RBC-CBI接口规范V1.0.doc

CTCS-3列控系统标准规范CTCS-3级列控系统RBC与CBI接口规范（V1.0）2008年12月修改记录版本号日期章节号修改/说明作者/编写人V0.12008-4-28全部创建接口组V0.22008-7-2全部根据铁道部C3组审阅意见修改接口组V0.32008-7-21全部对全文进行格式和文字说明修改接口组V0.42008-9-2全部总体技术组审阅后修改接口组V0.52008-9-9全部根据铁道部C3组审阅意见修改接口组V0.62008-11-27全部根据铁道部C3组及各单位专家审阅意见修改接口组V0.72008-12-16增加应用层协议二根据联锁与安萨尔多信号集团RBC适配方案及C3组意见修改。吴江娇，谢迎锋等V0.82008-12-30修改部分文字表述根据C3组意见修改。接口组V0.82009-4-8增加列车信息取值项根据RBC组提供最新信息修改。接口组V0.92009-6-20修改SA信息编码长度由双字节改为单字节。接口组，RBC组设计规范工作大纲RBC-CBI接口规范第23页目 录1.引言11.1.目的和范围11.2.缩略语11.3.术语解释21.4.参考文献22.总则33.体系结构34.接口要求45.应用层协议一65.1.应用层信息传输规则65.1.1.从CBI到RBC方向65.1.2.从RBC到CBI方向65.2.应用层数据格式75.3.公共对象结构85.4.对象数据85.4.2.SAM95.4.3.EMAM125.4.4.TIM126.应用层协议二146.1.应用层信息传输规则146.2.应用层信息交互146.2.1.从CBI到RBC方向146.2.2.从RBC到CBI方向156.3.应用层消息格式156.3.1.CBI发送给RBC的消息格式156.3.2.RBC向CBI发送的消息格式176.4.变量取值187.安全功能模块与通信功能模块207.1.安全应用中间子层207.2.冗余及管理层21附件1：应用层协议一参数22附件2：应用层协议二参数231. 引言 1.1. 目的和范围1.1.1.1 本规范规定了CTCS-3级列控系统中无线闭塞中心(RBC)和计算机联锁(CBI)之间的接口功能、连接方式和通信协议。1.1.1.2 本规范定义了安全功能模块与通信功能模块的参数设置，安全层与传输层应按照RSSP-II铁路信号安全通信协议执行。1.1.1.3 本规范适用于客运RBC和CBI的研制、生产、工程设计、调试、运用及维护。1.2. 缩略语 缩写英文全称中文含义ALEAdaptation & redundancy management Layer Entity适配和冗余管理层ALEPKTALE packet,PDU exchanged between ALEs适配和冗余管理层数据包BAIBatch Indicator组标识ECExecution Cycle执行周期EMAEmergency Area紧急区EMAMEmergency Area Message紧急区消息EMAOEmergency Area Object紧急区对象GALGeneral Application Layer通用应用层NOONumber Of Objects对象数目OIDObject Identifier对象标志符OLENObject data LENgth对象数据长度OPObject Package对象数据包SAISafe Aplication Intermediate sub_layer安全应用中间子层SAMSignalling Authorization Message信号授权消息SAOSignalling Authorisation Object信号授权对象TIMTrain Information Message列车信息消息VCIVersion Control Information版本信息1.3. 术语解释公共对象 RBC-CBI之间交互信息时使用的对象称为公共对象。公共对象需公共对象需依据信号平面布置图等设计资料制定。活动对象 参数取值不全为默认值的公共对象称为活动对象。列车信息、各参数默认值祥见5.4节。SAO 指用于交互列车信息和进路信息的公共对象，车站的信号机、闭塞分区的停车牌等可视为SAO。SAM CBI向RBC发送的信号授权状态信息称为SAM。EMA 根据运营需求和环境监测系统，对CBI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（如落物等）危害信息时，CBI需对相应的危险区域设置为EMA，并向RBC发送紧急区状态被激活的消息。EMAM CBI向RBC发送的紧急区状态信息称为EMAM。TIM RBC向CBI发送的列车状态信息称为TIM。1.4. 参考文献文献号版本号文献名称科技运200414号中国列车运行控制系统（CTCS）技术规范总则科技运2008127号1.0CTCS-3级列控系统系统需求规范（SRS）科技运200834号1.0CTCS-3级列控系统总体技术方案科技运2008127号1.0中国列车运行控制系统CTCS名词术语运基信号2010267号RSSP-II铁路信号安全通信协议2. 总则2.1.1.1. RBC和CBI均是CTCS-3级列控系统中信号控制的重要组成部分，RBC和CBI之间应具备数据交换的功能。2.1.1.2. RBC-CBI之间信息交换应满足CTCS-3级列控系统运营要求，确保运营安全。2.1.1.3. RBC-CBI应通过信号安全数据网互联，确保信息传输的安全性和可靠性。2.1.1.4. RBC-CBI之间应采用RSSP-II铁路信号安全通信协议3. 体系结构3.1.1.1. RBC-CBI的安全通信体系结构采用分层模型，如图 3.所示。图 3.1：RBC-CBI安全通信系统结构3.1.1.2. RBC-CBI安全通信体系结构的分层包括：应用层、安全功能层和通信功能层，如图3.2中所示。图3.2：通信协议分层结构4. 接口要求4.1.1.1. RBC-CBI接口协议采用分层结构，双方的协议层应保持在对等逻辑连接状态。4.1.1.2. RBC-CBI接口任一层连接的建立须以其下一层的连接为基础。4.1.1.3. RBC-CBI间的数据传输采用TCP/IP方式。4.1.1.4. RBC-CBI接口中所有交互数据均按大端字节序传输。4.1.1.5. RBC-CBI通信的物理层采用以太网协议，物理接口采用RJ-45连接方式。连接方式见图4.14.1.1.6. CBI主备系均向RBC发送应用层消息，RBC仅主系向CBI发送应用层消息。 图4.1 RBC-CBI连接方式4.1.1.7. 一个RBC可与多个CBI进行信息交换。4.1.1.8. 一个CBI可与多个RBC进行信息交换。4.1.1.9. 本规范定义了应用协议一和应用协议二，应用协议一和应用协议二分别对应不同RBC产品平台，可根据工程实际运用情况，选择具体采用的应用协议。4.1.1.10. 应用协议一所涉及的参数设置参见附件1;应用协议二所涉及的参数设置参见附件2。5. 应用层协议一5.1. 应用层信息传输规则5.1.1. 从CBI到RBC方向5.1.1.1. CBI应周期性发送所有活动对象信息，如果没有活动的对象，则发送一个空消息。5.1.1.2. 如果CBI在规定时间内（TCBItimeout）未收到来自RBC的有效信息，则认为与RBC的通信中断。CBI应将与RBC接口的所有输入置为安全态（关于安全态的解释见5.4节），应用层应发出中断连接指令，当确认应用层以下各层断开连接后，重新发起连接。5.1.1.3. 接车进路解锁后，CBI应维持发送原信号授权状态，直到TCBISA延时结束或该接车进路股道出清。5.1.2. 从RBC到CBI方向5.1.2.1. 当任何一个活动对象发生变化时，RBC应立即向CBI发送所有活动对象信息；否则RBC应按规定时间(TRBCreaction）周期发送所有活动对象信息。5.1.2.2. 如果RBC在规定时间内（TRBCtimeout）未收到来自CBI的有效信息，则认为与CBI的通信已中断。RBC应采取安全反应，应用层应发出断开连接指令。5.2. 应用层数据格式5.2.1.1. 按照RSSP-II铁路信号安全通信协议对最大传输单元的数据长度限制，将RBC-CBI间每个周期需要交互的信息拆分为若干条信息，称为一个消息组，详见图5.1。图5.1 消息组、消息和活动对象关系结构图5.2.1.2. 每条消息由帧头和用户数据两部分组成，用户数据域可以为空，也可以由一个或多个活动对象组成。5.2.1.3. 发送方应保证消息内容和格式的正确性。当接收到不符合格式要求的应用层数据时，接收方应用层应发出中断连接指令。5.2.1.4. 帧头说明如图5.2所示。图5.2 通用应用层帧头内容定义l TYP：消息类型，该值固定为0x9201；l VCI：版本信息，共包括三个字段，每字段数据长度为4字节，分别为：a) 设备版本（UV）：用来指示设备类别（RBC或CBI）；b) 站场标志（SI）：用来识别站场；c) 站场数据版本（SV）：用来校验站场数据版本。l NOO：活动对象包数量，描述该消息中所有活动对象的数量；l BAI：组标志，消息组可以包含一条或多条消息。组标志用来标识该消息在消息组内的位置，BAI的赋值以及代表的含义见下表5.1：表 5.1 BAI的赋值及含义表BAI值说明SMIB 0xFFFF消息组中只含有一个消息FMIB0x0000消息组中含有多个消息时的第一个消息N/A0x00010xFFF0消息组中含有多个消息时每个消息处于该组中的对应位置LMIB0xFFF1消息组中含有多个消息时的最后一个消息5.3. 公共对象结构5.3.1.1. 公共对象由对象标志（OID）、对象长度（OLEN）和对象数据组成。如图5.3所示。OID是为公共对象定义的ID号，OLEN指“对象数据”以字节为单位的长度。图 5.3：公共对象结构5.3.1.2. 在一个周期内每个OID的公共对象至多允许发送一次。5.4. 对象数据5.4.1.1. 在对象数据表中，默认值为对象数据初始化时使用的值，同时也代表安全值。如果对象数据所有字段都为默认值，可视为该对象的安全态，也可理解为该对象为非活动对象，此时的对象数据信息不被发送。5.4.2. SAM5.4.2.1. SAM是由CBI发送至RBC的信号授权信息，进路被锁闭后发送SAM。内容包括：进路类型、进路状态、降级状态、子进路号、危险点、溜入危险6个字段，每字段数据长度为1字节，协议格式见表5.2。表 5.2 SAM格式字段名称状态类型联锁赋值是否默认值进路类型无进路0是正常进路1否泊车区进路3否进路状态无进路0是降级1否引导进路 2否列车进路3否泊车区发车4否占用6否降级状态无降级0是设置降级4否进路标志无子进路0是子进路号1-255否保护区段状态无保护区段0是设置保护区段1否溜入危险未清除0是已清除1否5.4.2.2. 进路类型：进路类型是指CBI向RBC发送的信号授权中进路的种类。RBC与CBI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。a) 无进路：不存在以该SAO为终点的进路。b) 正常进路：该SAO为终点的列车进路（或引导进路）已建立。c) 泊车区进路：列车股道发车时，发车进路建立、股道有列车占用且不存在以该信号机为终点的SAM，则以该股道发车信号机为终点的进路类型设置为“泊车区进路”；当发车进路首区段占用后，进路类型置为无进路。5.4.2.3. 进路状态：指CBI向RBC发送信号授权中存在进路的当前进路状态，共有以下六种情况：无进路、降级状态、引导进路、列车进路、泊车区发车、占用。a) 无进路：对于某一个SAO不存在联锁进路时为无进路。b) 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CBI向RBC发送的SAM中进路状态为降级状态。c) 引导进路：当CBI排列了引导进路情况下，向RBC发送的SAM中进路状态为引导进路。d) 列车进路：当CBI排列了列车进路（非引导）情况下，向RBC发送的SAM中进路状态为列车进路。e) 泊车区发车：当进路类型中为泊车区进路时， CBI向RBC发送的SAM中进路类型设置为泊车区发车。f) 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，CBI向RBC发送的SAM中进路状态为占用。5.4.2.4. 降级状态共有两种：无降级、设置降级。当进路状态为降级状态时该参数取值为设置降级，否则为无降级。5.4.2.5. 进路标识(SA_ID)：用于区分以同一个SAO为终点的多条进路。进路标志说明见图5.4。 图5.4 进路标志示意图 在图5.4中，XII信号机可以作为一个SAO，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；CBI应对这些不同进路进行编号（在此例中分别定义为1和2），作为SA_ID。如果只有一条可能的进路，SA_ID应设为1。5.4.2.6. 保护区段状态：表示SAO后方是否存在保护区段，共有两种状态： a) 无保护区段：SAO后方无保护区段。 b) 设置保护区段：SAO后方有保护区段。 5.4.2.7. 溜入危险：当CBI检测到其它车辆溜入该进路时，向RBC发送的溜入危险字段应置为未清除，否则置此字段为已清除。 5.4.2.8. SAM各字段取值约束关系见表5.3。表 5.3 进路关系对应表进路类型进路状态降级状态进路标识保护区段状态溜入危险无进路无进路不存在不存在无保护区段不存在正常进路列车进路无降级1255无保护区段已清除未清除设置保护区段已清除未清除引导进路无降级1255无保护区段已清除未清除设置保护区段已清除未清除降级设置降级1255无保护区段已清除未清除设置保护区段已清除未清除占用无降级1255无保护区段已清除未清除设置保护区段已清除未清除泊车区进路泊车区发车无降级1255无保护区段已清除未清除设置保护区段已清除未清除5.4.3. EMAM 5.4.3.1. EMAM只有一个字段，长度为1字节。CBI向RBC发送的EMAO内容表5.4： 表 5.4 紧急区信息格式字段状态联锁赋值是否默认值紧急区状态未激活0是激活1否5.4.4. TIM5.4.4.1. RBC向CBI发送列车信息消息，包括：列车状态、行车许可状态、列车位置、列车长度、列车速度五项内容；每字段数据长度为2字节，协议格式见表5.5。表 5.5 列车信息消息格式字段状态RBC赋值是否默认值列车状态无注册的C3等级运行列车0是有注册的C3等级运行列车1否有注销的C3等级运行列车2否行车许可状态无行车许可0是已经向列车发送行车许可但列车尚未反馈确认1否已经向列车发送行车许可且已经得到列车反馈确认2否列车位置未定义-1是车头到SAO的距离0-32767（m）否列车长度未定义-1是列车长度0-32767（m）否列车速度未定义-1是停止0否列车速度V_Train1-120（5km/h）否5.4.4.2. 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，共有三个状态，分别是：无注册的C3等级运行列车、有注册的C3等级运行列车、有注销的C3等级运行列车。a) 无注册的C3等级运行列车：表示目前在此TIM中无RBC控制运行的列车。b) 有注册的C3等级运行列车：表示目前在此TIM中存在一辆或多辆由RBC控制运行的列车。c) 有注册的C3等级运行列车：表示目前在此TIM中存在一辆或多辆已注销的列车。5.4.4.3. 行车许可状态：行车许可状态是指列车的行车许可是否包含以该SAO为终点的进路。5.4.4.4. 列车位置：列车位置是指列车报告的位置距SAO的距离，取值范围为032767米。5.4.4.5. 列车长度：列车长度是列车报告的车长，取值范围为132767米。5.4.4.6. 列车速度：列车速度是指列车报告的当前速度取值，取值范围为0120，表示0600km/h；当速度为0时，表明列车处于停止状态。6. 应用层协议二6.1. 应用层信息传输规则6.1.1.1. RBC-CBI间信息交换采用周期通信方式。6.1.1.2. RBC与CBI之间每次传输的信息应为全部信息。6.1.1.3. CBI每经过TCBICycle时间向RBC发送一次应用层消息，RBC每经过TRBCCycle时间向CBI发送一次应用层消息。6.1.1.4. 由于适配及冗余管理层（ALE）已经提供了冗余连接的管理功能，应用层通信中断意味着在所有的连接上均接收不到应用层数据。6.1.1.5. RBC在超过TRBCtimeout规定的时间后或者CBI在超过TCBItimeout规定的时间后，仍没有接收到应用层任何消息，即判定与对方通信中断并导向相应的安全侧处理。6.2. 应用层信息交互6.2.1. 从CBI到RBC方向6.2.1.1. CBI传送给RBC的信息包括以下内容： 站内轨道电路信息； 区间闭塞分区信息； 区间闭塞方向信息； 列车进路信息。6.2.1.2. 站内轨道电路信息指CBI控制和管理的所有站内轨道电路状态信息，以区段为单位按占用或非占用两种状态传送给RBC。6.2.1.3. 区间闭塞分区信息指CBI从TCC或轨道继电器获取的闭塞分区状态信息，以闭塞分区分为单位按占用或非占用两种状态传送给RBC。6.2.1.4. 区间轨道电路状态应以闭塞分区为单位传送给RBC。6.2.1.5. 区间闭塞方向信息指CBI控制的多个邻接区间当前所允许的列车运行方向信息。6.2.1.6. 列车进路信息指CBI控制的站内列车进路的状态信息。6.2.1.7. CBI应把RBC控制范围内的闭塞分区信息传送给RBC。6.2.2. 从RBC到CBI方向6.2.2.1. RBC向CBI发送的信息不包含任何应用数据。6.3. 应用层消息格式6.3.1. CBI发送给RBC的消息格式6.3.1.1. CBI向RBC发送的应用层消息格式如表6.1所示。表 6.1：CBI向RBC发送的应用层消息格式Bit 7Bit 6Bit 5Bit 4Bit 3Bit 2Bit 1Bit 0帧头部Byte 0数据格式版本号Byte 1配置数据版本号站内轨道电路信息子域Byte 2TC1TC2TC3TC4TC5TC6TC7TC8Byte 3TC9TC10TC11TC12TC13TC14TC15TC16TCTCTCTCTCTCTCTCByte XTCn-1TCn闭塞方向信息子域Byte X+1ORBL1ORBL2ORBL3ORBL4ORBLORBLORBLORBLByte YORBLn-1ORBLn闭塞分区信息子域Byte Y+1BC1BC2BC3BC4BC5BC6BC7BC8BCBCBCBCBCBCBCBCByte ZBCn站内列车进路信息子域Byte Z+1TR1TR2Byte Z+2TR3TR4TRTRTRn6.3.1.2. RBC-CBI消息包含帧头部和用户数据域两部分。6.3.1.3. RBC-CBI消息的帧头部为2字节长，包含数据格式版本号、配置数据版本号。6.3.1.4. RBC-CBI消息的数据格式版本号指CBI与RBC通信所采用的应用层协议数据帧格式版本。6.3.1.5. RBC-CBI消息的配置数据版本号，指CBI与RBC通信双方约定的用户数据域中各变量位置的配置数据版本，从0x00到0xFF依次取值。用户数据域中各种变量信息的位置及数量由离线配置数据定义。6.3.1.6. 数据格式版本号变化时意味着配置数据版本号也发生变化，而配置数据版本号变化并不一定代表数据格式版本号也发生变化。6.3.1.7. RBC-CBI消息的用户数据域按变量类型划分为站内轨道电路信息子域、区间闭塞方向子域、区间闭塞分区信息子域和站内列车进路信息子域等。6.3.1.8. RBC-CBI消息的用户数据域的各个子域按字节边界对齐，空余比特位填0。同一个字节内不允许出现两种不同类型的变量信息。6.3.1.9. RBC-CBI消息用户数据域的变量取值中，0一般代表安全侧或非法的状态信息。6.3.2. RBC向CBI发送的消息格式6.3.2.1. RBC向CBI发送的应用层消息只包含帧头，格式如表6.2所示。表 6.2：RBC向CBI发送信息的应用层消息格式Bit 7Bit 6Bit 5Bit 4Bit 3Bit 2Bit 1Bit 0帧头部Byte 0数据格式版本号Byte 1配置数据版本号6.3.2.2. 数据格式版本号和配置数据版本号定义与CBI向RBC发送的消息相同。6.4. 变量取值6.4.1.1. 站内轨道电路信息的每个变量代表一段轨道电路状态，占用一个比特位，包含占用和非占用两种取值，取值定义如表 6.36.3所示。表 6.3：站内轨道电路信息变量取值取值含义0占用1非占用6.4.1.2. 区间闭塞方向信息的每个变量代表一个邻接区间状态，使用两个比特位，包含未取向、上行方向和下行方向三种取值，取值定义如表 所示。表 6.4：区间闭塞方向信息变量取值取值含义0未取向1下行方向2上行方向6.4.1.3. 在改变区间线路闭塞方向期间为未取向。6.4.1.4. 区间闭塞方向信息的上行方向和下行方向是指当前CBI所允许的列车运行方向，与该区间默认的运行方向无关。举例如图6.1所示。图 6.1：区间闭塞方向变量取值举例6.4.1.5. 区间闭塞分区信息的每个变量代表一个闭塞分区状态，使用一个比特位，包含占用和非占用两种取值，取值定义同站内轨道电路信息，如表 6.3所示。6.4.1.6. 站内列车进路信息的每个变量代表一条站内列车进路状态，使用四个比特位，包含未激活、不可用、正常、正在通过以及引导等五种状态，取值定义如表6.5所示。表 6.5：站内列车进路信息变量取值取值含义描述0未激活列车进路未建立，相应的信号授权不可使用。1不可用列车进路虽然已被锁闭，但由于信号故障、敌对进路、延时取消等等原因，正常及引导信号均未开放，信号授权不可使用。2正常列车进路的所有条件已得到满足，信号已正常开放，信号授权可以使用。3正在通过列车正运行在进路上，进路正在被解锁，相应的信号授权对其他列车不可用。4引导列车进路以特殊方式建立，相应的信号授权在一定限制条件下可以使用。6.4.1.7. 列车运行在区间的信号授权不以进路形式给出，而是根据闭塞分区状态及闭塞方向信息等由RBC判断分区的可用性。7. 安全功能模块与通信功能模块7.1. 安全应用中间子层7.1.1.1. 安全应用中间子层（SAI）采用基于执行周期（EC）计数的安全保护机制。7.1.1.2. SAI消息序列号检查参数N的取值见附件1。7.1.1.3. SAI协议中采用定时器Tsyn用来检测不合理的初始化延时，其取值参见附件1。7.1.1.4. SAI协议的ExecutionCycleStart消息中的版本号规定为0x01。7.1.1.5. SAI协议利用Delta变量完成EC防护技术的检测，与Delta相关的配置参数是输出报警的阀值alarm。配置参数的取值参见附件1。7.1.1.6. SAI协议中规定，当接收方持续停留在某状态（非状态0）超过一定时间（Cns0），应通过减小Ex退出该状态并启动传输延时检测过程。Cns0是一个配置参数，取值见附件1。7.1.1.7. SAI协议规定应周期性地启动传输延时检测过程，以进一步防止“传输链”中可能发生的其他问题，启动传输延时检测的周期Cdotd是一个配置参数，取值见附件1。7.2. 冗余及管理层7.2.1.1. RBC-CBI安全通信的通信功能模块使用D类服务，即ALE数据包同时在两个TCP连接上传输。7.2.1.2. ALE协议帧结构中的版本号取值为0x01。7.2.1.3. ALE协议帧结构中的应用类型取值为0x1a。7.2.1.4. 在ALE层间通信中，选用“包含的传输序列号大于ALE用户上次收到的ALE数据将被转给ALE用户”，即允许丢失ALEPKT。7.2.1.5. RBC-CBI通信中，传输层使用TCP/IP协议，RBC作为服务器端运行，CBI作为客户端运行。附件1：应用层协议一参数参数符号参数取值说明TCBICycle500msCBI向RBC发送应用层消息的周期时间值TRBCCycle500msRBC向CBI发送应用层消息的周期时间值TRBCtimeout3sRBC 应用层判断通信超时中断的时间TCBItimeout3sCBI应用层判断通信超时中断的时间TRBCreaction1sRBC 最长通信响应间隔时间TCBISA40sCBI解锁接车进路后，维持发送原信号授权状态的延时时间Tsyn4.2sSAI层用于检测不合理初始化延时N10SAI层用于消息序列号检查的阀值alarm5SAI层用于EC防护技术深层检测的报警值Cns0100SAI层通过调整Ex退出停留状态的阀值Cdotd1000SAI层启动传输延时检测的周期数附件2：应用层协议二参数参数符号参数取值说明备注TCBICycle500msCBI向RBC发送应用层消息的周期时间值TRBCCycle500msRBC向CBI发送应用层消息的周期时间值TRBCtimeout3sRBC 应用层判断通信超时中断的时间TCBItimeout3sCBI应用层判断通信超时中断的时间Tsyn4.2sSAI层用于检测不合理初始化延时N10SAI层用于消息序列号检查的阀值alarm5SAI层用于EC防护技术深层检测的报警值取决于TRBCtimeoutCns0100SAI层通过调整Ex退出停留状态的阀值100个运行周期Cdotd1000SAI层启动传输延时检测的周期数1000个运行周期