最新ATS系统与联锁系统接口描述.docx

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最新ATS系统与联锁系统接口描述

ATS系统与联锁系统接口描述

北京通号国铁城市轨道技术有限公司

文件名称：

青岛地铁3号线ATS系统与联锁系统接口描述

文件编号：

CRSCU-QD-3A-14A-1210

版本：

V1.1

审批

姓名

日期

编写

李亨飞

2012-9-19

审核

田超

2012-9-24

批准

田超

2012-9-30

修订记录

版本

修订原因

修订内容

修订人

日期

修订章节

修订类型

修订描述

V1.0

新建

李亨飞

2012/9/11

V1.1

修改文件中部分内容

修改

杨成建

李亨飞

2012/9/19

注释：

修订类型：

A–增加M–修改D–删除。

1.范围3

2.规范性引用文件3

3.符号和缩略语3

4.构成4

5.功能4

6.主要技术要求4

6.1.安全要求4

6.2.通信参数4

6.3.可靠性要求5

6.4.基本要求5

7.通信的基本内容5

7.1.站场表示信息5

7.2.控制状态信息6

7.3.控制命令信息6

7.4.时钟信息6

7.5.心跳信息6

7.6.控制模式转换信息6

8.区间信息的采集7

9.通信帧格式7

9.1.帧头7

9.2.首部长7

9.3.版本号7

9.4.发送序号7

9.5.确认序号8

9.6.帧类型8

9.7.数据长度8

9.8.数据内容8

9.9.帧尾9

9.10.CRC校验9

9.11.数据转义9

10.帧定义9

10.1.通讯请求帧DC29

10.2.通讯允许帧DC39

10.3.确认帧ACK10

10.4.非确认帧NACK10

10.5.版本号错误帧VERROR10

10.6.故障信息报告帧FIR11

10.7.请求站场表示帧SDIQ11

10.8.站场表示信息帧SDI11

10.9.站场表示变化信息帧SDCI12

10.10.按钮及控制命令帧BCC12

10.11.时钟同步请求帧TSQ14

10.12.同步数据帧TSD14

10.13.运行状态报告帧RSR15

10.14.自律控制请求帧ACQ15

10.15.自律控制同意帧ACA15

10.16.控制命令回复帧BCR16

11.序号控制17

12.超时与重传18

13.主备机的传送内容18

14.通讯故障的倒机切换逻辑19

15.通讯示意图19

1.范围

本通信协议规定了调度集中车站自律机与计算机联锁系统的通信内容、方式、功能以及其它主要技术要求。

本通信协议适用于调度集中车站自律机与计算机联锁系统的工程设计、施工安装以及维护管理。

2.规范性引用文件

本协议参考《调度集中车站自律机与计算机联锁通信协议（V1.1）》2006年5月18日发布版

3.符号和缩略语

CTC：

调度集中系统，特指分散自律调度集中系统

DC2：

通讯请求

DC3：

通讯允许

ACK：

确认

NACK：

非确认

FIR：

故障报告

SDIQ：

请求站场表示

SDI：

站场表示

SDCI：

站场变化表示

BCC：

控制命令

TSQ：

时钟同步请求

TSD：

时钟同步数据

RSR：

状态报告

ACQ：

自律请求

ACA：

自律同意

VERROR:

数据版本错误

BCR：

控制命令回复帧

操作表示机：

又称上位机、控显机；它处于联锁系统的上层,可以显示站场及报警提示信息等,值班员在其上可以操作按钮.

联锁下位机：

又称下位机、联锁机；它处于联锁系统的下层,可以实现联锁功能和安全性输入输出等。

4.构成

调度集中车站自律机和计算机联锁的通信接口由车站自律机、计算机联锁系统的操作表示机或者联锁下位机以及两者之间通信设备组成，车站自律机与操作表示机或者联锁下位机进行交叉互联。

见图1。

图1调度集中系统与计算机联锁系统接口硬件连接方案图

5.功能

实现调度集中系统与计算机联锁之间的通信。

完成站场实时信息、命令执行结果等向调度集中的传递；完成调度集中对计算机联锁命令下达的传递。

6.主要技术要求

6.1.安全要求

数据通信利用RS422标准串行接口，通信方式为异步双工，且调度集中设备端与计算机联锁设备端分别都装光电隔离。

双方采用屏蔽电缆或光缆连接。

如果使用电缆连接，屏蔽层在计算机联锁端接地，CTC设备端不接地。

6.2.通信参数

Ø通讯速率为19.2kbps

Ø1个起始位

Ø8个数据位

Ø1个停止位

Ø无奇偶校验

6.3.可靠性要求

采用CRC校验、接收应答及超时重传机制保证通讯的可靠性。

6.4.基本要求

Ø在无通讯数据时定时发送心跳信息检测通讯链路的完整性。

Ø考虑向后兼容性，为今后增加新的通讯数据预留必要的空间。

Ø由自律机主动请求建立与计算机联锁系统的通信连接。

7.通信的基本内容

7.1.站场表示信息

站场表示信息是由计算机联锁系统发送给车站自律机的表示数据，用以反映联锁系统的变化，表示信息应当包括下列基本内容：

1）信号状态：

绿、黄、绿黄、双黄、双绿、黄闪黄、红白、红、兰、白、白闪、红闪、黄闪、绿闪、断丝。

2）道岔状态：

定表、反表、挤岔、单锁、单封。

3）区段状态：

占用、锁闭、空闲、计轴预复位、封区段、保护区段。

4）按钮状态：

非自复式按钮的抬起和按下状态（车队按钮、扣车按钮、自动折返按钮、自动追踪按钮、引导按钮）、单封。

5）表示灯状态：

按钮表示（紧急关闭、扣车指示灯、停稳、车队指示灯、自动追踪指示灯、IBP扣车指示灯、自动折返灯）、延时表示（人工解锁延时、坡道解锁延时、非进路解锁延时、事故解锁延时）、区间闭塞、非进路、机务段、场间联系、驼峰联系等结合电路表示灯的稳定和闪烁显示等。

6）各类报警信息：

继电设备的报警信息、计算机联锁设备的报警信息，联锁系统的报警信息应当包括轨道停电、熔丝报警、灯丝报警、信号故障关闭等。

7）其他状态信息：

屏蔽门状态,关闭且锁紧、屏蔽门互锁解除；站台紧停状态；防淹门状态，防淹门关、防淹门开。

信号状态：

绿、黄、绿黄、双黄、双绿、黄闪黄、红白、红、兰、白、白闪、红闪、黄闪、绿闪、断丝

道岔状态：

定表、反表、挤岔、单锁、单封

区段状态：

占用、锁闭、空闲、计轴预复位、封区段、保护区段

按钮状态：

非自复式按钮的抬起和按下状态（车队按钮、扣车按钮、自动折返按钮、自动追踪按钮、引导按钮）、单封

表示灯状态：

按钮表示（紧急关闭、扣车指示灯、停稳、车队指示灯、自动追踪指示灯、IBP扣车指示灯、自动折返灯）、延时表示（人工解锁延时、坡道解锁延时、非进路解锁延时、事故解锁延时）、区间闭塞、非进路、机务段、场间联系、驼峰联系等结合电路表示灯的稳定和闪烁显示等

各类报警信息：

继电设备的报警信息、计算机联锁设备的报警信息，联锁系统的报警信息应当包括轨道停电、熔丝报警、灯丝报警、信号故障关闭等

数据流向：

操作表示机或联锁下位机—→自律机

7.2.控制状态信息

控制状态信息是操作表示机或联锁下位机与自律机相互沟通运行状态的数据，包括操作表示机或联锁下位机的主备运行状态和当前控制模式、自律机主备运行状态和允许转回自律状态。

数据流向：

自律机←→操作表示机或联锁下位机

7.3.控制命令信息

控制命令是自律机向计算机联锁系统发送控制命令的惟一方法，数据帧中应包括命令类型和命令按钮序列以及按钮状态。

数据流向：

自律机—→操作表示机或联锁下位机

7.4.时钟信息

时钟信息用来同步计算机联锁系统与自律机的计算机时钟，标准时钟由自律机提供。

数据流向：

自律机—→操作表示机或联锁下位机

7.5.心跳信息

在没有数据需要传送的情况下，为证实网络畅通，及时发现并报告网络故障，通讯双方应当发送心跳信息以表明自己运行正常和网络畅通。

数据流向：

自律机←→操作表示机或联锁下位机

7.6.控制模式转换信息

联锁系统由非常站控模式向自律控制模式进行转换时的数据交换。

数据流向：

操作表示机或联锁下位机—→自律机

8.区间信息的采集

区间信息由调度集中系统采集，如果计算机联锁系统已经采集了区间信息，调度集中系统不再重复采集。

9.通信帧格式

通信的每一帧遵循如下格式，最大帧长度不大于1024字节，参见表1。

表1：

调度集中车站自律机与计算机联锁数据通信格式

帧格式

帧头

首部

数据部分

CRC校验

帧尾

首部长

版本号

发送序号

确认序号

帧类型

数据长度

数据内容

1byte

2byte

N1byte

2bytes

内容

0x7D

见表2

0x7E

9.1.帧头

一个字节长，值为0x7D，表示一帧的开始。

9.2.首部长

一个字节长，以字节计数的首部长度，该长度不包含“首部长”本身的一个字节长。

9.3.版本号

一个字节长，表示该帧的协议版本号，高四位表示主版本号，低四位表示次版本号。

该版协议定义为1.1版，即版本号值为0x11。

收到版本号不一致的通信帧时,以版本错误帧通知对方。

9.4.发送序号

一个字节长，是发送方对所发送的数据传送帧的顺序编号，由发送方填写。

所有数据传送帧的发送均须按照顺序填写发送序号并要求从接收方取得接收确认，通讯控制帧的发送不需要接收确认信息。

发送方在每次发送数据时都应当填写发送序号，发送序号从0到0xff循环使用，在通讯双方握手成功后初始化为1。

发送方在发送数据传送帧（帧类型大于等于0x20）时，每发送一帧并得到确认后将发送序号加一，而发送通讯控制帧时，序号不加一。

接收方依据发送序号判断是否发生丢帧和重帧现象。

9.5.确认序号

一个字节长，是作为接收确认信息反馈给发送方的，由接收方填写的已正确接收到的最近一帧的发送序号。

接收方在正确接收到发送方的数据后，将帧中的发送序号作为确认序号发送给原发送方。

发送方依据确认序号判断帧发送是否成功。

9.6.帧类型

一个字节长，表示该帧的类型。

帧类型大致可分为两种类型：

通讯控制帧和数据传送帧。

通讯控制帧的帧类型值范围为0x01-0x1f，数据传送帧的帧类型值范围为0x20-0xff。

表2：

帧类型（业务类型）分配表

类

帧名称

值

用途

通讯控制

DC2（通讯请求）

0x12

请求开始通讯会话

DC3（通讯允许）

0x13

同意会话请求，确认会话开始

ACK（确认）

0x06

接收数据确认或心跳

NACK（非确认）

0x15

接收数据错误

VERROR（版本号错误）

0x10

接收数据版本号错误

数据传送

FIR（故障报告）

0x65

向自律机传送的联锁系统故障信息

SDIQ（请求站场表示）

0x6a

向联锁请求全站场表示信息

SDI（站场表示）

0x85

传送站场表示信息

SDCI（站场变化表示）

0x8a

传送站场表示的变化信息

BCC（控制命令）

0x95

向联锁操作机传送控制命令

TSQ（时钟同步请求）

0x9a

向自律机请求时钟信息

TSD（时钟同步数据）

0xa5

向联锁操作机传送当前时钟

RSR（状态报告）

0xaa

传送操作机或自律机的运行主备状态

ACQ（自律请求）

0x75

联锁机向自律机请求转为自律控制模式

ACA（自律同意）

0x7a

自律机同意联锁转为自律控制模式

BCR（控制命令回复）

0xba

向自律机传送控制命令执行情况信息

9.7.数据长度

该数据传送帧所包含的数据内容部分的字节长度，两个字节，其中低字节在前，高字节在后。

对通讯控制帧没有此数据。

为保证协议的兼容性，该数据的起始位置应通过计算取得，即帧首指针+首部长+2。

9.8.数据内容

该数据传送帧所携带的数据内容，对通讯控制帧没有此部分数据；范围为0-1023字节。

9.9.帧尾

一个字节长，值为0x7E，表示一帧的结束。

9.10.CRC校验

CRC校验码生成多项式为：

G（X）=X16+X12+X5+1计算，计算初值为0；校验内容从“首部长”到“数据内容”的所有字节；计算结果为两个字节长，在帧格式中按照低字节在前,高字节在后的方式存放。

9.11.数据转义

发送方在发送每一帧数据之前应当对该帧中与帧头和帧尾相同的数据进行转义操作，以防止接收方对帧的解析出现二义性。

转义包括除帧头和帧尾之外的所有数据，转义按照下列对应关系进行：

表3：

帧头帧尾转义关系

转义前

0x7D

0x7E

0x7F

转义后

0x7F0xFD

0x7F0xFE

0x7F0xFF

对发送的数据，先CRC校验后转义；对接收的数据，先进行反转义后CRC校验。

10.帧定义

10.1.通讯请求帧DC2

方向：

调度集中自律机—→操作表示机或联锁下位机

通讯请求帧用于要求另一端打开或复位通讯，该帧在程序启动或通讯中断后用来建立通讯连接。

帧中发送序号和确认序号均为0。

通讯另一端在正确接收到该帧后以通讯允许帧（DC3）应答。

见表4。

表4：

通讯请求帧

帧头

首部长

版本号

发送序号

确认序号

帧类型

CRC校验

帧尾

0x7D

0x04

0x11

0x12

低字节

高字节

0x7E

10.2.通讯允许帧DC3

方向：

操作表示机或联锁下位机—→调度集中自律机

操作表示机或联锁下位机在收到自律机发送的通讯请求帧后，如果允许通讯则以该帧应答通讯请求。

该帧中的发送序号和确认序号均为0。

发送方在发送DC3帧后，将发送序号初始化为1，确认序号初始化为0，另一端在收到该帧后也将发送序号和确认序号分别复位为1和0；格式见表5。

表5：

通讯允许帧格式表

帧头

首部长

版本号

发送序号

确认序号

帧类型

CRC校验

帧尾

0x7D

0x04

0x11

0x13

低字节

高字节

0x7E

10.3.确认帧ACK

方向：

操作表示机或联锁下位机←→调度集中自律机

数据传送帧的发送必须收到应答后才能认为发送成功。

甲向乙发送了一帧数据，乙需要给甲发送应答信息。

应答信息可以单独以确认帧的形式发送给甲方，也可以将确认信息包含到即将发送给甲方的数据传送帧中一并发送。

帧中的确认序号即为乙最后正确接收到的甲发送数据中的发送序号。

确认帧同时用来作为心跳信息发送给对方，以证实网络通讯正常和己方运行正常。

在上一次信息发送结束500ms后仍没有任何数据需要时，应向对方发送一帧确认帧。

帧中的发送序号保持最后一次发送数据传送帧的发送序号，确认序号为最后正确接收到对方发送数据的发送序号。

格式见表6。

表6：

确认帧格式表

帧头

首部长

版本号

发送序号

确认序号

帧类型

CRC校验

帧尾

0x7D

0x04

0x11

0x06

低字节

高字节

0x7E

10.4.非确认帧NACK

方向：

操作表示机或联锁下位机←→调度集中自律机

非确认帧用来向对方表示接收到的数据出现CRC校验错误，请求对方重发。

帧中的发送序号为己方最后一次发送数据传送帧的发送序号，确认序号为发生错误前最后正确接收的发送序号。

发送方在收到非确认帧后应当不改变发送帧的内容重新发送。

连续5次CRC校验错误将导致网络通讯复位。

见表7。

表7：

非确认帧格式表

帧头

首部长

版本号

发送序号

确认序号

帧类型

CRC校验

帧尾

0x7D

0x04

0x11

0x15

低字节

高字节

0x7E

10.5.版本号错误帧VERROR

方向：

操作表示机或联锁下位机←→调度集中自律机

双方在接收到对方数据内容的版本号与自己的不一致时，以此帧通知对方，并报警提示。

对方收到该帧后，要报警提示，并停止双方之间的通信连接。

见表8。

表8：

版本号错误帧格式表

帧头

首部长

版本号

发送序号

确认序号

帧类型

CRC校验

帧尾

0x7D

0x04

0x11

0x10

低字节

高字节

0x7E

10.6.故障信息报告帧FIR

方向：

操作表示机或联锁下位机—→调度集中自律机

故障信息帧用来向自律机传送联锁系统的故障信息，具体故障信息的含义由通讯双方协商。

见表9。

表9：

故障信息报告帧格式表

帧头

首部长

版本号

发送序号

确认序号

帧类型

数据长度

故障信息

CRC校验

帧尾

1byte

2bytes

Nbytes

1byte

0x7D

0x04

0x11

0x65

低字节

高字节

0x7E

10.7.请求站场表示帧SDIQ

方向：

调度集中自律机—→操作表示机或联锁下位机

请求站场表示帧用来向车站联锁系统请求全体站场表示信息。

联锁系统收到该请求帧，立即回复SDI。

见表10。

表10：

请求站场信息表示帧格式表

帧头

首部长

版本号

发送序号

确认序号

帧类型

CRC校验

帧尾

1byte

0x7D

0x04

0x11

0x6a

低字节

高字节

0x7E

10.8.站场表示信息帧SDI

方向：

操作表示机或联锁下位机—→调度集中自律机

站场表示信息帧用来将车站联锁信息传送给调度集中系统。

站场表示信息数据采用码位的形式传送，《码位定义表》由通讯双方协商确定。

双方通讯刚刚建立后，操作表示机或联锁下位机应当首先用站场表示信息帧向自律机传送当前全部站场表示。

帧格式见表11。

码位定义字节内的比特位从低位向高位计数。

1为有效，0无效。

码位定义按照下列要求完成：

Ø对于信号状态，每种显示状态占用一个比特，灯丝断丝占用一个比特。

Ø对于道岔状态，定表、反表、挤岔、单锁、单封各占用一个比特。

Ø对于区段状态，占用和锁闭各占用一个比特，两个比特位均为0表示空闲。

Ø对于按钮状态，非自复式按钮的按下/抬起占用一个比特，单封占用一个比特

Ø对于各种表示灯状态，每种状态占用一个比特。

Ø对于屏蔽门状态，关闭且锁紧，屏蔽门互锁解除。

各占用一个比特。

Ø对于站台紧停状态，占用一个比特。

Ø防淹门状态，防淹门关、防淹门开，各占用一个比特。

Ø对于报警信息，每种报警占用一个比特。

表11：

站场表示信息帧格式表

帧头

首部长

版本号

发送序号

确认序号

帧类型

数据长度

站场表示数据

CRC校验

帧尾

1byte

2bytes

Nbytes

1byte

0x7D

0x04

0x11

0x85

低字节

高字节

0x7E

10.9.站场表示变化信息帧SDCI

方向：

操作表示机或联锁下位机—→调度集中自律机

在站场表示信息变化比较少时，发送站场表示变化信息帧，以减少通讯量。

站场表示变化信息帧中的数据内容为站场表示位图的变化位置及状态，每一个字（两个字节）表示一个变化位置，其中最高位表示该信息位的当前状态，其余0～14位表示该信息在码位表中的序号（从1开始计数）。

帧中表示变化的信息个数=数据长度/2。

当站场表示变化较大，所生成的站场表示变化帧长度可能大于站场表示帧时，将发送站场表示帧替代发送站场表示变化帧。

格式见表12。

表12：

站场表示变化信息帧格式表

帧头

首部长

版本号

发送序号

确认序号

帧类型

数据长度

站场表示数据

CRC校验

帧尾

1byte

2bytes

Nbytes

1byte

0x7D

0x04

0x11

0x8a

低字节

高字节

0x7E

10.10.按钮及控制命令帧BCC

方向：

调度集中自律机—→操作表示机或联锁下位机，格式见表13。

表13：

按钮及控制命令帧格式表

帧头

首部长

版本号

发送序号

确认序号

帧类型

数据长度

按钮及命令数据

CRC校验

帧尾

1byte

2bytes

Nbytes

1byte

0x7D

0x04

0x11

0x95

低字节

高字节

0x7E

其中按钮及命令数据的格式见表14：

表14：

按钮及命令数据的格式表

格式

命令类型

按钮序号1

按钮序号2

……

字节

……

内容

表15

表15：

命令类型分配表

类型名

类型值

说明

选路

0x05

排列列车或调车进路

进路取消

0x1a

总取消按钮＋列车或调车进路始端按钮

道岔操作

0x25

道岔单操（总定、总反、单锁、解锁、单封、解封、强转）＋道岔按钮序号;道岔按钮不单独排序,与其他按钮一起排序.

重开信号

0x3a

列调车进路始端按钮（重复开放列调车信号）

进路人解

0x45

总人解或坡延解锁按钮＋进路始端按钮（列调车进路的人工解锁、坡延进路的提前解锁）

区段故障解锁

0x5a

区故解＋区段故障按钮

停电恢复

0x65

停电解锁按钮（停电恢复）

引导总锁

0x7a

咽喉引导总锁闭按钮

区间闭塞

0x85

办理区间闭塞的有关按钮

结合电路办理

0x9a

办理非进路调车等结合电路按钮

联系电路办理

0xa5

联系电路的办理按钮

辅助功能

0xaa

如语音暂停按钮等

按钮封闭

0xb5

封闭＋信号按钮号（按钮单封、按钮解封）

引导进路办理

0xca

信号机引导按钮或信号机引导按钮+股道上的信号按钮

取消引导进路

0xd5

总人解+信号机始端按钮

坡道解锁

0xea

咽喉坡道解锁按钮+延续进路始端

延续进路办理

0xf5

进路始端按钮+进路终端按钮+延续终端按钮

其它

0xba

溜放等

联锁组操作

0x30

组操作（追踪全开、追踪全关、ATP控制、联锁控制）按钮序号

区段操作

0x35

区段操作（封锁、解封、计轴预复位）按钮序号+区

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