铁科院欧标应答器系统及设备

欧标应答器系统及设备
铁科院欧标应答器系统设备严格按照欧洲应答器相关技术规范进行研制开发，符合SUBSET-036应答器需求规范和SUBSET-085应答器测试规范要求，于2011年4月通过了铁道部技术审查。

该系统由地面设备和车载设备组成，地面设备包括无源应答器、有源应答器、LEU 及应答器读写工具；车载设备包括BTM主机及天线。

主要特点
● BTM采用二乘二取二结构，并具备远程实时监测接口；LEU采用冗余结构，具备RS422串口通信或继电器采集输入方式；
●应答器支持长报文及短报文两种格式；
● LEU与有源应答器共同实现闭环检测，可实时检测传输电缆和有源应答器的工作状态；
●应答器报文读写器通过无线方式实现报文读写操作，读写过程采用密钥管理和多重校验。

无源应答器
有源应答器
BTM主机
BTM天线
LEU
应答器报文读写器。

CTCS地面点式应答器的设计四川成都电子科技大学微固学院　熊向杰　王鲁豫[摘　要]点式应答器是一种高速铁路控制系统的关键设备,广泛应用于CTCS(中国铁路控制系统)中。

在DD S理论的基础上,提出了一种基于DD S技术的地面应答器设计方案。

实践证明,这种设计方案完全适合CTCS标准,达到了设计要求。

[关键词]CTCS标准　点式应答器　DD S 1、引言近年来,中国铁道部门参考欧洲ER TM S ETCS标准制定了适合中国国情的G M S-R CTCS(中国铁路控制系统)系列技术标准,为中国铁路信号的跨越式发展确定了总体技术方案和总体规划。

在CTCS标准中,点式应答器作为在特定地点为列车定位和传递地面信息的关键和基础设备而存在,具有不可替代的重要作用[1]。

目前,由于国内的应答器研究刚刚起步,还没有成型的地面应答器产品。

铁道部门使用的都是国外的点式应答器系统。

引进一个地面应答器需要上万元的资金,全国进行的铁路提速与电气化改造对应答器的需求将是非常巨大的。

本项目的研究具有较高的经济与社会价值。

2、CTCS地面无源点式应答器及DD S原理简介点式应答器放置在铁路轨道中间,当有列车经过其上方时,接收列车上通过车载天线发出的功率载波(27.095M H Z)并被激活,向列车发出应答器内置的信息,包括公里标、限速、坡度等各种关键信息。

列车接收到这些信息,通过车载控制系统保证列车的安全运行。

由此可以看出,点式应答器对列车的安全运行具有重要意义。

点式应答器工作的电能量来自于列车上发出的功率载波,由于无线电波在空气中的损耗很大,如果地面应答器的功耗较大,会对列车上的功率载波发射系统提出很高的要求,同时带来散热、电磁兼容等多方面的问题。

因此,功耗控制就成为应答器设计的一个关键问题。

降低系统功耗的主要方法是降低系统的工作电压,使用低功耗的器件以及合理的电路设计等。

另一个关键的问题是实现CTCS标准所规定的信号格式。

按照标准,应答器数据信号调制方式为FSK,中心频率为41234M H Z,调制频偏为282.24KH Z,调制速率为564.48Kbp s。

CTCS―2级列控系统应答器的设置使用与维护列车运行控制系统是一种可以根据列车在铁路线路上运行的客观条件和实际情况，对列车运行速度及制动方式等状态进行监督、控制和调整的技术装备。

目前我国列控系统在既有信号技术装备基础上引进吸收欧盟列控系统的相关标准，研发了符合中国国情的的列控系统CTCS（中国列车控制系统），共分为CTCS0-4五个等级，其中CTCS-2级列控系统面向提速干线和新建200-250km/h客运专线，已被广泛应用。

对CTCS-2级列控系统的安全性、稳定性都提出了更高的要求。

应答器是CTCS-2级系统地面设备的主要设备之一，对应答器的设置规则和维修要求更深入的了解和分析，希望能对即将运营投入使用的大西（大同―西安）客专信号设备的维修有所帮助，以便提升高铁岗位信号设备维修人员的技术水平，确保高速列车运行的安全。

1CTCS-2级列控系统的结构及原理1.1系统的整体组成客运专线CTCS-2级列控系统由地面和车载设备构成。

地面设备由列控中心、ZPW-2000（UM）系列轨道电路、应答器设备等组成。

车载设备由车载安全计算机（VC）、轨道电路信息接收单元（TCR）、应答器信息接收模块（BTM）、记录单元（DRU）、人机界面（DMI）等组成。

1.2CTCS-2级列控系统基本原理客运专线CTCS-2级列控系统是基于轨道电路和点式应答器传输列车运行许可信息并采用目标-距离模式监控列车安全运行的列车运行控制系统。

轨道电路实现列车占用检查，并连续向车载设备传送空闲闭塞分区数量等信息。

应答器向车载设备传输定位信息、线路参数、临时限速等信息。

列控中心具有轨道电路编码、应答器报文储存和调用、区间信号机点灯控制、站间安全信息（区间轨道电路状态、中继站临时限速信息、区间闭塞和方向条件等信息）传输等功能，根据轨道电路、进路状态及临时限速等信息产生行车许可，通过轨道电路及有源应答器将行车许可传送给列控车载设备。

车载设备根据地面设备提供的信号动态信息、线路参数、临时限速等信息和动车组参数，按照目标-距离模式生成控制速度，监控列车安全运行。

• 133•通过考察确认，在运营车辆段现场，针对欧标应答器天线年检、半年检及测试维保工作的繁杂性和不确定性，研究了一种基于车辆段现场欧标应答器天线测试的平台装置。

该欧标应答器天线测试平台能够有效验证现场已安装使用的欧标应答器天线的多项性能指标，提携方便，安装简单，无需动车，填补了现场精确进行欧标应答器天线测试维保和排故的空白，大大增加了现场维保人员针对在运营欧标应答器天线的维护保养效率。

欧标应答器天线是铁路通讯信号重要组成部分，也是ATP系统中的重要车地通信设备。

欧标应答器天线作为列车车载设备，利用无线电磁感应技术，通过非接触的方式实现与地面信标之间的能量传递和数据通信。

车载应答器天线通过向下发送固定频率的功率载波激活特定区域的地面应答器信标，地面信标被激活后通过A1接口将存储在信标内部的报文数据以FSK调制方式循环地发送给车载欧标应答器天线直至地面信标内部激活能量消失，同时欧标应答器天线在经过信标时能够安全并准确产生信标中心点定位信号并发送至车载系统中。

由于欧标应答器天线特定的工作模式和机理，目前车辆段现场针对欧标应答器天线的年检和半年检工作无法进行，疑似故障件只能通过跑车来进行测试，部分件只能通过拆装并返回原厂来进行测试，费时费力。

本文介绍的便携式欧标应答器天线测试平台可以有效解决欧标应答器天线的年检、半年检等定期检查工作，无需动车，安装简单，操作便捷，可广泛应用于国内安装使用欧标应答器天线车辆的测试维保工作中。

1.欧标应答器天线车辆段现场传统维保测试方式在现行车辆段维保工作中，针对欧标应答器天线的定期检查工作一般不进行检查，或者请点进行被动的上试车线跑车测试，这样设备因缺少必要的维护保养而逐步老化，直至疑似故障被送返原厂维修，但是地铁车辆运行寿命较长，而原厂维修时间周期长，这样欧标应答器天线将有可能出现备件不足，运行车辆因缺少天线设备无法上线跑车，大大影响了地铁的运行效率。

2.便携式欧标应答器天线车辆段现场维保测试实现方式本测试平台提出了一种可用于车辆段现场的欧标应答器天线测试平台实现方案，依托于应答器天线的设计需求和现场测试维保要求，开发便携式欧标应答器天线测试平台实现装置。

应答器设备技术规范1应答器设备技术规范(征求意见稿)7月29日应答器设备技术规范(征求意见稿)1 范围本标准规定了应答器设备基本功能、技术要求。

本标准适用CTCS-1～4各级列车运行控制系统。

本标准适应列车最高运行速度300km/h。

2 引用标准TB/T3021- 铁道机车车辆电子装置ERTMS-EUROSIG/WP3.1.2.3/ABB007ERTMS-EUROSIG/WP3.1.2.3/ABB020ERTMS-EUROSIG/WP3.1.2.3/ABB009Unisig Subset-036 v2.2.2 FFFIS FOR EurobaliseUnisig Subset-085;Test Specification for Eurobalise FFFIS欧洲电信标准研究所制定的EN300330、EN300220、EN300440、EN50121、EN50122、EN50125、EN50129标准3 设备功能应答器设备由地面、车载两部分设备构成。

3.1 地面设备1应答器地面设备包括:地面无源应答器、地面有源应答器、与地面有源应答器连接的地面电子单元(LEU)。

3.1.1 地面应答器3.1.1.1 地面应答器是一种能够发送数据报文的高速数据传输设备。

3.1.1.2 地面应答器应能提供上行数据链路,实现地对车的数据传输。

3.1.1.3 地面应答器分地面无源应答器和地面有源应答器两种类型,地面无源应答器只能发送固定的数据报文,地面有源应答器与地面电子单元(LEU)相连接时能发送实时可变的数据报文。

3.1.1.4 地面应答器存储的数据报文能够得到检查。

3.1.1.5 修改地面应答器存储的数据报文时需有严格的授权。

3.1.2 地面电子单元(LEU)地面电子单元(简称LEU)是一种数据采集与处理单元,当有数据变化时,LEU依据变化后的数据形成报文并送给地面有源应答器进行发送,同时LEU应具有接收外部数据报文,并向地面有源应答器进行发送的功能,即报文透明传输功能。

第23讲CTCS-3级列控系统地面设备CTCS-3级列控系统包括地面设备和车载设备。

地面设备由移动闭塞中心（RBC）、列控中心（TCC）、ZPW-2000（UM）系列轨道电路、应答器（含LEU）、GSM-R通信接口设备等组成；图1 CTCS-3级地面设备结构示意图1、应答器应答器用于向CTCS-3级列控系统车载设备提供位置、等级转换、建立无线通信等信息，同时对CTCS-2级列控系统车载设备提供线路速度、线路坡度、轨道电路、临时限速等线路参数信息。

应答器报文信息格式采用铁道部统一的技术标准，应答器设置满足CTCS-3系统、兼容CTCS-2系统的要求。

●无源应答器无源应答器存储固定信息，当列车经过无源应答器上方时，无源应答器接收到车载天线发射的电磁能量后，将其转换成电能，使地面应答器中的电子电路工作，把存储在地面应答器中的数据循环发送出去，直至电能消失（即车载天线已经离去）。

●有源应答器有源应答器通过专门电缆与地面电子单元（LEU）连接，可实时发送LEU传送的数据报文。

当列车经过有源应答器上方时，有源应答器接收到车载天线发射的电磁能量后，将其转换成电能，使地面应答器中发射电路工作，将LEU传输给有源应答器的数据循环实时发送出去。

直至电能消失（即车载天线已经离去）。

当与LEU通信故障时，有源应答器变为无源应答器工作模式，发送存储的固定信息（默认报文）。

2、LEULEU通过串行通信接口与TCC设备连接，将来自TCC的报文连续向有源应答器发送，从而实现向车载设备发送可变信息。

当LEU与TCC通信故障或接收的数据无效时，LEU向有源应答器发送默认报文。

3、轨道电路●区间轨道电路区间采用计算机编码控制的ZPW-2000（UM）系列无绝缘轨道电路，轨道电路的传输长度满足相关技术条件的要求。

轨道电路的正常码序为：L5-L4-L3-L2-L-LU-U-HU，满足CTCS-2级300km/h速度列车安全运行的要求。

●站内轨道电路复杂大站：正线及股道区段采用计算机编码控制的ZPW-2000（UM）系列有绝缘轨道电路，其它区段采用25Hz轨道电路。

欧标应答器传输系统包含（路旁）应答器和车载传输设备（部分ERTMS/ETC车载要素）。

应答器要么是固定类型或可控类型。

车载传输设备包含天线单元和BTM功能。

路旁信号设备包括LEU和其他包含路旁信号过程的外部设备。

图1欧标应答器传输系统，接口应答器通过A接口与车载传输设备ERTMS/ETC中心通信。

通过接口‘ C'应答器和路旁信号设备LEU通信。

LEU（部分路旁信号设备）通过接口‘ S'和列控中心或联锁设备实现通信或互锁。

接口‘A'这个接口分为下面几个子接口：接口‘ A1'这个接口用于从上行链路应答器到天线单元传输上行链路欧标应答器报文。

接口‘A2'这个接口用于从天线单元到下行链路应答器传输下行链路欧标应答器报文。

接口‘A4'这个接口用于从天线单元到上行链路应答器传输要求的功率（远程功率）。

接口‘C定义为应答器和LEU之间路旁接口。

这个接口被分成下列几个子接口：接口‘C1这个接口用于传输从LEU到应答器上行链路欧标应答器电报。

接口‘C2这个接口用于传输从应答器到LEU下行链路欧标应答器电报。

接口‘C3'这个接口用于提供来自LEU能量的下行链路应答器。

接口‘C4'这个可选择接口用于当经过应答器时，抑制在LEU中转换电报。

接口‘C6这个接口用于偏置可控上行链路应答器（从LEU发送）串行接口（‘ C1 ）输入电路。

接口‘S'定义为LEU和不同国家铁路信号设备接口的输入（上行链路），从（下行链路）输出。

实现上行链路（列控/联锁-＞LEU-＞应答器-＞车载），需要支持S接口上行（列控、LEU实现）、C1/C6接口（LEU应答器实现）、A1/A4接口（应答器、车载实现）＜实现下行链路（车载-＞应答器-＞LEU-＞列控/联锁），需要支持S接口下行（列控、LEU实现）、C2/C3接口（LEU应答器实现）、A2接口（应答器、车载实现）。

所以，若要增加下行链路的通信，不仅仅需要修改应答器，而是同时需要应答器、LEU 列控/联锁同时支持。