【正文】 ver programs,and the whole process is closely related to the RBC ang GSMR wireless network..if the RBCsystem or GSMR failed,it will result in the failure of the RBC , this paper use the Fault Tree analysis (FTA) to analysis the reliability of RBC handover. FTA applied to large system reliability analysis, it is a top down by level of graphical presentation,it has qualitative and quantitative aspects of system failure the zheng xi and wuguang delicated paseeger lines adopt the single site intertwined redundant coverage,so this paper is mainly in response to this GSMR network FTA analysis principle,made a deep analysis of RBC failure which contain radio isolated units (RBU), ISDN server, multipurpose Interface Adapter (VIA), RBC local terminal。隨著通信技術、計算機技術以及網絡技術的飛速發(fā)展使得基于通信的列控系統(tǒng)的發(fā)展變?yōu)榭赡堋TCS分為5級，從CTCS0至CTCS4級。[1]。調度中心(CTC)車站聯(lián)鎖列控地面設備(室內)列控車載設備軌道電路應答器列控系統(tǒng) 。(2) CTCS1級：主要用于提速線路或者準高速線路，通常由主體機車信號和安全型運行監(jiān)控記錄裝置組成。目前CTCS2已經用于200250km/h的線路。CTCS3采用目標距離模式曲線控車，設備制動優(yōu)先的方式監(jiān)控列車運行，若CTCS3出現(xiàn)故障可轉至CTCS2控車，并且該系統(tǒng)能夠滿足跨線運營的需求。CTCS3列控系統(tǒng)是我國鐵路實現(xiàn)裝備現(xiàn)代化的重要手段之一，我國鐵路時速300350km/h客運專線采用其作為技術平臺。CTCS3系統(tǒng)由地面和車載設備兩部分組成，[2]。2007年4月18日鐵路既有線實施的第六次大面積提速，為CTCS2級列控系統(tǒng)的高效、安全運行提供了強有力的支撐。CTCS3依托鄭西、武廣、廣深港等客運專線和高鐵項目在我國實現(xiàn)了跨越式的發(fā)展[3]?！八目v”客運專線主要實現(xiàn)了京津與東部沿海發(fā)達地區(qū)的貫通，華北與華南地區(qū)的連接，東北和關內地區(qū)的連接以及長江與珠江三角洲和東南沿海地區(qū)的連接；“四橫”客運專線實現(xiàn)了西北和華北地區(qū)的連接、華中和華東地區(qū)的連接、華北和華東地區(qū)的連接、西南和華東地區(qū)的連接。屆時我國將超越日本和德國等高鐵起步較早的國家，成為全球高鐵運營里程最長的國家。覆蓋除拉薩以外的省會城市以及百萬以上人口的特大城市[4]。依據ETCS規(guī)范，當采用ERTMS/ETCS2或者ERTMS/ETCS3級系統(tǒng)控車時，需要在地面設置RBC系統(tǒng)，并且通過GSMR無線網絡進行控車命令的傳送?？紤]到各個廠家設備的兼容性，這些RBC設備均采用冗余計算機平臺，與其他的系統(tǒng)之間也采用標準的通信協(xié)議。在中國鐵路通信信號設計院建立了RBC仿真實驗室。鄭西客運專線采用安薩爾多的RBC設備，控制中心設置在西安車站調度中心。而我國目前正處于客運專線建設的高峰期，對RBC的需求量也十分龐大，為降低工程成本，應當急需進行RBC系統(tǒng)的國產化。在此基礎上，本文探討RBC的切換問題并對其進行可靠性分析，進而得到一個比較合理的切換方案。如果應用于航空、航天、鐵路、導彈系統(tǒng)、金融等領域的計算機出現(xiàn)一個極其微小的故障，那將造成極大的損失，甚至會帶來社會的動蕩。由上可知，系統(tǒng)可靠性分析在整個系統(tǒng)設計過程中的關鍵作用，因此，對系統(tǒng)可靠性和安全性分析已經成為一個急需解決的問題[5]。RBC切換功能是RBC系統(tǒng)的重要功能，若RBC切換失敗，列車將轉至CTCS2列控系統(tǒng)控車，這將影響CTCS3列控系統(tǒng)的運行效率，帶來列車晚點，給旅客造成不便。如果RBC系統(tǒng)與GSMR無線網絡內部出現(xiàn)任意一個微小的故障，勢必造成RBC切換無法進行，這將給整個CTCS3列控系統(tǒng)帶來巨大的麻煩，因此，對RBC切換的研究勢在必行。文中主要對RBC子系統(tǒng)結構、RBC主要功能模塊、與GSMR無線網絡的接口、RBC設備設置原則等以及GSMR無線網絡的結構、覆蓋方式進行詳細的研究，提出RBC切換方案，利用FTA首先對單結點進行可靠性分析進而得出整個切換方案的可靠性分析，最終得出結論。第四章，通過以上對RBC切換方案的設計，可以清楚的看到，整個RBC切換過程與RBC系統(tǒng)和GSMR無線通信網絡緊密相關。首先分析在切換過程中，RBC與GSMR無線網絡可能存在的故障，利用建立故障樹的原則，建立RBC切換的故障樹；再分別通過定性和定量兩個方面對切換故障進行分析。2 RBC系統(tǒng)研究 RBC系統(tǒng)結構RBC系統(tǒng)采用基于冗余的安全計算機平臺，主要有三部分組成，分別為：RBC、多用途接口適配器VIA和RBC本地終端[6]。下面分別對這三大部分進行詳細的介紹。 RBC外觀圖 無線閉塞中心RBC主要包括以下部分，分別為：無線閉塞單元(RBU)和ISDN服務器，以及測試服務器、通信交換機設備及顯示、操作設備。RBU采用冗余配置，每一套RBU設備由VPC_A，VPC_B和VPC_C三部分組成。 RBC系統(tǒng)結構框圖[7](2) ISDN服務器RBU和GSMR無線網絡采用ISDN服務器進行連接。ISDN服務器繼承了ISDN PRI板卡的性能。每一臺RBC包含VPC_TVPC_TVPC_T3和VPC_T4共四個ISDN服務器，并且這四個ISDN服務器均采用相同的電話號碼?；谌哂嘁蛩乜紤]，應當至少設置一個ISDN服務器，ISDN服務器與MSC之間采用獨立的物理通道進行連接[9]。VIA主要完成RBC與RBC本地終端，VIA與司法記錄單元、VIA與CTC、VIA與集中監(jiān)測之間的通信轉換。 RBC本地終端RBC本地終端主要實現(xiàn)了RBC與CTC之間的通信，一般將其設置在信號機械室內。以武廣客專為例，全線共設9臺RBC，全部設在武漢調度中心，其他各站不設RBC設備。各站CTC分機可作為本地操作終端，實現(xiàn)臨時限速信息的下達。 RBC系統(tǒng)功能及接口無線閉塞中心(RBC)是基于信號故障安全計算機平臺的控制系統(tǒng)，屬于CTCS3級列控系統(tǒng)的地面核心設備。該計算機平臺采用嚴格的認證程序，可用性特點是主要選擇標準之一。內部和外部接口均采用通過以太網的TCP/IP通信協(xié)議。它還可以向列車發(fā)送有關永久性和臨時性限速、線路坡度、線路適應性和軌道條件等信息。[10]。 通信控制功能CTCS3是基于無線通信的列車運行控制系統(tǒng)，利用無線通信信道(GSMR)完成車地之間雙向通信。 列車注冊、注銷功能(1) 列車注冊與啟動功能列車在CTCS3區(qū)域運行時，可通過GSMR在RBC中進行注冊。當列車通過軌旁設備或者其他方式獲得與RBC的相關數據(電話號碼、識別號)時，應當與RBC建立安全應用連接。[11]。在沒有正式移交之前，接收RBC需要為列車準備好相關的進路，并且將這些進路信息發(fā)送給移交RBC，由移交RBC負責將相關信息發(fā)送至車載設備；移交RBC需要將列車的ID以及列車相關數據發(fā)送給接收RBC。列車移交功能即RBC切換功能，在切換過程中列車主要完成以下功能。RBC系統(tǒng)具有管理密鑰的功能。在RBC系統(tǒng)中為每一個通信分配密鑰，是對RBC與車載設備之間的一個定義。在切換過程中RBC與GSMR網絡緊密相連。RBC的外部接口包括：① 通過CTC專用數字通道與CTC接口； ② 通過信號安全數據網與聯(lián)鎖接口；③ 通過PRI與GSMR網絡接口；④ 通過信號安全數據網與TSR服務器接口；⑤ 通過集中監(jiān)測專用數字通道與集中監(jiān)測(CSM)系統(tǒng)接口；其中通過VIA實現(xiàn)通信的接口有：RBC與CTC接口、RBC與CSM接口，一個VIA可以實現(xiàn)九個RBC的通信轉換；RBC與信號安全數據網的連接是通過RBC中的VPCC服務器直接與信號安全數據的連接實現(xiàn)的。 RBC與GSMR無線通信網絡接口示意圖RBC與GSMR無線網絡通過ISDN PRI進行連接，其中ISDN PRI符合[ETS300011]定義。一個TCP/IP網絡的容量足以滿足RBC與ISDN服務器之間的通信要求。當列車即將通過RBC邊界時，在RBC–RBC邊界處，移交列車的RBC與接收列車的RBC發(fā)生通信。顯然，通信媒介以太網TCP/IP將為通信提供充足的能力。由于一個RBC可以與多達四個ISDN的服務器連接，而且每個ISDN的服務器最多可以操控24個節(jié)點(列車)。GSMR無線單元內列車數量超限的處理方式如下：在一個車站內GSMR無線通信網絡的數據傳輸通道數量有限。然后，調度員可以向靜止列車上的一名或幾名司機發(fā)出語音呼叫，并要求他們關閉無線連接。列車可立即關閉和RBC的無線連接。切換之后，列車可直接關閉和RBC的無線連接。RBC系統(tǒng)內部接口包括：RBC與RBC之間的接口、RBC與ISDN之間按的接口、RBC與VIA和RBC本地控制終端的接口，RBC與RBC本地維護終端的接口，RBC與司法記錄器之間的接口。因為RBCRBC切換點將布置在車站之間的區(qū)段中，建議在無岔區(qū)段進行。顯然，通信媒介以太網TCP/IP將為通信提供充足的能力。當列車通過RBC的邊界附近時，RBC與RBC需要辦理列車管理權的移交。RBC與RBC之間的通信應是安全的。與移交相關信息：移交RBC是負責將接近列車的信息發(fā)送給負責接收的RBC。當移動授權發(fā)給接近的列車時，移交RBC使用接收到的進路信息。當移交RBC發(fā)出請求時，接收RBC負責發(fā)送進路數據，并假定發(fā)給移交RBC的所有進路數據也已經送到列車。② RBC與ISDN之間的接口一個RBC最多可以連接四個ISDN服務器，一個ISDN服務器最多可以處理24個連接。每個ISDN服務器支持歐洲所使用的30B信道ISDN PRI標準。ISDN服務器的硬件和操作系統(tǒng)應與RBC的硬件和操作系統(tǒng)類型相同，并安裝在同一個機架上。ISDN服務器采用通用硬件、其類型與配備有ISDN板的安全伺服處理器相同。 RBC設備設置原則 RBC設備與TSR集中設置(1) RBC設備集中設置有以下兩大優(yōu)點[14]：① 便于運行調試、維修維護。這樣可以避免分散設置給沿線工區(qū)信號工帶來掌握RBC維修技能的技術難題。除主機之外，RBC系統(tǒng)還包括一些輔助設備，如：操作終端、維護終端、電源等設備。(2) RBC與TSR設備集中設置，主要由于以下原因：① TSR是CTCS2與CTCS3級的重要服務器，TSR負責整條線路TSR命令的集中管理，因此對TSR的可靠性要求非常高。目前在實際工程中RBC與TSR都設置在調度中心，這樣可以整合調度中心的機房、電源屏等設備以及整合接入TSR與RBC的信號安全數據網。為減少以后改造時對鐵路運輸的影響，建議在客專樞紐和復雜的接軌站等特殊地方，最好單獨設置RBC設備。同時應該考慮到，當RBC設備比較多時，相鄰RBC之間的范圍不能重疊，RBC邊界和CTCS2與CTCS3的切換點應與MSC的管轄范圍進行協(xié)調。每個路局的RBC系統(tǒng)、TSR系統(tǒng)、TCC系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)要組建獨立的信號安全數據網，再與相鄰路局的信號安全數據網通過專用光纖連接。在實際設置中，RBC有必要留出一定得余量，不宜將RBC參數值用足。因此，在實際工程中，應當嚴格的按照廠家提供的技術資料進行設計[15]。列車駛出聯(lián)絡線的時候，要從CTCS3切換至CTCS2級。由于CTCS3級控車速度高于CTCS2級。在實際工程中，可將切換點設置在聯(lián)絡線和正線的銜接區(qū)域。 GSMR通信網絡技術 GSMR無線通信網絡結構CTCS3列控系統(tǒng)包括地面設備和車載設備。GSMR通信網絡主要由以下系統(tǒng)組成，分別為：基站子系統(tǒng)(BSS)、網絡子系統(tǒng)(NSS)以及操作子系統(tǒng)(OSS)。 GSMR無線網絡結構鐵路GSMR專用交換網采用二級網絡結構，設有移動業(yè)務匯接中心(TMSC)以及本地網端局(MSC)。19個核心網節(jié)點中，目前建成的有：太原、拉薩、西寧、濟南、北京、武漢、西安、廣州。根據發(fā)展需求可對北京以及武漢的HLR擴容或在其他地方再增設HLR。場強覆蓋指標應結合《鐵路中長期發(fā)展規(guī)劃》的線路等級要求及業(yè)務需要，符合相關的設計規(guī)范，且預留遠期發(fā)展條件[14]。為減少BSC之間的切換，單個BSC控制的區(qū)域應不跨路局的管界。小區(qū)廣播(CBC)與基站子系統(tǒng)操作和維護中心(OMCR)應同址設置，也可以與OMCR合設。區(qū)間基站應盡可能的靠近鐵路沿線，宜選在交通便利、供電可靠的區(qū)域。鐵路沿線的弱場區(qū)應當根據現(xiàn)場情況，合理選擇微蜂窩基站、直放站、漏泄同軸電纜(LCX)等技術來解決無線覆蓋。SFM用于實現(xiàn)基于GSMR網絡提供的開放傳輸通道，并且能夠實現(xiàn)數據傳輸的安全等相關功能，