应答器及地面电子单元(LEU)培训资料.doc

应答器及地面电子单元 应答器及地面电子单元 LEULEU 培训资料培训资料 2009 年年 2 月月 目 录 1 1 CTCS2CTCS2 级系统描述级系统描述1 1 2 2 应答器及应答器及 LEULEU1 1 2 1 LEU 功能及工作原理1 2 1 1 报文接收2 2 1 2 逻辑控制单元2 2 1 3 功率放大3 2 2 应答器结构和原理3 2 2 1 应答器结构3 2 2 2 应答器机械特性4 2 2 3 应答器抗杂物理能力4 2 2 4 应答器运用环境4 2 2 5 应答器工作原理5 3 3 数据数据8 8 3 1 用户数据8 3 1 1 用户数据表基本要求8 3 1 2 用户数据表格式和填写说明9 3 2 报文10 3 2 1 报文格式10 3 2 2 报文编制原则12 4 4 数据写入数据写入1818 4 1 应答器数据写入流程18 4 1 1 设备数据单说明19 4 1 2 数据写入20 4 1 3 读取校核21 4 2 LEU 数据写入流程23 4 2 1 数据写入24 4 2 2 读取校核24 5 5 LEULEU 亮灯含义亮灯含义2626 5 1 CALE 板26 5 2 CRTE 板26 5 3 SLEB 板27 6 6 试验车检查重点试验车检查重点2828 6 1 应答器安装28 6 2 默认报文类型判断28 6 3 默认报文故障分析29 6 3 1 应答器默认报文29 6 3 2 LEU 默认报文30 6 3 3 列控中心默认报文30 7 7 应答器安装及维护应答器安装及维护3030 7 1 应答器安装轴 角的定义30 7 2 安装要求32 7 3 应答器具体的安装步骤如下 34 7 4 应答器设备的维护34 8 8 结束语结束语3535 图 索 引 图 1 1 既有线列控系统地面设备连接示意图1 图 2 1 LEU 工作原理框图2 图 2 2 天线与应答器之间的作用原理图5 图 2 3 应答器原理框图7 图 3 1 临时限速信息变量含义示意图15 图 3 2 临时限速信息管辖范围示意图16 图 3 3 反向运行信息管辖范围示意图16 图 3 4 应答器数据范围示意图17 图 3 5 没有直股发车条件接车进路数据范围示意图17 图 3 6 有直股发车条件接车进路数据范围示意图17 图 3 7 由 CTCS 2 向 CTCS 1 0 转换时数据范围示意图18 图 3 8 进站口无源应答器反向数据管辖范围18 图 3 9 区间反向无源应答器数据管辖范围18 图 4 1 应答器文件结构图19 图 4 2 应答器设备数据单19 图 4 3 应答器写入界面21 图 4 4LEU 文件结构图23 图 4 5 LEU 写入界面24 图 6 1 默认报文标识示意图28 图 7 1 应答器坐标轴定义31 图 7 2 应答器安装旋转角定义31 图 7 3 应答器安装空间要求32 图 7 4 护轮轨情况下的无金属距离33 图 7 5 在轨道中的允许位置范围33 表 索 引 表 2 1 应答器抗杂物 A 级参数4 表 3 1 用户信息包结构11 表 3 2 变量明前缀及含义11 表 3 3 用户数据包 ETCS 44 与 CTCS 数据包的嵌套使用13 表 7 1 一般情况下应答器安装无金属距离要求32 表 7 2 应答器安装允许的误差33 1 1 1 CTCS2 级系统描述 S ST TMM B BT TMM C C T TC C T TD D C C S S L LE EU U 图 1 1 既有线列控系统地面设备连接示意图 1 既有线 CTCS 2 级列控系统是基于轨道电路 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 以 下简称列控系统 系统主要由车站列控中心 轨道电路 应答器 车载 设备等构成 如图 1 1 所示 2 车站列控中心根据进路状态 线路参数 临时限速命令等产生进路及临 时限速等相关控车信息 通过有源应答器传送给列车 3 采用 ZPW 2000 UM 系列轨道电路 按自动闭塞 站内电码化方式 完成列车占用检测 产生列车运行许可并连续向列车传送 4 采用应答器 设于各进站端 出站端 区间适当位置及特殊地点 向车 载设备传输定位信息 进路参数 线路参数 限速信息等 5 列控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 信息及有关动车组信息生成控制速度和目标距离模式曲线 监控列车安全 运行 2 2 应答器及 LEU 2 1 LEU 功能功能及工作原理及工作原理 LEU 是故障安全型设备 为信号系统与应答器之间提供接口 主要有以下功 能 1 接收外部发送的应答器报文并连续向应答器转发 2 当输入通道故障或 LEU 内部有故障时 向应答器发送预先存储的默认报 文 2 3 当有车载天线经过有源应答器上方时 LEU 不转换新的报文 4 一台 LEU 可以同时向 4 台有源应答器发送 4 种不同的报文 5 设备自检及事件记录 并向外部设备上传 LEU 工作原理如图 2 1 所示 通 信 接 口 微处 理器 程序 存储 报文 存储 检测 记录 逻 辑 控 制 DBPL编码 8k正弦波生成 功率放大 功率放大 合成 输出 DBPL编码 8k正弦波生成 功率放大 功率放大 合成 输出 DBPL编码 8k正弦波生成 功率放大 功率放大 合成 输出 DBPL编码 8k正弦波生成 功率放大 功率放大 合成 输出 电源 通道1 通道2 输出1 输出2 输出3 输出4 图 2 1 LEU 工作原理框图 2 1 1 2 1 1 报文接收报文接收 微处理器通过通信接口周期性地从 TCC 接收报文 并把报文传送到逻辑控制 单元 由逻辑控制单元把周期性的报文输入变为连续的报文输出 如果由于通道故障或 LEU 内部故障 微处理器无法接收到正确的报文 此时 便从报文存储器中选择出相应的默认报文 并传送到逻辑控制单元 在采用透明传输模式时 报文存储器只存储 LEU 的默认报文 即对每一路输 出只存储一条默认报文 输入通道和接口单元是双套同时工作的 即使有一路通道或接口电路发生故障 也不会影响 LEU 与 TCC 之间的通信 安全通信协议保证了通信的可靠性 除采用常见的编码 帧结构定义和 CRC 校验外 其最大的特点是引入时间戳概念 从而确保了通信信息的正确性 实时性 完整性以及信息顺序的正确性 2 1 2 2 1 2 逻辑控制单元逻辑控制单元 微处理器收到报文后 把报文转储在逻辑控制单元中 逻辑控制单元相当于 发送缓冲器 以 564 48kbps 的速率把这个 1023 位的报文循环地输出 3 逻辑控制单元中采用了现场可编程门阵列 FPGA 因此最大程度上减少了元件 数量 缩小了体积 提高了可靠性和抗干扰能力 逻辑控制单元除输出报文数据外 还产生 C6 接口所需要的 8 82kHz 方波 2 1 3 2 1 3 功率放大功率放大 由于 C 接口定义的报文数据 C1 和接口供电信号 C6 在频率上相差很大 需要 分别进行功率放大 将经过放大后的 C1 和 C6 信号偶合到一个变压器内 从而实现了在一对传输 线上传送两种信号 2 2 应答器结构和原理应答器结构和原理 2 2 1 2 2 1 应答器结构应答器结构 应答器的主要用途是向车载 ATP 控制设备提供可靠的地面固定信息和可变信 息 应答器系统是一种采用电磁感应原理构成的高速点式数据传输设备 用于在特 定地点实现地面与机车间的相互通信 安装于两根钢轨中心枕木上的地面应答器不 要求外加电源 平时处于休眠状态 仅靠瞬时接收车载天线的功率而工作 并能在 接收到车载天线功率的同时向车载天线发送大量的编码信息 安装于机车底部的车 载天线不断向地面发送功率并在机车通过地面应答器时接收来自应答器的编码信息 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 1023 位数据报文循环发送出去 直至电能消失 即车载天线已经离去 通过报文读写工具 BEPT 可以向改写无源应答器的数据报文 通过 BEPT 可以对无源应答器存储的数据报文进行读出 校核 有源应答器通过与 LEU 的连接 可实时改变传送的数据报文 当与 LEU 通信故障时 接口 C 故障 有源应答器可以自动切换到无源 应答器工作模式 发送缺省报文 阿尔斯通的有源应答器和无源应答器完全相同 通过电缆及插接件与 LEU 连 接 就做为有源应答器使用 4 下面主要描述阿尔斯通应答器 2 2 2 2 2 2 应答器机械特性应答器机械特性 应答器由壳体 黄盒子 电路板 灌封材料构成 壳体是玻璃纤维类材料热 压而成 电路板厚度为 3 2mm 安装在壳体内 它包含了用于发送和接收的电磁 感应耦合线圈 应答器外部尺寸 长 480 mm 宽 350 mm 高 70 mm 重量 约 7 公斤 2 2 3 2 2 3 应答器抗杂物理能力应答器抗杂物理能力 欧洲标准中 对应答器定义了 2 个等级的抗杂物能力 A 级和 B 级 A 级更 为严格 其指标如表 2 1 所示 表 2 1 应答器抗杂物 A 级参数 应答器的顶层 mm 材料规格 A 级 清澈的200 水 含 0 1 的 NaCl 重量 100 新鲜的 0 300 雪 潮湿的 含 20 的水份300 冰无孔100 道碴石头100 干燥的20 沙子 潮湿的 Wet20 不含盐50 泥浆 含盐 0 5 的 NaCl 重量 50 赤铁矿 Fe2O3 20 铁矿石 磁铁矿 Fe3O4 20 铁尘 制动产生的铁粉10 煤尘含 8 的硫磺10 油和油脂50 2 2 4 2 2 4 应答器运用环境应答器运用环境 运行温度范围 40 到 70 冷却 自然对流 储存 40 到 70 在最后的检查和测试之后小于 5 年 5 震动 符合 EN50125 3 表 5 抗震 根据标准 EN60068 2 75 符合摆锤打桩机冲击试验 根据标准的表 格 2 最高级别是 20 J 抵抗行人踩踏以 2000 N 的最大力在安装的应答器上行走的可能性 湿度范围 根据 EN60721 3 4 表格 1 为等级 4K3 压力范围 根据 EN60721 3 4 表格 1 为等级 4K3 风 根据标准 EN60721 3 4 表 2 50m s 等级为 4Z5 防护等级 根据标准 EN 60529 为 IP68 太阳辐射 根据 EN 60721 3 4 表 1 分类 为 4K3 生物 根据 EN 60721 3 4 表 3 分类 为 4B2 机械 根据 EN 60721 3 4 表 5 分类 为 4S4 MTBF 2 869 10 6 h 40 使用年限 大于 20 年 安全 根据 EN50129 为 SIL4 电气系统 2 2 5 2 2 5 应答器工作原理应答器工作原理 一 电磁感应的基本原理 车载天线与应答器之间是按电感耦合的原理进行工作的 如图 2 2 所示 当 能量频率 30MHz 时 磁场起着主导作用 电场起着次要作用 图 2 2 天线与应答器之间的作用原理图 为便于分析 将矩形线圈按面积等效成圆型线圈计算 如果被测线圈沿 X 轴方向运动 那么场强 H 随着距离 X 的增加不断减弱 当 被测线圈沿线圈 X 轴方向移动距离超过圆半径 R 时 场强急剧下降 为 60dB 每 10 6 倍距离 当移动距离超过圆半径 3R 时 场强的衰减变得比较平缓约为 20dB 每 10 倍距离 当天线与应答器线圈垂直作用时 安装高度 Y 方向的场强曲线 H 可用下式计 算 322 2 2YR YNI H 式中 N 线圈匝数 R 圆半径 Y Y 轴偏离线圈中心的距离 二 应答器的工作电源 应答器的电源是由感应电压获取 在应答器线圈中 应答器最小动作磁场强度 Hmin 由下列公式求出 NA R R CLCR R L H LL 0 2 2 22 2 2 22 2 2 min 1 式中 R2 输入电阻 RL 线圈电阻 N 1 匝 A 面积 0 1 上述两个公式是应答器设计的基础 在频率 线圈结构一定的条件下 可计算 出应答器临界动作的最小磁场强度 进而得出天线发射功率 三 应答器工作方式及功能 接收电能信号 探测 解调远程能量信号 上行链路信号产生 该功能是应答器通过接口 A1 向车传载传送报文 启动时的方式选择 是发送自身存储的报文还是发送接口 C 来的报文 串音防护 对上行链路的限制 操作 编程模式的管理 接收来自接口 C 的数据 I O 接口特性的控制 产生 列车通过 信号 四 无线编程 此功能允许对应答器进行无线编程和维护 执行这个过程不需要任何电缆的插 拔 这就保证了安全等级 无线编程具有下列功能 7 应答器报文的读写 编写的报文长度可以是 1023 或 341 位 分别有 830 和 210 位用户位 报 文可以改写 应答器制造商数据的读出 包括制造商认证 序列号 制造日期等数据 电路板原理框图 耦合线圈 过流保护 27M高频接 收滤波器 数据收发 A接口 工作电源 应答器 控制模块 报文存储 制造数据 存储 C接口 工作电源 数据提取 DBPL解码 EMC 防护 带通 滤波器 A接口部分C接口部分 输入 C6 C1 图 2 3 应答器原理框图 电路板原理框图 2 3 如所示 其工作过程如下 当车载天线接近应答器时 应答器的耦合线圈感应到 27MHz 的磁场 能量接 收电路将其转化为电能 从而建立起应答器工作所需要的电源 此时 应答器开始 工作 应答器控制模块是整个电路的控制核心 当电源建立后 它首先判断由 C 接 口来的数据是否有效 若该数据无效或无数据 控制模块使用存储在报文存储器中 的数据 将其进行 FSK 调制后 输出到数据收发模块 经功率放大后 由耦合线 圈发送 只要电源存在 控制模块就不间断地发送 这意味着车载天线一直在应答 器上方 当控制模块上电时 判断出 C 接口的数据有效 则控制模块将发送 C 接口传 来的数据 一旦控制模块作出报文选择 选择存储的数据还是 C 接口传来的数据 在 这次上电的工作周期内 无论 C 接口数据有效与否 应答器都不会改变发送的数 据 当车载天线离开应答器上方后 应答器失去了电源 便停止数据发送 8 C 接口工作电源仅用于该接口电路部分 不给控制模块和数据收发供电 因此 有源应答器也只有在车载天线出现时才发送数据 制造数据存储器的数据只能被报文读写工具读取 3 3 数据 3 1 用户数据用户数据 本节内容的详细说明参见 列控系统工程数据表编制规定 V1 0 铁道部运 基信号 2008 499 号 并以此为准 3 1 1 3 1 1 用户数据表基本要求用户数据表基本要求 一 应答器用户数据表主要作用及内容 在 CTCS 2 级列控系统中 地面线路的参数 如坡道 速度 轨道区段长度 等信息 均是在列车经过安装在线路上的应答器上方时 利用应答器车载设备激活 应答器 并接收应答器发送的报文 经过解码处理后 获得列车运行的线路参数 根据轨道电路等信息 生成列车控制曲线 控制列车安全运行 应答器报文是根据应答器用户数据表中描述的线路参数 利用规定的应答器信 息包格式 根据控车需要 组合编制成应答器用户报文 描述相应的线路参数 应答器用户数据表是根据 CTCS 2 级应答器的报文定义及列车控制需要 对 线路信息利用一套数据表格进行描述 其内容主要包括应答器位置表 正向区间信 号点 轨道区段数据表 反向区间信号点 轨道区段数据表 区间线路坡度表 区 间线路速度表 铁路线路里程断链明细表 车站列车进路数据表等 二 应答器用户数据表基本要求 1 数据准确性 在 CTCS 2 级列车控制系统中 列车控制方式采用的是速度距离模式 在数 据表格当中 长度信息对列车的控制至关重要 如果长度信息与线路实际情况误差 较大 将直接影响行车安全 2 数据完整性 应答器用户数据主要是编制 CTCS 2 级列控区段的线路数据 为了在 ATP 与 LKJ 切换后 保证切换后的列车能够安全运行 在 ATP 与 LKJ 的切换点往外 均 9 应是切换前设备的控制范围 因此该范围内的线路坡度 速度 轨道区段等信息 均应编制在应答器用户数据表中 3 文字及格式规范性 应答器用户数据表是应答器报文及列控中心设备的输入数据 因此 在应答器 用户数据表编制中 应注意各种类型数据的规范性 如信号机名称的规范 长度数 据的精度 公里标的表示等 都应该采用标准的格式 做到文字及格式的统一规范 4 可追溯性 应答器数据的准确性及正确性 直接影响着列车的控制安全 因此 为了文件 的归档管理及责任划分 应答器用户数据表格文件印刷版表格应按线路区段归类汇 总 整理成册 在封面上注明线路名称 制表单位 建设单位 铁路局 公司 电 务处 依次盖章确认 对于各数据表格 制表者 复核者 建设单位 工务处和电 务处责任人签字有效 并注明数据填写的日期 每种表格应在表格顶端填写该表所 对应的线路 车站 上下行别名称和 第 X 页共 X 页 电子版应刻录成 CD 光 盘发布 3 1 2 3 1 2 用户数据表格式和填写说明用户数据表格式和填写说明 一 用户数据表格式 用户数据是应答器报文编制和列控中心软件编制的主要依据 为了实现计算机 辅助数据处理功能 铁道部运输局基础部组织编制了一套统一的应答器用户数据表 格式 该格式参考了既有地信号常规 也根据应答器报文定义和列控中心软件的需 求 做了明确的定义 二 用户数据表填写说明 为了便于在试验车和动车组试验时便于与用户数据比较及报文编制 用户数据 表应按照列车正向运行方向顺序填写 并且确保各数据表数据的一致性 仔细分析各用户数据表 其中各表之间的信息是有关联的 在用户数据的编制 及修改过程中 需要非常细心 仔细 要确保用户数据表中 各表之间数据的一致 性 例如 在区间信号点及轨道区段数据表中 填写了站内的正线数据 在进路数 据表中 也填写了正线接车进路的数据 而且 这两个表中的数据应该是一致的 区间线路速度表和进路数据表中的正线接车进路等于正线相关的进路数据的速度信 10 息的一致性 区间信息号点及轨道区段数据表中的信号机公里标之间的对应关系等 等 另外 在填写用户数据表时 还需要注意长度信息和公里标信息之间的一致性 在用户数据表中 我们所有的长度信息 均对应了其起点和终点的公里标信息 在 没有长短链的情况下 长度应该是终点公里标和起点公里标的差值 因此 数据表 中铁路断链信息表与其他各表之间的信息应保持一致性 熟练使用 EXCEL 表格的功能 进行数据校核 EXCEL 数据表格具有强大的 公式编辑功能 在用户数据编制过程中 可以利用该功能进行大量数据的校核工作 减少工作量 提高工作效率和工作质量 3 2 报文报文 应答器设备可以简单的理解为一个数据存储器和发送器 当车载天线激活该应 答器时 应答器发送自身存储的应答器报文或发送通过电缆由地面电子单元 LEU 传送的应答器报文 应答器报文分为应答器用户报文和应答器报文 应答器用户报文指的是根据应 答器用户信息包的格式 编制的报文 应答器用户报文有长报文 830bits 和短 报文 210bits 两种 应答器报文指的是应答器用户报文经过欧洲的编码算法 加扰后存储在应答器中或通过 LEU 传输的报文 同样 应答器报文也分为长报文 1023bits 和短报文两种 341bits 在本章中所讲的报文均指应答器用户报 文 3 2 1 3 2 1 报文格式报文格式 本节内容的详细说明参见 CTCS 2 级列控系统应答器应用原则 V1 0 铁 道部科技运 2008 143 号 并以此为准 每一条应答器用户报文均由信息帧 用户信息包 结束标志位构成 信息帧主 要是对应答器报文的一个标识 包含应答器编号 版本信息等内容 用户信息包根 据列车控制需求 针对不同的作用 定义各种不同用途的信息包 为保证应答器与动车组 ATP 车载设备的运用相匹配 应答器报文的格式采用 统一的数据结构 在既有线 CTCS 2 级列控系统中 我们引用了欧洲定义的链接 包 ETCS 5 线路坡度包 ETCS 21 线路速度包 ETCS 27 级间转换 11 包 ETCS 41 用户数据包 ETCS 44 特殊区段包 ETCS 68 文本信 息包 ETCS 72 地理位置信息包 ETCS 79 调车危险包 ETCS 132 我们根据 CTCS 2 级点连式列控系统的需求 参照欧洲报文定义的格式 我国自 定义了轨道区段包 CTCS 1 临时限速包 CTCS 2 反向运行包 CTCS 3 大号码道岔包 CTCS 4 绝对停车包 CTCS 5 五个 CTCS 数据包 报文定义中 每个信息包结构如表 3 1 所示 均含有一个唯一的包编号 信 息包的位长度 方向信息及可选的距离标尺和包含系列定义的变量的信息区 表 3 1 用户信息包结构 编号NID PACKET信息包的标识码 方向Q DIR指出信息对哪个运行方向是有效的 长度L PACKET信息包所包含的数据位数 标尺Q SCALE距离 长度的分辨率 信息 系列变量信息区 注 报文结束标志包 ETCS 255 不遵循表 4 1 的结构 只是一个信息包编 号 信息包中的变量的名称是唯一的 并且都有一个前缀 如表 3 2 所示 不同 的前缀 代表不同的含义 每个变量的含义也是唯一的 如变量 NID PACKET 在所有的信息包中的含义都是信息包标识码 每个变量的取值 也有一定的规律性 一般情况下 用变量的最大值表示特殊值 备用的变量数值一 般在正常值和特殊值之间的可变数据范围内 对于 1 位布尔变量 总是使用 0 作为 假 1 作为 真 表 3 2 变量明前缀及含义 前缀含义前缀含义 D 距离NC 等级编号 G 坡道NID 识别号 L 长度Q 限定 M 其它V 速度 N 编号 在数据包中 一个变量如果根据其前面的一个限定词变量的变化是可选的 则 该变量在数据包定义中缩进书写 如链接信息包中变量 NID C 在格式上缩进 12 书写 即当其前面的一个限定词变量 Q NEWCOUNTRY 0 时 NID C 这 个变量则可以删除 在数据包中 当一组或一个变量需要重复时 一般由变量 N ITER 定义重 复的次数 如果 N ITER 0 则后面没有变量 如轨道区段数据包中 当 N ITER 7 时表示轨道区段描述信息区变量共重复 7 次 轨道区段信息包共描 述 8 个轨道区段信息 3 2 2 3 2 2 报文编制原则报文编制原则 报文编制原则 主要是根据系统设计 对报文定义中各个信息包的应用 信息 包中每个变量的含义理解及变量值的选择 报文中各信息的数据范围确定等原则 一 信息包用途及变量含义 1 信息帧 信息帧是每条应答器报文中必须包含的内容 其中定义了应答器编号 信息传 输的方向 传输方式以及是否被其他应答器链接等内容 就如同每个人的身份证一 样 是每个应答器的标识 根据目前 CTCS 2 级列控系统的设计 对于信息帧中 变量 M MCOUNT 可用于区分报文类型 具体如下 M MCOUNT 255 应答器及列控中心正常报文或有源应答器默认报文 表 示该应答器报文适用于同组所有应答器 M MCOUNT 0 表示 LEU 默认报文报文 M MCOUNT 253 表示车站列控中心默认报文 2 应答器链接 应答器链接信息包主要描述各链接应答器之间距离 以及当应答器丢失或故障 导致链接失败后 ATP 设备采取的措施等内容 根据目前 CTCS 2 级列控系统的 设计 该信息包主要作用是用于列车位置的修正 其中信息包中 变量 Q LINKREACTION 值一般选用 2 表示当链接失败后 列车采取的措施为 没有反应 即地面设备不强制列车制动 由 ATP 设备根据车载既有的数据 采取 相应的措施控制列车安全运行 但是 在特殊情况下 当链接失败后 如果 ATP 利用既有的数据控制列车运行存在安全隐患 则应根据需要 强制列车采取相应的 制动 保证行车安全 13 3 线路坡度 应答器线路坡度信息包主要用来描述线路的坡度参数 其中存入应答器的坡度 数据是按 1 精度取整 合并后的线路坡度数据 线路坡度数据包中 第一组数据 中变量 D GRADIENT 定义了以本应答器为起点 至列车运行前方本应答器所 描述的第一个线路坡道的距离 变量 Q GDIR 描述了第一个坡道的类型 变量 G A 给出了坡度值 第二组数据中变量 D GRADIENT 定义了第一组数据 描述的坡度的长度 变量 Q GDIR 和 G A 分别描述了第二个坡道的类型和 坡度值 依次类推 当描述完最后一个坡道长度后 以 G A 255 表示对坡道 的描述结束 4 线路速度 应答器线路速度信息包主要用来描述线路的速度参数 其中存入应答器的速度 数据是按 5km h 精度取整后的线路速度数据 线路速度数据包与线路坡度包相似 以 V DIFF 127 表示对线路速度的描述结束 对于变量 Q FRONT 用来描 述速度的头尾有效性 当列车由高速区段进入一个低速区段时 该线路区段允许运 行速度对列车头部有效 反之对列车尾部有效 另外 同一线路区段对于某些特殊列车可有不同的列车允许运行速度 分别变 变量 NC DIFF V DIFF 给出列车类型及相应的速度 在目前既有线提速 区段 报文编制过程中没有考虑列车速度的限制 因此 包含的列车类型变量 N ITER 0 NC DIFF V DIFF 两项取消 5 级间转换 ETCS 41 级间转换信息包主要用于描述地面列控系统的等级 控制车载设备控车模式的 切换 在 CTCS 2 级列控系统中 级间转换信息包中变量 转换的 ETCS 等级 M LEVELTR 1 STM 变量 转换的非 ETCS 等级 NID STM 表示切 换的非 ETCS 等级 如 CTCS 0 级与 CTCS 2 级之间的切换 6 用户数据包 ETCS 44 用户数据包主要是用来嵌套用户自定义的 CTCS 用户信息包 如轨道区段 临时限速 区间反向运行等 如表 3 3 所示 表 3 3 用户数据包 ETCS 44 与 CTCS 数据包的嵌套使用 名称变量含义 14 编号NID PACKETETCS 44 信息包的标识码 方向Q DIR指出 ETCS 44 信息对哪个运行方向是有效的 长度L PACKETETCS 44 和 CTCS 信息包所包含的数据位数 编号NID PACKETCTCS 信息包的标识码 方向Q DIR指出 CTCS 信息对哪个运行方向是有效的 长度L PACKETCTCS 信息包所包含的数据位数 信息 系列变量信息区 7 特殊区段 特殊区段信息包主要是向机车乘务员实时反映列车运行前方的一些特殊情况 如隧道 桥梁 无电区等信息 如果通过特殊区段后 列车状态应恢复进入前的状 态 特殊区段信息包中变量 Q TRACKINIT 1 并由变量 D TRACKINIT 给出本应答器到恢复点的距离 8 文本信息 文本信息包用于提供运行方向前方车站的名称 一般在列车进站外方三个闭塞 分区开始显示 出站进入区间后 文本显示消失 该文本信息一般宜放置在进站外 方三个闭塞分区处的无源应答器组中 车站名称为辅助信息 不受车载模式和工作等级的限制 当区间无源应答器组 接近该显示区域时 应发送文本显示信息 9 地理位置信息 地理位置信息包用于提供接收到的应答器组的坐标信息 长短链预告或者公里 标系变换 通常在每一个应答器组里都存在 10 调车危险 调车危险信息包 主要在进 出站口处应答器报文中使用 向列车传送 调车 危险 报文信息 可禁止列车以调车模式进入区间 11 轨道区段 轨道区段数据包主要描述了轨道区段的长度 载频及信号机类型 车载 ATP 设备 根据信号机类型 判断闭塞分区 利用载频信息 根据列车运行位置 锁定 接收应答器描述的当前载频 接收低频信息 运行许可权 根据低频信息及轨道 区段的长度确定目标点 生成控车模式曲线 信息包中变量 D SIGNAL 给出了 15 本应答器到第一个轨道区段起始点的距离 变量 DIN SIGNAL 指的是该轨道 区段出口处的信号机或信号点类型 一个闭塞分区由多个轨道区段构成时 中间分 割点 DIN SIGNAL 定义为 没有信号机 在同一个闭塞分区内 相邻轨道区 段载频相同时 出站口除外 则报文中可以合并为一个轨道区段填写 12 临时限速 临时限速信息包主要用来描述在临时限速管辖范围内 临时限速的起点 长度 速度等信息 对于信息包中各变量的含义如图 3 1 所示 临时限速报文分为管辖 范围内无限速报文和有限速报文两种 临时限速信息 是列车完全监控模式的必要 条件 因此当线路没有临时限速时 由有源应答器给列车发送管辖范围内最高速度 的临时限速报文 当线路有临时限速时 发送相应的临时限速信息 3 1 5 中继站列控中心 XSN 7 1 XSN 3号应答器临时限速管辖范围 7 5号应答器临时限速管辖范围 7号应答器临时限速管辖范围 1号应答器临时限速管辖范围 最大常用制动距离 9 中继站列控中心 11 9号应答器临时限速管辖范围 11号应答器临时限速管辖范围 最大常用制动距离 最大常用制动距离 最大常用制动距离 最大常用制动距离 最大常用制动距离 图 3 1 临时限速信息管辖范围 对于管辖范围内无限速报文 限速长度 L TSR 与管辖范围 L TSRarea 相同 到限速点的距离 D TSR 0 速度 V TSR 为管辖范围内的最高线路速度 该情况 下 列车将根据按照线路最高速度运行 应答器临时限速管辖范围至少应包含至前方站 含中继站 第二个提供同方向临 时限速信息的应答器组并延伸一个制动距离 当制动距离范围内没有临时限速时 有效区段长度应延伸到前方站 含中继站 第二个提供同方向临时限速信息的应答器组及一个重叠区域长度 80m 当制动距 16 离内有临时限速时 有效区段长度应延伸到制动距离的末端 如 3 2 所示 L TSRarea1 和 L TSRarea2 分别表示制动距离内没有临时限速和有临时限速时 临时限速有效区段长度值 7 L TSRarea 1 最大常用制动距离 SN L TSRarea 2 9 中继站列控中心 11 图 3 2 临时限速信息管辖范围 13 区间反向运行 区间反向运行信息包主要描述了列车反向运行的起点 长度等信息 该信息包 一般在进站和出站口处的有源应答器中 当排列反向运行进路时 发送给列车 在 列车接收到该信息包后 当列车在该信息包描述的起点处接收到 27 9HZ 的低频信 息后 按照反向运行模式运行 如图 3 3 所示 反向运行包中变量 L REVERSEAREA 值为从本站反向出站信号机至下一站反向进站信号机的距 离 运行方向 21 甲站 乙站 3 4 L REVERSEAREA D STAR TR EVER SE 对于反向贯通发码的轨道电路 不需要使用本信息包 图 3 3 反向运行信息管辖范围示意图 14 大号码道岔 大号码道岔信息包主要是在 18 号 不含 以上道岔区段 当排列道岔侧向进 路时 告诉列车侧向运行速度 例如当道岔侧向运行速度高于 80km h 时 如果列 车在接收到大号码道岔信息包后 将控制列车以大号码道岔所描述的速度运行 15 绝对停车 17 进出站和到发线信号关闭时 该处应答器发绝对停车报文 车载设备在完全监 控 部分监控 调车监控 机车信号等各工作模式下接收到该报文均应触发紧急制 动 车载设备在目视行车模式下不处理该信息包 二 报文数据范围 应答器报文中包含不同的信息包 每个信息包的数据范围是系统设计的关键 直接关系到列车的正常运行及控制模式的转换 在 CTCS 2 级列控系统中 应答 器之间的信息相互冗余 各信息之间的冗余长度满足当一个应答器丢失时 不会影 响列车运行 如图 3 4 所示 提供线路参数的同一方向相邻两个应答器 组 数 据应冗余覆盖 并有一个完整列车常用制动距离的数据余量 B1 B1 B2B3 B4 B5 B1 H U 图 3 4 应答器数据范围示意图 车站接发车进路数据范围 根据不同的进路类型 数据范围各不相同 对于侧 向股道接车且没有直股发车进路 如图 3 5 所示 接车进路的线路参数只给至相 应的出站信号机并延长 80 米 对于侧向股道接车且具有直股发车进路 如图 3 6 所示 接车进路的线路参数应延伸至直股发车进路前方相邻的第一个应答器加一个 完整列车常用制动距离 从出站信号机处延伸部分的数据仅在直股发车时有效 下行 SN X 图 3 5 没有直股发车条件接车进路数据范围示意图 下行 SnX 图 3 6 有直股发车条件接车进路数据范围示意图 18 对于级间转换点的应答器 由 CTCS 2 向 CTCS 1 0 转换时 CTCS 2 所需数 据参数在转换执行点后应有一个完整列车常用制动距离的数据余量 如图 3 7 所 示 CTCS 2 级车站的临时限速信息必须管辖到从执行点应答器组至列车在执行点 线路速度下的常用制动至 45km h 的制动距离所需的数据 由 CTCS 1 0 向 CTCS 2 转换时 转换执行点应答器数据应满足 CTCS 2 级控车曲线所需的全部数 据参数要求 满足数据冗余 与区间无源应答器相似 X SXF SF 2 图 3 7 由 CTCS 2 向 CTCS 1 0 转换时数据范围示意图 当列车反向按站间闭塞运行时 一般情况下 只有反向出站口无源应答器提供 线路参数 其数据范围如图 3 8 所示 从出站口至下一车站反向进站信号机增加 一个制动距离的范围 对于区间无源应答器 应包含反向链接信息 满足列车反向 运行时 位置校正 21 34 图 3 8 进站口无源应答器反向数据管辖范围 当相邻两站间距较大 进站口无源应答器的数据容量无法满足要求时 将在区 间增加用于提供反向信息的无源应答器 无源应答器增加的位置 一般与区间邻近 的正向无源应答器按组设置 该情况下 其数据范围如图 3 9 所示 包含至相邻 的进站口应答器组或区间反向无源应答器 组 加一个列车的常用制动距离 B1 B1B2B3 B1 B2 B2 图 3 9 区间反向无源应答器数据管辖范围 19 4 4 数据写入 4 1 应答器数据写入流程应答器数据写入流程 所有应答器的数据写入工作必须是闭环操作 在写入结束后 必须读取校验 应答器文件结构如图 4 1 拼音全拼站名 encoderparambeaconprogt ool s XXX X XX XXX X BAL XXX X XX XXX X BAL program bat 图 4 1 应答器文件结构图 4 1 1 4 1 1 设备数据单说明设备数据单说明 应答器设备数据单如下图 4 2 20 图 4 2 应答器设备数据单 应答器设备数据单由数据编制 数据写入 设备安装 路局验收四部分组成 1 数据编制注明了线路名称 车站名称 应答器名称及安装位置公里标 应答器文件目录和运行文件名称为相应应答器的编制文件路径 应答器报 文特征标识为应答器写入编码的前 16 字节 写入人员在写入完成后需要 校验它是否与现场写入报文编码一致 字段名称和字段值为应答器在组中 位置及应答器编号 写入人员在写入完成后同样需要校验它是否与现场写 入报文编码一致 2 数据写入栏由应答器写入人员写明应答器设备编号以及写入人员和审核 人员签字 3 设备安装有安装人员注明枕木类型以及安装人员和负责人签字 4 路局验收由验收人员签字 4 1 2 4 1 2 数据写入数据写入 1 登记并申请需写入的报文及应答器设备数据单 21 2 将申请到的报文存储到 BEPT 中 假设存储的路径及文件夹名称为 C Telegram 必须放在根目录下 而且不能有中文字符 3 将 BEPT 置于应答器正上方 4 根据设备数据单内容 依次打开 Telegram beacon 028 2 17 002 1 BAL 目录 5 双击批处理文件 028 2 17 002 1 BAL program bat 开始写入应答器报 文 6 等待数据写入 观察 BEPT 提示直至写入结束 大约 3 分钟时间 如图 4 3 所示 当显示 PROGRAMMING SUCCESSFUL 表示数据写入成功 图 4 3 应答器写入界面 4 1 3 4 1 3 读取校核读取校核 1 启动软件 readtel 22 2 单击 Low Level Functions 按钮 3 选择 program Beacon ReadEurotel 单击 ReadEurotel 4 选择状态栏 找到以 TGML 为开头的应答器报文 比较读取的前 16 字节 和应答器设备数据单的应答器报文特征标识是否一致 23 5 比较状态栏中与设备数据单中相应字段的数据是否一致 6 比较一致后在设备数据单写入者栏签字确认 7 返回设备数据单至设备管理部门存档 4 2 LEU 数据写入流程数据写入流程 所有 LEU 的数据写入工作必须是闭环操作 在写入结束后 必须读取校验 LEU 文件结构如图 4 4 24 拼音全拼站名 encoderparambeaconprogt ool s XXX X XX XX LEU XXX X XX XX LEU program bat bi n 图 4 4LEU 文件结构图 4 2 1 4 2 1 数据写入数据写入 1 登记并申请需写入的报文及 LEU 设备数据单 2 将申请到的报文存储到 BEPT 中 假设存储的路径及文件夹名称为 C Telegram 3 利用测试电缆和 SLEB 板适配器与 LEU 连接 接通电源 4 根据设备数据单内容 依次打开 Telegram encoder 028 2 18 01 LEU bin 目录 5 双击批处理文件 028 2 18 01 LEU program bat 开始写入 LEU 报文 6 等待数据写入 观察 BEPT 提示直至写入结束 大约 10 分钟时间 如图 4 5 所示 当显示 PROGRAMMING SUCCESSFUL 表示数据写入成功 25 图 4 5 LEU 写入界面 4 2 2 4 2 2 读取校核读取校核 1 利用测试电缆和 CUBICLE 适配器与 LEU 连接 接通电源 启动软件 BEPT 2 依次单击 test Encoder Read Telegram 菜单按钮 3 单击 Read 按钮 读取成功后查看 Status 对话框 26 4 比较读取的报文信息帧和设备数据单的相应内容是否一致 5 比较一致后在设备数据单写入者栏签字确认 6 返回设备数据单至设备管理部门存档 27 注 该方式还可以从应答器尾缆的 J K 插孔或者列控中心的接线盘处读取 LEU 发 出的报文 5 5 LEU 亮灯含义 5 1 CALE 板板 CALE 板是供电板 为编码器中的所有电子板提供电源 标称电压是 24VDC 但 CALE 板支持 10V 35V 电压 它通过一台 10V 35V 20W 的发电机 提供内部电压 CALE 板上装有一个绿色 LED 焊接侧 当 LED 亮时 表明向其他编码 器提供了内部供电 5 2 CRTE 板板 CRTE 板是应答器编码器处理器及网络接口板 对来自输入的信号进行分析 规定了发送到 beacons 的信息组 为了实现这一点 CRTE 板上装配有它自己的 基本软件及一个处理器 CRTE 板装有 4 个 LED 绿色 LED DS1 软件处理状态 当处理器处于指定模式 灯亮 当编码器处于远程模式 闪光 1 秒灯亮 1 秒灯熄 如果编码器处 于远程模式 检查所有的连接器 CRTE ETRS2 SERB 如果所有的连接器 OK 注意是编码器号引起的这个问题 编码器参数或编码器地理位置不良 可 以切换冗余 LEU 或者联系厂家更换 当处理器处于 Init 模式时 灯熄 黄色 LED DS3 网络 1 行为 当在网络 1 上检查载波时 灯亮 否则 灯熄 黄色 LED DS2 网络 2 行为 当在网络 2 上检查载波时 灯亮 否则 灯熄 红色 LED DS4 中断报文行动 灯亮 28 在 Init 模式期间 当在其中一个应答器链路上出现报文中断 1 秒时 如果 LED 灯亮 检查 SERB 板的连接器 编码器和应答器之间的电缆可能会出现问题 阻抗问题 否则 灯熄 5 3 SLEB 板板 SLEB 板连接 CRTE 板和 RS422 串行链接网络 SLEB 板包含两条单独的 RS422 串行链接线 SLEB 板装有 4 个 LED 其中每条 RS422 串行链接有 2 个 一个黄色 LED 显示动作 在 RS422 Rx1 链路上 灯亮 接收数据 灯熄 无数据 一个绿色 LED 显示动作 在 RS422 Tx1 链路上 灯亮 传输数据 灯熄 无数据 6 6 试验车检查重点 6 1 应答器安装应答器安装 在试验车检查时 根据接收到的应答器与应答器位置表比较 判断应答器是否 丢失或安装位置错误 当列车没有接收到应答器 1 需人工确认地面应答器是否丢失 2 人工利用读写工具检查应答器 读取应答器报文是否正常 3 察看应答器安装是否符合安装条件 4 察看应答器安装环境是否满足应答器约束条件 5 应答器报文 6 2 默认报文类型判断默认报文类型判断 在应答器发送的默认报文中 共有三种类型 其中判断的依据是应答器报文中 信息帧中 M COUNT 变量的值 如图 6 1 所示 29 图 6 1 默认报文标识示意图 当 M COUNT 255 时 此时应答器发送的是应答器自身存储的应答器默认报 文或者正常报文 当 M COUNT 0 时 此时应答器发送的是 LEU 存储的默认报文 当 M COUNT 253 时 此时应答器发送的是列控中心存储的默认报文 6 3 故障分析故障分析方法方法 6 3 1 6 3 1 应答器默认报文应答器默认报文 6 3 1 1 6 3 1 1 正线进站口处有源应答器正线进站口处有源应答器 正线进站口处有源应答器默认报文在 BEPT 显示如下 Q UPDOWN 1 1 M VERSION 16 10 Q MEDIA 0 0 N PIG 1 1 N TOTAL 1 1 M DUP 0 0 M MCOUNT 255 FF NID C 553 229 NID BG 4359 1107 Q LINK 1 1 FF END TELEGRAM 注意 FF END TELEGRAM 表示本报文只有报头 该信息与 M MCOUNT 255 一起构成了有源应答器默认报文的标志 如果在现场读到此报文 一般情况下该种故障为应答器电缆断线 LEU 故障 或应答器接口故障造成 需逐段检查判断 30 首先检查尾缆固定情况 确认连接可靠后 利用读写工具读取应答器发送的报 文和电缆端头应答器报文 判断报文类型 如果电缆端头能够收到报文 重新安装 应答器尾缆 如果还没有恢复 则可以判为应答器接口故障 需要更换应答器解决 该问题 如果电缆端头仍是应答器默认报文 检查室内 LEU 设备是否工作正常 利用 BEPT 检查列控中心输出端子输出是否正常 6 3 1 2 6 3 1 2 侧线出站信号机有源应答器侧线出站信号机有源应答器 侧线出站信号机有源应答器默认报文在 BEPT 显示如下 Q UPDOWN 1 1 M VERSION 16 10