集計算機、通信、自動控制技術(shù)于一身的"基于通信的列車控制系統(tǒng)"(CBTC),經(jīng)過十幾年的發(fā)展已經(jīng)在全國的軌道交通中形成廣泛應用。但CBTC系統(tǒng)長期依賴進口,為改變依靠外援的局面,確保高密度、大容量的城市軌道交通的安全,國內(nèi)多家單位持續(xù)攻堅,已成功將CBTC從自主研發(fā)階段推進到國產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化進程中。
2019年4月,運用國產(chǎn)化CBTC系統(tǒng)的福州地鐵2號線正式開通。這條貫穿福州東西主軸的地鐵,規(guī)劃全長52KM共設(shè)35站,穿越烏龍江底深達33米,是政府與社會資本合作(PPP)的典型成功案例。福州2號線的國產(chǎn)化CBTC的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng),經(jīng)過多方參與的復雜流程,通過精細對比與綜合考量,在充分滿足高可靠性、高冗余性、高性價比的需求下,最終選用了東土科技的工業(yè)以太網(wǎng)交換機。
CBTC采用連續(xù)控制、監(jiān)測列車運行的移動閉塞方式,實現(xiàn)列車與軌旁設(shè)備實時雙向通信同時容許海量信息通信,可大大減少軌旁設(shè)備,并且它便于短編組、高密度運行可大幅提高列車區(qū)間通過能力,可縮短站臺長度和端站尾軌長度降低土建工程投資,為軌道交通建設(shè)降本提效。CBTC系統(tǒng)可以分為列車控制和信息傳輸兩大部分,通訊網(wǎng)絡(luò)相當于信息傳輸系統(tǒng)的血管維系全系統(tǒng)的正常運作。
福州地鐵2號線信號系統(tǒng)的通信骨干網(wǎng)采用東土二層機架式交換機組成千兆雙冗余環(huán)網(wǎng),通過災難恢復計劃(DRP)協(xié)議實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)冗余。軌旁使用東土的百兆非網(wǎng)管型交換機,通過星型網(wǎng)絡(luò)與骨干網(wǎng)交換機相連。雙冗余環(huán)網(wǎng)架構(gòu)使用A、B冗余環(huán)網(wǎng),信號數(shù)據(jù)同時在A、B兩個網(wǎng)絡(luò)中傳輸,單一網(wǎng)絡(luò)中斷并不會造成整體業(yè)務(wù)中斷,同時每一個獨立網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)單鏈路故障20毫秒內(nèi)快速恢復,此方案極大提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用性。
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東土科技工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的特性
高可靠性:
東土科技DRP協(xié)議綜合考慮多種環(huán)網(wǎng)冗余保護機制,提出了針對網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大導致故障恢復時間顯著增加問題的優(yōu)化解決方案,通過優(yōu)化環(huán)網(wǎng)檢測報文數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機制,能夠?qū)崿F(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模無關(guān)的故障恢復時間;通過實時中斷上報等機制的引入,DRP故障恢復時間可以達到20ms以內(nèi),從而大大提高實時報文傳輸可靠性。除支持簡單環(huán)網(wǎng)快速自愈功能外,DRP協(xié)議還支持相交環(huán)、相切環(huán)等復雜組網(wǎng),并且能夠支持基于VLAN的冗余環(huán)多實例、環(huán)端口聚合等組網(wǎng)應用,提供了靈活的組網(wǎng)模式以滿足多種網(wǎng)絡(luò)應用需求;
高安全性:
東土SICOM3024交換機具備基于MAC地址或IP地址的端口安全,代理訪問控制(基于Vlan/IP)認證802.1x、SSH、SSL、SNMP v3;支持IEEE 802.1x,支持用戶分級訪問交換機;支持ACL控制,可指定特定的IP或MAC設(shè)備去訪問設(shè)備;支持廣播風暴抑制功能,實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與無效數(shù)據(jù)的有效區(qū)分,并將無效報文抑制在系統(tǒng)的最外側(cè),確保終端設(shè)備的正常運行;
高實時性:
交換容量可保證所有端口的線速轉(zhuǎn)發(fā),確保交換機存儲轉(zhuǎn)發(fā)延時小于10μS,大大提高了網(wǎng)絡(luò)的實時性;支持交換芯片容錯處理機制,即交換機的每一個物理端口設(shè)置了合理大小的緩存空間,當突發(fā)數(shù)據(jù)流超出物理端口的帶寬時,能夠在一定的時間內(nèi)保證數(shù)據(jù)不丟失;支持QOS優(yōu)先級實現(xiàn)數(shù)據(jù)的優(yōu)先傳輸,確保重要數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性;
高可用性:
提供了豐富的狀態(tài)查詢和告警機制來進行網(wǎng)絡(luò)的維護和診斷,同時防止由于誤操作或配置錯誤導致的環(huán)網(wǎng)風暴等問題,支持在發(fā)生誤操作和配置錯誤時提供告警提醒。
同時,東土科技的工業(yè)交換機,可在在-40℃~+85℃的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定運行,并且精細到關(guān)鍵部件與輔助元件均采用符合工業(yè)標準的產(chǎn)品,進一步保障設(shè)備最高達35年的設(shè)計使用壽命;東土設(shè)備擁有工業(yè)4級的抗電磁干擾能力,可確保設(shè)備在高密度電子電器中穩(wěn)定運行,可經(jīng)受各種高低不穩(wěn)的電壓環(huán)境;并且東土科技的設(shè)備防護等級最高可達IP67級,其電路板卡三防涂覆處理,可適應嚴酷的工業(yè)環(huán)境,可輕松應對沿海城市福州的鹽霧腐蝕。
正是由于設(shè)備優(yōu)越的特性,東土科技的產(chǎn)品在全國的軌道交通中得到廣泛應用。細數(shù)祖國大江南北的城市軌道交通,北至沈陽1號線、大連輕軌,天津1號線與輕軌、北京4號/13號線,上海1號/4號/6號,重慶城鐵,南到深圳1號/2號/4號線、廣州4號/5號線,等等,均能看到東土科技的身影。
作為世界城市軌道交通發(fā)展最迅速的國家,為有效降低地鐵建設(shè)成本、確保城市安全,CBTC系統(tǒng)走向國產(chǎn)化是必然選擇。作為中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的先行者,國際工業(yè)控制技術(shù)變革者,東土科技將繼續(xù)以高性能、高可靠的自主產(chǎn)品與解決方案,穩(wěn)步支持中國軌道交通發(fā)展。