（交通信息工程及控制专业论文）应答器数据报文编解码的研究与实现.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 随着我国客运专线快速发展，应答器作为一种车地数据传输方式广泛的应用在我 国的列控系统中，对应答器传输列控数据报文格式研究和数据报文编解码尤其重要。 本文以建立应答器数据报文编解码系统为目的，对系统进行了详细的需求分析和总体 设计方案，分析了f f f i s 编码策略并设计出了应答器数据报文编解码的实现算法。另 外系统还提供了对用户管理的功能，以满足日常的工作需要，提高了工作效率。 本文结合c t c s 3 级列控系统的应答器布置、报文结构、包含的信息包及信息包数 据范围并兼容c t c s 2 级报文，实现了编解码工作。系统由用户管理、数据导入、用户 信息报文编码、用户传输报文编码、解码、数据显示等六大模块组成。系统的开发是 建立在n e t 平台上，采用b s 结构，提高了软件开发效率和系统的稳定，保障了系统 的更新和升级。 全文主要分为六章：第一章绪论，分析了国内外应答器应用和编解码研究现状， 并分析了本文研究的意义和主要内容；第二章应答器系统分析，阐述了应答器工作原 理、在c t c s - 3 中的布置、报文结构及信息包数据覆盖范围的确定；第三章基于f f f i s 策略的报文编码分析与设计，主要分析了f f f i s 策略编码过程，并在此基础上设计实 现方式；第四章应答报文解码分析与设计，主要是分析了解码过程，重点分析了解码 过程中较复杂步骤中的实现算法；第五章系统需求分析与总体设计，论述了系统要完 成的功能和大体解决方案，给出系统总体目标与原则，对系统功能模块进行详细划分， 完成了系统数据库设计；第六章系统详细设计与实现，主要是对系统各个模块实现的 具体细节进行阐述，画出系统详细的实现流程，给出了系统工作界面。 最后系统通过结合武广客运专线的现场数据进行测试仿真研究，采用数据库技术 存储数据，实现了编解码功能，取得了预期的目标。 关键词：应答器；编解码；f f f i s 编码策略：数据报文 西南交通大学硕士研究生学位论文第1i 页 曼曼鼍曼皇i一一i _ii i i i 曼曼皇 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc h i n a sh i g h s p e e dr a i l w a y ，b a l i s eh a sb e e nw i d e l yu s e d i nc h i n at r a i nc o n t r o ls y s t e ma saw a yo fi n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o n t h e r e f o r et h er e s e a r c ho f t h eb a l i s et e l e g r a ms t r u c t u r ea n dc o d i n g d e c o d i n gi so fg r e a ts i g n i f i c a n c ea n dv a l u e i nt h i s t h e s i s ，i ta i m st oe s t a b l i s ho fb a l i s ed a t at e l e g r a mc o d i n ga n dd e c o d i n gs y s t e m ，a n dm a k ea d e t a i l e da n a l y s i so fr e q u i r e m e n t sa n dd e s i g no ft h ew h o l es y s t e m ，a n a l y s i sa n dd e s i g no f f f f i s s y s t e ma l s op r o v i d et h ef u n c t i o n so fu s e rr o l em a n a g e m e n tw h i c hh e l pu s e r st o i m p r o v et h ew o r ke f f e c t i v e l y s y s t e mi sd i v i d e di n t os i xf u n c t i o n a lm o d u l e s ，t 1 1 e ya r eu s e rm a n a g e m e n tm o d u l e ，d a t a i m p o r tm a n a g e m e n tm o d u l e ，u s e ri n f o r m a t i o np a c k e tc o d i n gm o d u l e ，t r a n s m i s s i o no fp a c k e t c o d i n gm o d u l e ，d e c o d i n gm o d u l e ，d a t am a n a g e m e n tm o d u l e t h es y s t e mb a s eo n n e t p l a t f o r ma d o p t ss t r u c t u r eo fb s t h i ss t r u c t u r ei m p r o v et h ee f f i c e n c yo fd e v e l o p m e n ta n d t h es t a b i l i t yo fs y s t e ma n dg u a r a n t e et h es y s t e mo fu p d a t i n g t h i st h e s i si sd i v i d e di n t os i xc h a p t e r s t h ef i r s tc h a p t e ri si n t r o d u c t i o n ，i t a n a l y s i s s i t u a t i o no fw o r l dw i d ea b o u tb a l i s ea p p l i c a t i o n sa n dr e s e a r c ho fc o d i n g & d e c o d i n g ，a l s o a n a l y s e ss i g n i f i c a n c eo fr e s e a r c ha n dt h em a i nc o n t e n to ft h i sp a p e r ；t h es e c o n dc h a p t e r s u m m a r i z eo fb a l i s es y s t e m ，i tg i v e sl o t so fa s p e c t sa b o u tb a l i s es y s t e m ，s u c ha st h ew o r k i n g p r i n c i p l eo fb a l i s e ，l a y o u ti nc t c s 3 、d a t at e l e g r a ms t r u c t u r ea n dd e t e r m i n et h er a n g eo f i n f o r m a t i o np a c k a g e ；t h et h i r dc h a p t e ri sb a s e do nf f f i sc o d i n gs t r a t e g ya n a l y s i sa n dd e s i g n ， a n a l y s e st h ef f f i se n c o d i n gp r o c e s s ，a n do nt h i sb a s i st h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n ；t h e f o u r t hc h a p t e ri sa n a l y s i sa n dd e s i g no ft h eb a l i s et e l e g r a mc o d i n g ，m a i na n a l y z e dt h e d e c o d i n gp r o c e s sa n dp r i o r i t ya n a l y z e dt h ei m p l e m e n t a t i o na l g o r i t h mo ft h ed e c o d i n g p r o c e s sc o m p l e xs t e p ；t h ef i f t hc h a p t e ri st h ea n a l y s i so fr e q u i r e m e n t sa n dw h o l ed e s i g no f s y s t e m ，i td i s c u s s e st h em a i nf u n c t i o n so fs y s t e ma n dr e s o l v i n gp l a n ，a n df i n i s h e st h ed a t a b a s e d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n ；t h es i x t hc h a p t e ri sd e t a i l e dd e s i g no fs y s t e m ，i tg i v e st h e r u n n i n gs y s t e mi n f e r f a c e ，m a i nf u n c t i o n sd e s i g n f i n a l l y , u s i n gw u g u a n gl i n ef i e l dd a t aa n dd a t a b a s et e c h n o l o g yt os t o r ed a t a , al o to f e m u l a t i o n sh a v eb e e nd o n et ov a l i d a t et h ev a l i d i t yo ft h es y s t e mc o d i n g d e c o d i n gf u e t i o n s a n da c h i e v e dg o o dr e s u l t s k e yw o r d s ：b a s e ；e n c o d i n g d e c o d i n g ；f f f i sc o d i n gs t r a t e g y ；d a t at e l e g r a m 西南交通大学曲南爻通大罕 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇 编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密d 使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“v ”) 指导老师签名：曼嵌术扛 日期：z p ，口厶1 d 西南交通大学硕士学位论文主要工作( 贡献) 声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： 1 对应答器数据报文构成，包含信息包，信息包数据覆盖范围进行了详细的分析 研究。 2 在分析f f f i s 编码策略的基础上，详细的设计了应答器传输报文编码和解码的 实现步骤和具体实现算法。 3 软件采用数据库存储技术，结合武广客运专线现场数据实现了应答器数据报文 编解码。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 学位论文作者签名：1 辫 日期：2 o i o 彩，口 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 研究背景 第1 章绪论 目前，随着我国客运专线不断的建设和发展，车地通信方式发生了巨大的变化。 c t c s 3 级列控系统采用无线通信实现车地间连续、双向的信息传输并用轨道电路 等方式检查列车占用，满足运营速度3 5 0 k m h 、最小追踪间隔3 分钟的要求，适用于各 种限速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。轨道电路完成列 车占用检测及完整性检查，无线闭塞中心( r b c ) 通过无线通信手段对列车进行间隔控 制，根据列车占用情况及进路状态向所管辖的列车发出行车许可和列车控制信息。车 载设备也可通过无线通信系统向地面发送数据，比如请求m a ，列车位置报告、回执 给地面的通信建立报告等信息【l 】。在c t c s 3 级列控中，应答器用于向列控系统车载设 备提供位置、等级转换、建立无线通信等信息，报文信息格式采用铁道部统一的技术 标准且满足c t c s 3 系统、兼容c t c s 2 系统的要求。 应答器作为列控系统中车一地间信息传输的一种方式得以快速的发展【2 】。欧洲信号 协会为了使应答器报文能够具有优秀的抗干扰能力、纠错能力，保证车地间安全可靠 的传输数据信息制定了f f f s 编码策略。根据( c t c s 3 级列控系统应答器工程应用原 则，应答器设置满足c t c s 2 系统需求同时，集成了c t c s 3 级报文和c t c s 2 级报 文。在c t c s - 3 级列控系统中，应答器用于向c t c s - 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c t c s - 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。 应答器分为地面设备和车载设备。地面设备主要包括有源应答器和无源应答器， 而有源应答器与地面电子单元( l e u ) 相连接；车载设备包括车载接受天线和应答器传输 模块( b t m ) 等。 1 2 国内外现状 应答器晟早用于卫星通信中继以及航空位置识别。而从2 0 世纪7 0 年代中期铁路 列车控制系统才开始使用应答器，欧洲就有众多应答器类型产生。为了统一标准适应 欧洲铁路一体化进程，1 9 9 6 年欧洲铁路联盟在制定e t c s 列控系统技术规范的同时， 也制定了欧洲铁路应答器的相关技术标准，使欧洲不同类型的应答器统一为更加完善 的欧标应答器( e u r o b a l i s e ) 。欧标应答器可以应用于e t c s 系统的各个级别，在 e t c s 一0 级和e t c s l 级中，欧标应答器主要用来传输运行权限信息和线路参数信息； 在e t c s 2 级和e t c s 3 级，欧标应答器主要用来完成列车定位的工作【3 】【4 1 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 由于欧标应答器具有灵活性强、信息量大、可靠性高等特点，因此，中国列车控 制系统( c t c s ) 借鉴欧标应答器的技术规范，制定了适合我国铁路系统的应答器。在 c t c s 1 级中，应答器实现列车运行安全监控功能；c t c s 2 级中，应答器用来向列车 传输定位信息、进路参数、线路参数、限速和停车信息；c t c s 3 、4 级中，主要用来完 成与列车定位相关的一些工作1 4 j 。 目前，我国自行研制并通过鉴定的查询一应答器系统( 技术指标不符合欧洲e t c s 标准) ，己经在一些领域得到应用。l c f 型列车超速防护系统中的查询应答器s x f t - 1 型便是由北京交通大学、沈阳铁路信号工厂组织研究开发自主创新的产品。而从国外 引进的符合欧标标准的查询一应答器系统也在长春轻轨，京山线上有所运用，初步显 示了其优良的性能和广阔的推广前景【5 j 。铁道部在“时速2 0 0 公里动车组列控系统地面 应答器设备”项目中，引进法国阿尔斯通公司的应答器和地面电子单元，并由北京全 路通信信号研究设计院和北京铁路信号工厂共同承担该项目的国产化工作。该项目由 应答器、地面电子单元和b e p t ( 应答器和编码器编程及测试工具) 构成，此应答器己经 作为客运专线中的重要设备投入使用，也将应用于时速2 0 0 k i n 及以上的线路。西门子 应答器系统也成功使用在我国秦沈线上，有效地解决秦沈线上现有两种不同制式的信 号系统间进行切换的关键难题，而且是唯一带有与中国标准车载设备相接口的系统 5 】。 1 3 研究意义 在c t c s 3 级系统中列车高速运行，车地通信数据复杂且极其重要，为保障列车高 速可靠安全运行而对数据报文进行编解码具有重要的意义。我国应答器系统的研制起 步较晚，技术标准也是参照欧标应答器技术标准制定的，但是应答器广泛的应用在我 国列车控制系统中。但迄今为止，我国需要继续发展应答器核心编码技术，随着我国 与国外在铁路运输方面的项目合作，采用引进吸收再创新策略，因而研究欧洲应答器 技术标准并设计实现方法对我们有十分重要的借鉴意义。在这种背景下，通过对应答 器报文编制的研究，分析f f f i s 编码策略，系统实现了对c t c s 3 应答器进行编解码 功能模块，为方便现场工作人员维护应答器报文数据提供保障。本系统基于b s 模式 实现车地通信数据报文编解码，可以测试报文和对接收到的报文进行检查、译码和显 示，采用数据库存储技术将导入的工程数据，并设定系统初始参数，同时将操作过程 中的数据保存进数据库中，在数据库中对数据进行处理与存储的功能。 1 4 本论文主要研究内容 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 本文从c t c s 3 列控系统车地通信系统中应答器数据报文出发，通过详细分析应答 器数据报文格式、信息包构成、信息包数据覆盖范围，重点研究并设计了应答器数据 报文编解码实现算法，在此基础上，系统采用软件方式实现数据导入与数据报文编解 码工作，使用武广客专现场数据进行编解码。主要工作有以下几个方面： 1 分析和研究了本文的研究背景、国内外现状和研究意义。 2 本文首先详细阐述了应答器报文传输原理，然后对应答期传输的报文结构进行 分析，最后分析报文中包含的信息包结构和信息包数据覆盖范围。 3 在对应答器编码采用了欧洲信号协会的f f f i s 编码策略，分析了该策略，并设 计了应答器传输报文编码每个过程和算法。 4 本文设计了应答器传输报文解码详细实现步骤，详细的阐述了解码过程中奇偶 校验检查、偏移量s 值确立、解扰处理等重要步骤。 ，5 对实现编解码系统做了详尽的需求分析和总体设计，明确了系统设计的原则与 目标：确定了系统将要实现的功能目标和采用的技术方案；阐述了系统各个功能模块 的作用，最后对系统的数据库进行了分析和设计。 6 本文简要的介绍了开发环境的搭建，详细的分析了系统各个模块实现流程，包 括了系统用户管理模块、数据导入模块、用户信息报文编码模块、传输报文编码模块、 解码模块，最后给出了系统工作界面图。 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 2 1 应答器工作原理 第2 章应答器系统分析 应答器传输系统是一个安全的大容量点式信息存储传输系统，实现车地直接的数 据通信【5 】。应答器又可分为无源应答器和有源应答器。无源应答器存储的固定的报文信 息，通过天线向车载设备发送存储的信息。有源应答器通过连接电缆接受轨旁电子单 元( l e u ) 传送的数据报文，并可以将接受到的数据向车载设备发送。若连接电缆、l e u 出现故障，此时有源源应答器当做无源应答器使用，发送默认信息报文。 在c t c s 一3 级列控系统中，应答器用于车载设备提供位置、等级转换、建立无线通 信等信息。应答器报文信息格式采用统一的技术标准，集成c t c s - 3 级和c t c s - 2 级报 文。应答器报文传输结构如图2 1 所示。 奎 图2 - 1 应答器报文传输结构图1 3 1 应答器传输系统由地面应答器( 有源和无源) 、车载接受天线、车载应答器接收模 块、地面电子单元( l e u ) 组成。 车载接受天线设在列车的底部，是一个全双工的天线。当列车驶过地面应答器时， 车载应答器通过天线向地面应答器发送功率载频为2 7 0 9 5 m h z 士5 k h 的能量；地面应 答器收到车载设备发送的能量后开始工作，通过信号调制方式( f s k ) 向车载传输数据， 其平均数据传输率为5 6 4 4 8 2 5 k b p s 。车载解码器通过天线收到地面应答器发送数 据开始解码，解码后传送给车载安全计算机，车载安全计算机之后进行相应的动作f 6 】【7 1 。 地面电子单元( l e u ) 通过r s - 4 8 5 、c a n 总线或者其他的串行数据总线方式与列控中 心相连接( t c c ) 。以方便l e u 实时接收列控中心的各种命令。 有源应答器与地面电子单元( l e u ) 连接接口包括：l e u 向地面有源应答器传输数据 报文的接口；地面有源应答器回送的被激活的接口；l e u 向地面有源应答器提供偏置电 压的接口。通过对传输数据进行双相差分电平编码，使三种接口数据同在一对应答器 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 设备专用屏蔽双绞电缆中传输。为了保证数据收发同步，地面有源应答器的接收速率 与地面电子单元( l e u ) 发送速率必须相同。当有源应答器被激活，l e u 与有源应答器连 接接口检测不到有效信号，发送规定的默认报文；一旦开始发送默认报文，l e u 向地面 有源应答器传输数据报文的接口恢复有效信号，有源应答器一直发送默认报文。当有 源应答器被激活时，应答器产生瞬间的低输入阻抗，并通过向l e u 回送被激活信号的 接口回执信号，l e u 检测到此信号后，在一定时间内不得转换输入报文。 2 2c t c s - 3 应答器布置 c t c s - 3 应答器布置应满足c t c s - 2 级系统的需求，集成c t c s - 3 级报文和c t c s 一2 级 别报文。为满足列车对数据需求，可以通过一个或多个( 最多8 个) 应答器组成应答器 组向车载设备发送信息。也可单个应答器组成一个应答器组用于列车定位。应答器组 内应答器间的距离应为5 0 5 m 。设置在闭塞分区入口处的应答器组距调谐单元或机械 绝缘节2 0 0 0 5 m ，进站信号机处的应答器组距调谐单元( b a ) 或机械绝缘节的距离宜 为2 5 4 - 0 5 m ( 从靠近绝缘节的应答器计算) ，设置在车站的应答器组中的有源应答器最 好靠近信号机侧。c t c s - 3 列控系统主要包含以下几种类型的应答组布置 8 】： ( 1 ) 区间应答器组布置 区间闭塞分分区入口处( 应答器组内距闭塞分区较近的应答器距闭塞分区入口 2 0 0 0 5 m ) 设置两个及以上无源应答器构成区间应答器组( q ) 。当进站口发送反向线 路数据的无源应答器容量不能满足要求时，应在区间设置反向中继应答器组( f q ) 。 图2 2 区间应答器组设置示意图 ( 2 ) 车站应答器组设置 进站信号机( 含反向) 外方2 5 0 5 m 处设置由一个有源应答器和一个及以以上无 源应答器构成进站应答器组( j z 、f j z ) 。 车站到发线和有专线作业的正线出战信号机外方2 5 + 0 5 m 出设置由一个有源应答 器和一个无源应答器构成出站应答器组( c z 、f c z ) 。 进路信号机外方2 5 + 0 5 m 处设置由一个有源和一个无源应答器构成迸路应答器组。 当该进路信号机防护的进路为唯一进路时，可不设置有源应答器( 儿、f j l ) 。 对于有调车作业并有可能危及正线列车运行安全的调车信号机外方1 5 + 0 5 m 设置 由一个有源应答器和一个无源应答器构成调车应答器组( d c ) 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 曼o1 1 曼曼曼曼曼曼皇皇曼曼! 曼曼曼曼曼曼曼曼曼蔓曼皇曼皇! 皇曼曼曼曼曼蔓曼! 皇曼曼曼曼曼邑曼曼曼曼曼曼曼! 曼曼曼曼 图2 3 车站应答器组设置示意图 ( 3 ) 定位应答器组设置 当区间相邻两个应答器组之间的距离大于1 5 0 0 m 时，在两个应答器组中间应增加 由单个应答器构成定位应答器组( d w 、f d w ) ，用于列车定位。车站进站信号机( 含反向) 外方2 3 0 o 5 m 处设置由单个应答器构成的应答器组，用于列车定位。对于车站无接 发车作业的正线股道出站信号机外方2 5 m + 0 5 处设置由2 个无源应答器构成的应答器 组，用于列车定位和方向识别。车站各股道中间设置由单个应答器构成的应答器组， 用于列车停车定位。定位应答器组设置示意图如图2 - 3 所示。 ( 4 ) 中继站应答器组设置 在上下行线路靠近区间中继站的位置，均应单独设置两组各由一个有源应答器和 一个无源应答器构成中继站应答器组，两个应答器组之间的距离为1 0 0 0 5 m ，组内 第二个应答器为有源应答器( z j l 、z j 2 应答器组) 。 图2 4 中继站应答器组设置示意图 ( 5 ) 等级转换应答组设置 r b c 连接应答器组( r l ) 设置在c 2 - - c 3 等级转换边界( 闭塞分区边界) 外方，有两个 无源应答器构成。 c 2 c 3 等级转换预告应答器组( y g 一2 3 、f y g 一2 3 ) 设置在c 2 一c 3 等级转换边界( 闭 塞分区边界) 外方，且其内方的c 3 进路为唯一进路，应设置两个无源应答器用于列车 定位。 c 2 c 3 等级转换执行应答器组( z x 一2 3 、f z x - 2 3 ) 设置在距在c 2 一c 3 等级转换边界 ( 闭塞分区边界) 2 5 0 5 m 处，由两个无源应答器组成，作为正向c 2 - - * c 3 等级转换的 执行点。当有反向行车时，应在转换边界( 闭塞分区边界) 另一侧2 5 + 0 5 m 处，设置由 两个无源应答器构成反向等级转换执行应答器组，作为c 3 一c 2 等级转换执行点。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 r b c 连接取消应答器组( r l - q ) 应尽可能设置在靠近联络线道岔，由两个无源应答器 构成，用于取消车载与r b c 的连接。 等级转换预告取消应答器组( y g q ) 由两个无源应答器构成，应尽可能设置在靠近 联络线道岔，与等级转换预告应答器组之间的距离应小于等级转换预告应答器组与等 级转换点之间的距离，用来取消等级转换命令。 正向运行方向c 2 区域c 3 区域 产p1 一i 7 岣峒向 iil 唑氅 委裔捻蚕裔 埝z掣驰 “ c 2 区 或j 。区域。 u w l 大于列车按该区段线路允许速度允许8 0 秒的距离 。 1 1 大于列车按该区段线路允许速度允许4 0 秒的距离 7 图2 - 5 等级转换应答器组设置示意图 ( 6 ) r b c 切换应答器组设置 在r b c 切换边界( 闭塞分区边界) 外方设置由两个无源应答器构成r b c 切换预告 应答器组( y g - r ) 。该应答器组距r b c 切换边界的距离应大于列车按该区段线路允许速 度运行4 0 秒的距离。 r b c 切换执行应答器组( 含反向，即：z x r ，f z x r 应答器组) 设置在r b c 切换边界( 闭 塞分区边界) 外方和内方2 5 0 5 m ，由两个无源应答器构成。 r b cx 区域 r b c 边界r b cy 区域 图2 - 6r b c 切换应答器组设置示意图 ( 7 ) 过分相执行应答器组设置 过分相执行应答器组( z x f ) 位于分相区外方且至分相区的距离应为列车按该区段 线路允许速度运行5 - - 一6 秒的距离。 今舍 唑f 分相区 a a a 。 。 f z x o f d wq ni 。ni 人 图2 - 7 过分相执行应答器组设置示意图 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 ( 8 ) 大号码道岔应答器组设置 在大号码道岔外方距第二个闭塞分区入口2 0 0 + _ _ 0 5 m 处设置由一个有源应答器和 一个无源应答器构成大号码道岔应答器组( d d ) 。 图2 - 8 大号码道岔应答器组设置示意图 ( 9 ) g s m - r 网络注册应答器组设置 在g s m - r 覆盖区域c 2 一c 3 转换边界外方，根据需要设置由两个无源应答器构成 g s m - r 网络注册应答器组( g r e ) 。g s m r 网络注册应答器组设置示意图如图2 - 5 所示。 2 3 应答器报文结构 应答器报文可分为用户信息报文和传输报文，传输报文是在用户信息报文的基础 上经过数据扰乱转换等步骤，以满足复杂条件下地面到车载数据的可靠传输。传输报 文结构在第三章中将详细阐述，本节主要阐述用户信息报文的结构、信息报文包含的 信息包、信息包的数据范围。 2 3 1 用户报文结构 一条应答器用户报文都由报文头( 帧标志5 0 位) 、根据应用需求的信息包( 7 7 2 位) 和报文结束标志( 8 位信息包2 5 5 ) 构成。列车按照经过应答器顺序读取应答器报文，每 个应答器报文通过一个应答器传输。应答器用户报文结构如表2 1 所示。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 表2 - 1 用户信息报文结构表【8 1 其中变量mm c o u n t 编码规则如下【8 】： 1 无源应答应答器和有源应答器默认报文的报文计数器设定为2 5 5 。 2 l e u 默认报文的报文计数器设定为0 。 3 列控中心默认报文的报文计数器为2 5 3 ，正常报文的报文计数器均设定为2 5 5 。 4 报文计数器禁用2 5 4 。 5 应答器组内除mm c o u n t = 2 5 5 的应答器外，其余各应答器报文计数器相同时， 该消息可用。 2 3 2 用户信息包 构成c t c s 3 级列控系统应答器用户信息报文中7 7 2 位数据的可选择信息包有：应 答器链接( e t c s 一5 ) 、重定位信息( e t c s 一1 6 ) 、线路坡度( e t c s 一2 1 ) 、线路速度( e t c s 一2 7 ) 、 等级转换( e t c s - 4 1 ) 、通信管理信息包( e t c s 4 2 ) 、c t c s 数据( e t c s 4 4 ) 、无线网络注 册( e t c s 一4 5 ) 、有条件转换( e t c s 一4 6 ) 、特殊区段( e t c s - 6 8 ) 、文本信。皂, ( e t c s 7 2 ) 、里程 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 信息( e t c s 7 9 ) 、r b c 切换命令( e t c s 1 3 1 ) 、调车危险( e t c s 1 3 2 ) 、目视行车危险 ( e t c s 1 3 7 ) 、默认信息包( e t c s 。2 5 4 ) 、轨道区段( c t c s 1 ) 、临时限速( c t c s 一2 ) 、区间 反向运行( c t c s 3 ) 、大号道岔( c t c s 4 ) 、绝对停车( c t c s 5 ) 等。下面将简要介绍每个 信息包的作用： ( 1 ) 应答器链接( e t c s 5 ) 信息包描述了链接应答之间的信息以及当应答器丢失后 a t p 采取的措施等。，在c t c s 3 级列控系统中，该信息包中变量qn e w c o u n t l w 定义了被链接应答器与本应答器地区编号是否相同，若相同，变量n i dc 取消；变量 ql i k r e a c t i o n 定义了连接失败后a t p 采取的行动；定义应答器安装综合误差变量 ol o c a c c = 5 米；变量n i db g 表示链接应答器组编号。若n i db g = 1 6 3 8 3 时， c t c s 2 级列控车载设备只接收链接距离内含重定位信息的应答器组，链接距离 dl i n k 选择含重定位信息的应答器组中距离最远的一个。 ( 2 ) 重定位信息( e t c s 1 6 ) 信息包。重定位区段长度为本应答器组开始至进路终点 的距离。 ( 3 ) 线路坡度( e t c s - 21 ) 信息包描述了线路坡度信息。设置变量q _ s c a l e = 0 1 表示坡 度信息距离及长度分辨率为l m 。在该信息包中第一组数据定义为以本应答器为起点至 列车运行前方本应答器所描述的第一个线路坡度的距离及线路坡度参数；第二组数据 定义为从第一个线路坡度变化点至列车运行前方第二个线路坡度变化点间的线路坡度 参数，其他以此类推；以“g - a = 2 5 5 表示对坡道的描述结束。 ( 4 ) 线路速度( e t c s 一2 7 ) 信息包描述了线路的列车运行运行速度信息。该信息包第 一组数据定义为以本应答器为起点至列车运行前方本应答器所描述的第一个线路允许 运行速度的距离及线路速度参数；第二组数据定义为从第一个线路允许运行速度变化 点至列车运行前方第二个线路允许运行速度变化点间的线路速度参数，其他以此类推； 以“v s t a t i c ”= 1 2 7 表示对线路速度的描述结束。 ( 5 ) 等级转换( e t c s 4 1 ) 信息包主要描述了转换的等级、距离等信息。等级转换的 等级按照转换点内方地面具备的空车等级由高到低的顺序填写。 ( 6 ) 通信管理信息包( e t c s 4 2 ) 用于向车载发送r b c 编号和呼叫该r b c 的无线用 户电话号码，用于列车呼叫l c 并在i 氇c 中注册。 ( 7 ) c t c s 数据( e t c s 4 4 ) 信息包只能嵌入一个c t c s 信息包。 ( 8 ) 无线网络注册( e t c s 4 5 ) 信息包描述了注册的无线网络标识。变量n i dm n 用 来识别呼叫移动站必须注册的g s m r 网络。 ( 9 ) 有条件转换( e t c s 4 6 ) 信息包给列车发送一个地面能够满足列车运行的等级列 表，该列表按照优先级排列。 ( 1 0 ) 特殊区段( e t c s 6 8 ) 信息包向列车传送运行前方的一些特殊情况，比如对行车 有特殊要求的特大桥、隧道、有无电区等信息。 西南交通大学硕士研究生学位论文第”页 ( 1 1 ) 文本信息( e t c s 7 2 ) 提供了车站名称、隧道、特大桥及对行车有特殊要求的桥 梁名称等文本信息。文本信息用两个字节表示一个汉字，采用g b l 8 0 3 0 字库编码。 ( 12 ) 里程信。息( e t c s 7 9 ) 采用双向有效，描述公里标信息，在进出站信号机无源应 答器和区间无源应答器中设置。 ( 1 3 ) r b c 切换命令( e t c s 1 3 1 ) 信息包提供给列车r b c 切换信息，通过变量 dr b c t r 给出列车距r b c 切换点的距离。 ( 1 4 ) 调车危险( e t c s 1 3 2 ) 信息包向列车传送后，当列车以调车模式越过该应答器 组后触动紧急制动。 ( 1 5 ) 目视行车危险( e t c s 1 3 7 ) 包向列车传送后，当列车以目视行车模式越过该应 答器组后触动紧急制动。 ( 1 6 ) 默认信息包( e t c s 2 5 4 ) 只包含在默认报文中，用于表示报文属于默认报文。 ( 1 7 ) 轨道区段( c t c s 1 ) 信息包主要描述轨道区段的信号点类型、载频、轨道区段 长度、区段数等信息。 ( 1 8 ) 临时限速( c t c s 2 ) 信息包。临时限速信息有效区段长度lt s r m e a 定义了应 该应答器临时限速的有效范围，当列车头部越出该范围后，应触发常用制动减速至 4 5 k m h 后制动缓解。在c t c s 2 级区段，lt s r a r e a 应连续覆盖，对于应答器临时限 速有效区段长度衔接处不能重叠的区域，延伸8 0 m 作为重叠区。 ( 1 9 ) 区间反向运行( c t c s 一3 ) 信息包给列车发送反向运行的起点以及反向运行的长 度。 ( 2 0 ) 大号道岔( c t c s 4 ) 信息包给列车发送了道岔侧向运行速度、离道岔距离等信 息。当列车经过大号道岔的速度小于或等于8 0 k m h 时，不发送该信息包。 ( 2 1 ) 绝对停车( c t c s 一5 ) 信息包。到发线出站信号关闭时，该处的应答器组发绝对 停车报文，车载设备在完全监控、部分监控、调车监控、机车信号等工作模式下接受 到该报文触发紧急制动。车载设备在目视行车模式下不处理该信息包。 2 3 3 信息包数据范围 不同应答器用户报文所包含的信息包不尽相同，相同的信息包在不同组的应答器 中数据范围不尽相同。因而要确定信息包的数据范围，要确定该应答组的类型才能确 定信息包的数据范围。 1 区间应答器组信息包数据范围 在q 、f q 应答组中，e t c s 一5 信息包正向数据范围是链接前方第一个闭塞分区内所 有应答器组和第二个闭塞分区处应答器组；反向数据范围是链接反方向第一个闭塞分 区内所有应答器组，链接失败反应均为为“无反应”。e t c s 一2 l 和e t c s - 2 7 信息包正反 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 向数据范围均与与轨道区段数据范围一致。e t c s 一6 8 信息包数据正反向数据范围均为 是当特殊区段的起点在该应答器所描述的轨道区段数据范围内时，描述该特殊区段。 2 车站应答器组信息包数据范围 ( 1 ) j z 和f j z 应答组。c t c s 一1 正向数据范围，如果是侧向接车一1 ，数据范围是从 本应答器开始至该进路出站信号机加8 0 m ；如果是侧向接车一2 和侧向接车一3 ，数据范 围是从本应答器开始至出站口再延伸一个制动距离。c t c s - 2 正向数据范围，如果是正 线接车，数据范围是到中继站第二个提供同方向临时限速信息的应答器组及再增加一 个制动距离；如果是侧向接车一1 ，进站口应答器发送4 5 k m h 临时限速报文，限速区长 度为接车进路长度并延伸8 0 m ：如果是侧向接车一2 ，临时限速有效区段长度为进站口至 出站口加8 0 m ；e t c s 一5 正向数据范围，如果是正线接车、侧向接车一2 和侧向接车一3 ， 数据范围是进路所有应答器组和第一个闭塞分区应答器组，链接反应均为“无反应”， 如果是侧向接车一1 ，数据范围是链接至出站信号机处应答器组，链接反应均为“无反 应。e t c s 一2 正向数据范围是至反向进站信号机或进站信号机外方第一个应答器组再加 一个制动距离范围内的坡度数据。e t c s - 2 7 正向数据范围与轨道区段数据范围一致。 ( 2 ) c z 和f c z 应答组。e t c s 7 9 信息包双向描述该应答组自身里程信息。 e t c s - 2 1 和e t c s 2 7 信息包正向、反向数据范围分别与与正向、反向轨道区段数据范 围一致。e t c s 5 信息数据包正反向数据范围都为链接至进路中所有应答器组和第一个 区间应答器组，链接反应均为“无反应 。c t c s 1 信息包正向、反向数据范围分别是 至下行、上行方向第二个闭塞分区应答器组再延长一个制动距离。 3 定位应答器组信息包数据范围 在d w 、f d w 应答器组中，e t c s 一7 2 信息包正向、反向数据范围一样，只是方向相反， 其范围定义为桥梁外方2 0 0 0 m 最近的应答器组发送桥梁名称，使出桥梁后停止显示， 车站名称提前三个闭塞分区显示，列车越过出站口后停止显示。 4 中继站应答器组信息包数据范围 ( 1 ) z j l 和z j 2 应答器组中e t c s - 5 信息包，正向数据范围是链接前方第一个闭塞 分区内所有应答器组，和第二个闭塞分区处应答器组，链接失败反应均为“无反应 ； 反向是链接前方第一个闭塞分区内所有应答器组，链接失败反应均为“无反应”。 ( 2 ) z j 2 应答器组中c t c s 一2 信息包，正向数据范围是有效区段长度本应答器开始 至前方站第二个提供同方向临时限速信息的应答器组再增加一个制动距离；反向数据 范围是有效区段长度本应答器开始至前方站第二个提供同方向临时限速信息的应答器 组再增加一个制动距离。 5 等级转换应答器组信息包数据范围 ( 1 ) r l 和f r l 应答器组。r l 应答器组信息包是在q 应答器组基础上增加正向 e t c s 一4 2 信息包，f r l 应答器组信息包是在f q 应答器组基础上增加反向e t c s - 4 2 信息 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 包。e t c s - 4 2 信息包正向数据范围是发送列车正向运行前方车载应连接的r b c 编号和 r b c 电话号码，反向数据范围是发送列车反向运行前方车载应连接的r b c 编号和r b c 电话号码。 ( 2 ) y g 一2 3 和f y g 一2 3 应答器组。y g 一2 3 、f y g 一2 3 应答器组信息包、数据范围 分别与q 、f q 应答器一致。 ( 3 ) z x 一2 3 和f z x 一2 3 应答器组。z x 一2 3 应答器组信息包是在q 应答器组基础上 增加正向e t c s 一4 6 信息包，f z x 一2 3 应答器组信息包是在f q 应答器组基础上增加反向 e t c s 一4 6 或e t e s 一4 l 信息包。e t c s 一4 6 正向数据范围是发送列车正向运行前方c 3 级第 一优先级，c 2 第二优先级的有条件等级转换信息包，反向数据范围是发送列车反向运 行前方c 3 级第一优先级，c 2 第二优先级的有条件等级转换信息包。e t c s - 4 1 正向数据 范围是发送列车正向运行前方由c 3 转换至c 2 的等级转换命令，反向数据范围是发送 列车反向运行前方由c 3 转换至c 2 的等级转换命令。 (