论文导读：国外轨道交通ATP系统许多都采用轨道电路作为信息传递媒介。轨道电路把控制中心发出的命令传递给列车，同时将列车的位置信息（以轨道电路区段为单位）返回给控制中心，控制中心据此形成后续列车的控制命令。ATP各子系统设计相对独立，彼此没有任何的直接控制功能，子系统间的联系只有信息交换，因此信息的安全性与可靠性的设计，可局限于通讯信道和端设备的设计。信息传递的安全性主要依靠端设备的安全设计来实现。
关键词：轨道交通，轨道电路，可靠性，安全性
0 概述
国外轨道交通ATP系统许多都采用轨道电路作为信息传递媒介。轨道电路把控制中心发出的命令传递给列车，同时将列车的位置信息（以轨道电路区段为单位）返回给控制中心，控制中心据此形成后续列车的控制命令。轨道电路具备双重作用：即列车检知和信息传递。以轨道电路作为信息媒介可以简化ATP系统设计。随着ATP系统新的控车模式（尤其是一次模式曲线控车方式）的出现，车载系统对信息量的需求显著增加，轨道电路信息数字化应运而生。同时，车载设备对信息连续性、稳定性的要求也相应提高。为此，列控信息安全可靠快速传递成为新型数字轨道电路首要解决的问题。
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交通信息工程及控制
作为ATP系统的一个子系统，从信息传递的角度看，数字轨道电路（Digital Track Circuit，缩写DTC）在整个系统中起着承上启下的作用，是信息的主要载体，ATP系统信息传递流程如下图。
区域控制中心（ICU）与DTC之间的信息交换是通过现场总线CAN来实现的，DTC与车载系统（On-board system）之间的信息传递通过钢轨线路与车载传感器的配合来完成。 DTC内部结构如下图示，其工作原理如下：通讯板接收列控命令并转发给各个轨道电路发送、接收设备，并把轨道电路状态及各单元电路的工作状态报告给区控中心。发送板根据通讯板送来的列控命令形成DTC信息，调制后送功放，经传输设备、钢轨回送至接收板，接收板对信号解调并判断轨道电路区段是否有列车占用，将此信息报告给通讯板。列车进入轨道区段后，通过装设在前部的传感器接收控制命令。因此，将ATP信息传递系统即DTC系统的安全性与可靠性分为三层设计，即ATP子系统间信息传递、轨道电路系统本身及各个设备单元。
1 ATP子系统间信息传递设计
ATP各子系统设计相对独立，彼此没有任何的直接控制功能，子系统间的联系只有信息交换，因此信息的安全性与可靠性的设计，可局限于通讯信道和端设备的设计。
1.1 通讯信道设计
对于区控中心和DTC信息交换的物理通道——电缆本身来说，其状态可定义为“通”和“断”，“通”是正常工作状态，“断”则是故障状态，因此把“断”作为安全状态（故障输出状态）。在任何导致信息错误接收时，接收端都将视为信息中断，并根据该状态产生相应的输出。同样，在DTC和车载接收设备之间的信息传递通道——钢轨线路（也包括设备）的安全状态也定义在“断”。
为此，需要确定界定故障的条件。区控中心与DTC之间的联系在设计通讯协议（protocol）时，需要确定通讯周期、信息格式，当超出通讯周期时，通讯仍然中断或不能正确接收信息，则视为通讯错误，若连续出现通讯错误，则视为通讯故障，启动相应的故障处理程序。为保证信息正确接收，采用应答方式对信息接收进行确认。
 对通道中传递的信息也进行冗余设计，采用三取二方式（2-out-3），即区控中心的每个ICU主机都发送一组列控数据给DTC，由DTC设备对三组数据进行三取二判决，以此保证列控数据的安全。为保证ICU与DTC之间信息交换可靠进行，通讯的物理通道采用双环结构。这种结构的通讯环路任何一处出现电气断路，都不影响其正常工作。并且只要有一个通讯环工作正常，通讯就能正常进行。当环路出现故障时，有正常的检测机制报告其状态，以便及时维修。
DTC与车载设备之间由于信息是单向传递的，因此只有在信息编码调制过程中约定信息格式。防止信息错误接收的唯一办法是对信息进行冗余设计，并且规定接收端只能检错。
1.2 端设备
信息传递的安全性主要依靠端设备的安全设计来实现。通讯通道的错误、故障的检测与判定以及故障后的输出，全部由端设备来完成。端设备包括ICU通讯模块以及DTC通讯板、车载系统的信息接收设备。ICU通讯模块采用的是三取二结构，以此获得高可靠性和高安全性。DTC通讯板以及车载信息接收设备采用的是双二取二（2-out-2）结构，安全性由单个设备保证，而可靠性则由双系统热备或并行工作实现。
2 轨道电路系统设计
DTC系统在设计时必须兼顾安全性、可靠性。安全性由单元设备及通讯协议、校验互校机制的设置来保证，以系统的备份提高可靠性。
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