
8.1.2.服务类型35
8.2.接口定义与映射35
8.2.1.ALE消息结构35
8.2.2.通信协议36
8.2.3.服务和地址映射37
8.3.冗余管理38
图索引
图1RBC/IL系统连接方式7
图2RBC/IL接口通信协议结构8
图3SAI连接建立19
图4SAI断开连接19
图5SAI时间戳初始化22
图6SAIEC初始化23
图7ALE建立连接32
4.引言
5.
5.1.围
5.2.
本规范规定了客运专线CTCS-3级中RBC/IL接口实现的规则和原理,适用于客运专线CTCS-3级列车控制系统中RBC/IL接口的研究、开发、配置、调试和工程实施;维护和运营部门可参照执行。
本规范所定义的规则要求各设备供应商共同遵照执行,确保无线闭塞中心和计算机联锁系统间数据通信和交换的正确性和有效性,并确保不同设备供应商的无线闭塞中心、计算机联锁设备间的互联互通。
5.3.缩略语
RBC
RadioBlockCenter
无线闭塞中心
CTCS
ChineseTrainControlSystem
中国列车控制系统
GAL
GeneralApplicationLayer
通用应用层
TCP
TransmissionControlProtocol
传输控制协议
IP
InternetProtocol
网际协议
SAI
SafeApplicationIntermediatesublayer
安全应用中间子层
ERSL
EuroRadioSafetyLayer
欧洲无线安全层
ALE
AdaptationandredundancymanagementLayerEntity
适配和冗余管理层实体
SA
SignallingAuthorisation
信号授权
EMA
EmergencyArea
紧急区域
TIM
TrainInformationMessage
列车信息消息
SAM
SignallingAuthorisationMessage
信号授权消息
ID
Identity
身份标志
CI
ComputerInterLocking
计算机联锁
PDU
ProtocolDataUnit
协议数据单元
EC
ExecutionCycle
运行周期
DES
DataEncryptStandard
数据加密标准
MAC
MessageAuthenticationCode
消息认证码
KMAC
MessageAuthenticationCodeKey
认证密钥
KSMAC
SessionKeyforMessageAuthenticationCode
会话密钥
SaPDU
SafetyProtocolDataUnit
安全协议数据单元
QoS
QualityofService
服务质量
ALEPKT
ALEPacket
适配和冗余管理层数据包
5.4.参考文献
5.5.
1)UNISIGSUBSET026,SystemRequirementsSpecification,Ver.2.3.0
2)
3)UICETCSFRS,ERTMS/ETCSFunctionalRequirementSpecification,Ver.4.29
4)
5)EN50159-1,Safety-RelatedCommunicationinClosedTransmissionSystem
6)
7)EN50159-2,Safety-RelatedCommunicationinOpenTransmissionSystem
8)
9)UNISIGSUBSET-098,RBC-RBCSafeCommunicationInterface,V1.0.0
10)
(RBC-RBC安全通信接口V1.0.0)
11)UNISIGSUBSET-037,EuroradioFIS,Ver.2.3.0
12)
13)UNISIGSUBSET-038,OfflinekeymanagementFIS,Ver.2.1.9
14)
15)客运专线CTCS-3级系列控系统总体技术方案
16)
17)IRSRBCILApplicationLayer-3NSS008253D0005-1.19
18)
19)3NSS004700D0131,IPU950/RPU950GenericApplicationLayerInterface–GAL,Ver.1.5
20)
6.总则
7.
7.1.无线闭塞中心和计算机联锁均是客运专线CTCS-3级列控系统中信号控制的重要组成部分,无线闭塞中心与计算机联锁之间应具备数据交换的功能。
7.2.
7.3.无线闭塞中心与计算机联锁之间信息交换应满足客运专线CTCS-3级列控系统运营要求。
7.4.
7.5.无线闭塞中心与计算机联锁之间的网络通道必须是安全传输网,能确保无线闭塞中心与计算机联锁在网络传输中所交互数据的有效性和实时性。
7.6.
7.7.RBC/IL接口在发生任何故障情况下不得使本系统产生危及行车安全的命令。
7.8.
8.RBC/IL接口结构
9.
9.1.RBC/IL接口通信网络
9.2.
9.2.1.无线闭塞中心与计算机联锁之间应采用标准以太网连接,物理接口可采用RJ45方式。
9.2.2.
9.2.3.网络通道应采用双套冗余设计,其中任意一个网络通道出现故障,不能影响数据正常传输功能,并能向集中监测系统平台提供故障报警信息。
9.2.4.
9.2.5.系统网络连接示意图:
9.2.6.
图1RBC/IL系统连接示意图
9.3.RBC/IL接口通信协议结构
9.4.
9.4.1.RBC/IL接口协议应采用分层结构实现。
9.4.2.
9.4.3.分层内容应能满足系统间传输需求和安全保障。
9.4.4.
9.4.5.RBC/IL接口具体分层可包括应用层、安全层和传输层;其中应用层包括RBC应用层(或IL应用层)和通用应用层(GAL),安全层包括安全应用中间子层(SAI)和基于Subset-098标准的欧洲无线安全层(ERSL),传输层包括适配和冗余管理层(ALE)以及TCP/IP传输层。
9.4.6.
9.4.7.RBC/IL连接协议分层结构示意图:
9.4.8.
图2RBC/IL接口通信协议分层结构示意图
9.4.9.基于RBC/IL分层结构,RBC与IL间的数据传递方式示意图:
9.4.10.
图3RBC/IL接口通信数据组层方式示意图
9.5.RBC/IL接口实现过程
9.6.
9.6.1.为了保证通信的可用性和可靠性,无线闭塞中心和计算机联锁双方的协议层应保持在同一个连接状态。
9.6.2.
9.6.3.RBC/IL接口任一层连接的建立需要以其下一层的连接为基础。
9.6.4.
9.6.5.所有交互信息在RBC/IL接口中应自上而下传递并最终发送到远端接收方。
9.6.6.
9.6.7.在RBC/IL的接口中为每个协议层的信息均应定义本层的消息格式和通信协议;当上一层的消息传递到下层时,上一层的消息应被作为用户数据。
9.6.8.
9.6.9.接收方在收到数据后应通过逐层解析并自下而上传递用户数据,最终实现应用层解析。
9.6.10.
10.RBC/IL接口应用层
11.
11.1.RBC/IL接口连接和通信
11.2.
11.2.1.RBC和计算机联锁系统的应用层在系统正常工作过程中应保持相互连接的状态。
11.2.2.
11.2.3.RBC和计算机联锁系统的应用层的下一层应在规定的时间间隔内循环检查诊断连接是否存在数据丢失现象,并且向应用层报告该诊断信息。
11.2.4.
11.2.5.当下层连接已经建立,同时应用层收到了对方的应用层信息,则认为与另一方的应用层连接已经建立。
11.2.6.
11.2.7.计算机联锁应在每系统周期内向RBC发送所有活动对象信息;如果没有活动的对象,则应发送一个空消息。
11.2.8.
11.2.9.RBC如果在持续TRBCtimeout时间内未收到来自计算机联锁的应用层信息,则认为与计算机联锁的通信已中断。
11.2.10.
11.2.11.RBC只有在检查到新接收的计算机联锁信息与先前的信息有变化时,才改变其存储的信息内容;如果RBC同时收到的计算机联锁信息超过一组,应对所有接收的信息进行检查,但只使用最新的一组信息,并删除其它信息。
11.2.12.
11.2.13.RBC应根据事件响应向计算机联锁发送所有活动的列车对象信息;如果没有活动的对象,则RBC应至少在每TRBCreaction时间内向计算机联锁发送一个空消息。
11.2.14.
11.2.15.如果计算机联锁持续TILtimeout时间内没有收到来自RBC的信息则认为与RBC的通信已中断。
11.2.16.
11.2.17.时间缩写简表
名称
数值
备注
TRBCtimeout
1000毫秒
TRBCreaction
1000毫秒
TILtimeout
3500毫秒
11.3.RBC/IL接交互信息
11.4.
11.4.1.RBC和计算机联锁之间应对交互信息通过公共对象进行的统一定义。
11.4.2.
11.4.3.公共对象以信号授权区段(SASection)作为基本单元,包括信号授权对象(SAObject)和紧急停车区(EMA)对象。
11.4.4.
11.4.5.信号授权对象(SAObject)用于交互列车信息和进路信息,EMA对象用于计算机联锁向RBC传递紧急停车区状态信息。
11.4.6.
11.4.7.车站的进、出站信号机和区间闭塞分区的停车牌都可被视为信号授权对象(SAObject)。
11.4.8.
11.4.9.相同方向上两个连续的信号授权对象(SAObject)之间形成一个信号授权区段(SASection),每个区段末端的信号授权对象可作为该信号授权区段(SASection)终点的标志。
11.4.10.
11.4.11.当信号授权对象(SAObject)防护内防存在道岔时,则需要在该信号授权(SA)信号机以外另行指明一个子进路标志,该信息可参见本规范6.3.3.4节。
11.4.12.
11.4.13.对于一个信号授权对象(SAObject)不允许同时对两个运行方向有效。
11.4.14.
11.5.对象信息
11.6.
11.6.1.信号授权对象(SAObject)
11.6.2.
11.6.2.1.在信号授权对象(SAObject)中,定义计算机联锁向RBC发送的进路状态信息称为信号授权消息(SAM)。
11.6.2.2.
11.6.2.3.在信号授权对象(SAObject)中,定义RBC向计算机联锁发送的列车状态信息称为列车信息消息(TIM)。
11.6.2.4.
11.6.3.信号授权消息(SAM)格式
11.6.4.
11.6.4.1.信号授权消息(SAM)是由计算机联锁发送至RBC的进路信息内容,共包括:
进路类型、进路状态、降级状态、子进路号、危险点、溜入危险6项内容;协议格式如下表。
字段名称
状态类型
联锁赋值
优先级
进路类型
无进路
0
默认
正常进路
1
不适用
泊车区发车
3
不适用
进路状态
无进路
0
默认
降级
1
不适用
引导进路
2
不适用
列车进路
3
不适用
泊车区发车
4
不适用
占用
6
不适用
降级状态
无降级
0
默认
设置降级
4
不适用
子进路号
无子进路
0
默认
子进路号
1-
255
不适用
危险点
危险点距离为0;
0
默认
危险点距离大于0
1
不适用
溜入危险
未清除
0
默认
已清除
1
不适用
11.6.5.SAM信息字段说明
11.6.6.
11.6.6.1.进路类型:
进路类型是指计算机联锁向RBC发送的信号授权中进路的种类。
RBC与计算机联锁的交互信息中定义了三种进路类型:
无进路、列车进路、泊车区发车。
11.6.6.2.
a)无进路:
当计算机联锁未办理以某一信号点为终点的进路时,计算机联锁应向RBC发送以此信号为信号授权终点的信号授权进路类型是无进路。
b)
c)列车进路:
当计算机联锁已经办理完站内以某一信号授权对象为终点的列车进路(或引导进路),计算机联锁此时需向RBC发送为列车进路的信息。
d)
e)泊车区发车:
列车从股道发车时,发车进路建立且股道有列车占用,计算机联锁向RBC发送以此出站信号机为信号授权终点的SAM信息,其进路类型为“泊车区发车”。
发车进路首区段占用后,联锁停止发送该信号点的SAM信息。
f)
11.6.6.3.进路状态:
进路状态为计算机联锁向RBC发送信号授权(SA)中存在进路的当前进路状态,共有以下6种情况:
无进路、降级状态、引导进路、列车进路、泊车区发车、进路占用。
11.6.6.4.
a)无进路:
若对于某一信号授权对象不存在联锁进路情况下,计算机联锁向RBC发送的信号授权信息(SAM)中进路状态为无进路。
b)
c)降级状态:
当人工取消进路或人工解锁进路时,在信号关闭后且进路完全解锁前计算机联锁向RBC发送的信号授权信息(SAM)中进路状态为降级状态。
d)
e)引导进路:
当计算机联锁排列了引导进路情况下,向RBC发送的信号授权信息(SAM)中进路状态为引导进路。
f)
g)列车进路:
当计算机联锁排列了列车进路情况下,向RBC发送的信号授权信息(SAM)中进路状态为列车进路。
h)
i)泊车区发车:
当进路类型中为泊车区发车,则计算机联锁向RBC发送的信号授权信息(SAM)中进路类型设置为泊车区发车。
j)
k)进路占用:
列车进路或引导进路内任意轨道区段占用或进路内任意道岔不在规定位置,计算机联锁向RBC发送的信号授权信息(SAM)中进路状态为进路占用。
l)
11.6.6.5.降级状态:
降级状态为调度员人工取消此进路,要求列车在某一信号授权点前停车;共有两种状态:
无降级、设置降级。
11.6.6.6.
a)无降级:
在进路正常情况下定义为无降级状态。
b)
c)设置降级:
若进路被取消或人工解锁,在进路完全解锁前,计算机联锁向RBC发送的信号授权信息(SAM)降级状态为设置降级。
d)
11.6.6.7.子进路号(SA_ID):
子进路号是指以某一信号授权对象(SAObject)为信号授权终点的不同进路的编号;子进路号取值范围为1~255。
11.6.6.8.
子进路号说明图例:
图3子进路示意图
在上图中,XII信号机可以作为一个列车信号授权对象(SAObject),以XII为终点存在多于一条的联锁进路,分别是X->XII的列车进路和XF->XII的列车进路;计算机联锁应对这些不同进路进行编号(在此例中可分别定义为1和2),作为子进路号(SA_ID)发送给RBC。
11.6.6.9.危险点:
在列车运行线路上可能存在危及列车行车安全的因素,称为危险点;当危险点存在的情况下,需由计算机联锁向RBC发送危险点的信息;共有两种情况:
11.6.6.10.
a)危险点不存在:
计算机联锁在此字段向RBC发送不存在危险点的状态信息。
b)
c)危险点存在:
计算机联锁在此字段向RBC发送存在危险点的状态信息。
d)
注:
危险点的具体设置可根据线路规定处理。
11.6.6.11.溜入危险:
在两个区段相临同一个道岔区段,两个区段都可能使用这个道岔,则当该道岔占用时,因不能确定是哪个车占用该道岔,此三个区段都占用的情况将进路设置为RollIn;共有两种情况:
11.6.6.12.
a)无溜入危险:
计算机联锁在此字段向RBC发送溜入危险存在的状态信息。
b)
c)存在溜入危险:
计算机联锁在此字段向RBC发送溜入危险不存在的状态信息。
d)
注:
溜入危险的具体设置可根据线路规定处理。
11.6.6.13.进路关系对应表:
进路状态
降级状态
子进路号
危险点
溜入危险
无进路
无进路
不存在
不存在
不存在
不存在
正常进路
列车进路
无降级
1~255
存在
清除
不存在
未清除
引导进路
无降级
1~255
存在
清除
不存在
未清除
降级
设置降级
1~255
存在
清除
不存在
未清除
占用
无降级
1~255
存在
清除
不存在
未清除
泊车区发车
泊车区发车
无降级
1~255
存在
清除
不存在
未清除
11.6.7.列车信息消息(TIM)格式
11.6.8.
11.6.8.1.RBC向计算机联锁发送的信号授权对象称为列车信息消息(TIM),共包括:
列车状态、移动授权、列车位置、列车长度、列车速度五项内容;协议格式如下表。
字段
状态
RBC赋值
优先级
列车状态
无C3模式下运行的列车
0
默认
无C3模式下运行有列车
1
0
移动授权状态
无移动授权
0
默认
RBC已为列车预留了移动授权
1
0
列车位置
未定义
-1
默认
从车头到信号授权终点的距离(米)
0-
32767
不适用
列车长度
未定义
-1
默认
列车长度(米)
0-
32767
不适用
列车速度
未定义
-1
默认
停止
0
不适用
列车速度(千米/小时)
1-600
不适用
11.6.9.TIM信息字段说明
11.6.10.
11.6.10.1.列车状态:
列车状态描述了此列车信息消息中列车是否存在,共有两个状态,分别是:
无车、有车。
11.6.10.2.
a)无车:
无CTCS-3级模式下运行的列车;表示目前在此列车信息消息中无RBC控制模式下运行的列车。
b)
c)有车:
存在一辆或多辆CTCS-3级模式下运行的列车;表示目前在此列车信息消息中存在一辆或多辆由RBC控制模式下运行的列车。
d)
11.6.10.3.移动授权:
移动授权是指RBC是否已为列车预留了该区段的移动授权信息;共有两种情况:
11.6.10.4.
a)未预留:
RBC未设置移动授权。
b)
c)预留:
RBC已经为列车设置了移动授权。
d)
11.6.10.5.列车位置:
列车位置是指列车报告给RBC列车车头距SA区段终点的距离;取值范围为0~32767米;RBC在根据列车距离SA区段终点的距离,在“列车位置”字段赋值。
11.6.10.6.
11.6.10.7.列车长度:
列车长度是指本列列车由车尾到车头的距离;取值范围为1~32676米;RBC在根据列车报告的列车长度,在向计算机联锁发送的“列车长度”字段内赋值。
11.6.10.8.
11.6.10.9.列车速度:
列车速度是指列车报告给RBC列车的当前速度值;取值范围为1~600km/h;当速度为0时,表明列车处于停止状态。
RBC依据列车报告,在“列车速度”字段内赋值。
11.6.10.10.
11.6.11.紧急停车区
11.6.12.
根据运营需求和环境监测系统,在计算机联锁对控制车站进行区域划分,在接收到对应区域处于紧急情况下的(如烟、雾、雨、雪、落物等)灾害信息时,计算机联锁需对相应的紧急区域设置为紧急停车,并向RBC发送紧急区状态被激活的消息。
联锁向RBC发送的紧急区对象结构参见下表:
字段
状态
联锁赋值
优先级
紧急区状态
未激活
0
默认
激活
1
不适用
11.6.13.通用应用层
11.6.14.
11.6.14.1.通用应用层(GAL)是在数据格式、配置参数上对RBC和计算机联锁通信应用层信息交互进行定义,以保证通信双方能够正确的解析收到的应用层数据,同时提高通信的可用性和有效性。
11.6.14.2.
11.6.15.通用对象层(GAL)消息格式
11.6.16.
11.6.16.1.通用对象层(GAL)消息的数据域应由连续的对象包组成。
11.6.16.2.
11.6.16.3.对象包由对象标志符(OID)、对象长度信息(OLEN)和象数据组成。
11.6.16.4.
11.6.16.5.通用应用层数据域
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