列控系统地面应答器设备

1、1,列控系统地面应答器设备,概述 CTCS2,CTCS3列控系统中的应答器 应答器 地面电子单元LEU 报文读写工具BEPT 应答器系统的接口,七. 应答器的安装 八. 应答器维护 九. 应答器报文编码过程 十. 应答器报文内容 十一. 应答器设置一般规则 十二. 应答器编号规则 十三. 应答器用户数据表,一. 概述,1.中国CTCS共划分为五级 CTCS0级 既有线的控车模式。 区间轨道电路+站内电码化+通用机车信号+列车运行监控装置 CTCS 1级 基于既有设备改造的ATP系统。适用于既有线160km/h以下区段。针对中国主要干线装备现状，对既有设备实行强化改造，在主体化机车信号的基础上，

2、通过补点，实现具有中国特色的点连式ATP。即主体化机车信号（区间、站内轨道电路进行强化改造故障安全型机车信号）点式设备安全型监控装置。,一. 概述,CTCS 2级 基于轨道电路信息的ATP系统。地面车载一体化系统设计,车载设备有机结合；，也可采取速度距离模式曲线；地面可采用模拟多信息轨道电路，也可采用数字轨道电路，并辅以必要的点式设备，组成点连式ATP。 CTCS 3级 基于轨道电路和无线通信（GSM-R）的ATP系统。轨道电路在实现区段占用与列车完整性检查方面具有不可替代的优势；无线通信（GSM-R）在满足我国铁路移动信息网需求的同时，又能解决超防信息高速率可靠传输，两者结合是强强互补。再辅

3、以定位校核的点式设备，系统具有与国际接轨的先进性。,一. 概述,CTCS 4级： 完全基于无线通信（GSM-R）的ATP系统。该系统具有移动自动闭塞的特征。区间占用靠GPS和GSM-R实时数据传输解决（站内仍需轨道电路）。列车完整性检查、定位校核分别靠车载设备和点式设备实现，使得室外设备减少到最低程度。,2. 铁道部关于应答器的文件： 科技运函200414 CTC技术规范总则CTCS2级技术条件 科技运函2004114 应答器技术条件 铁运200521 既有线200km/h动车组ATP车载和地面设备配置及运用技 术原则 运基信号2005224 既有线CTCS-2级区段应答器报文定义及应用原则

4、运基信号2005316 既有线200km/h铁路车站列控中心运用技术原则 运基信号2005431 应答器数据传输电缆 运基信号200627 应答器编号规则 运基信号200614 既有线提速200km/h区段应答器用户数据表编制规定,一. 概述,二. C2列控系统构成,二. CTCS-2列控系统构成,1. 地面设备构成 联锁设备 CTC TDCS 轨道电路 TCC车站列控中心 LEU地面电子单元 应答器(有源、无源),2. 应答器地面设备构成 有源应答器、无源应答器 LEU（地面电子单元） BEPT（应答器读写工具）,应答器 LEU BEPT,应答器 LEU BEPT,3. 应答器地面设备作用

5、向车载设备发送信息 无源应答器发送固定信息 -线路速度、坡度、轨道电路参数、信号点类型等 有源应答器发送实时变化的以及固定的信息 -临时限速、进路坡度、轨道电路参数、信号点类型等,4. 应答器地面设备主要特性： 点式传输设备（地车） 适应列车速度：200 km/h以上 通用性（符合欧洲标准） 安全传输 精度高(精度为 1米) 信息传输速率: 564.48 kbits/s LEU传输距离： 2.5km,三. 应答器,应答器分类: 从用途上分: -有源应答器 -无源应答器,1. 应答器外部特性,尺寸 : 480 mm x 350 mm x 70mm 重量: 7 kg 材料:树脂罐封,三.应答器,应

6、答器工作原理,无源应答器： 与外界无物理连接 向列车传送固定信息 有源应答器 通过电缆与LEU连接 向列车传送实时可变信息,2. 用途,3. 无源应答器与有源应答器区别： 外观相同。 有源应答器连接电缆 发送信息 无源应答器发送自身预存信息 有源应答器发送自LEU来的信息，当电缆断线时发送自身预存信息（默认报文）,三. 应答器,4. 应答器工作过程： 接收电磁能量 接收车载天线发送的27.095MHz无线电信号 建立工作电源 通过电磁耦合转换成电能，应答器开始工作 循环发送报文，直至能量消失 不间断串行发送1023位传输报文,BTM的车载天线与应答器,运行温度范围： -40C到+70C 震动：

7、EN50125 抗震：EN60068 抵抗行人踩踏: 以2000 N的最大力在安装的应答器上行走 湿度范围：根据EN60721，等级4K3 压力范围：根据EN60721，等级4K3 防护等级：根据标EN 60529，IP68环境分类 生物：根据EN 60721，4B2 机械：根据EN 60721，4S4 绝缘 ：EN 50121-4: 2000 MTBF： = 2,869.10-6/h / +40C 使用年限：大于20年 安全：根据EN 50129，SIL4（电气系统）,5. 应答器技术指标：,三. ALSTOM应答器,6. 应答器应用环境：,四. 地面电子单元LEU,1. 外部特性,尺寸 :

8、 112 mm x 150 mm x 320mm 重量: 3 kg 材料:金属外壳,LEU正面,LEU内部四块电路板,电源板,与TCC通信,CPU板,功放板,2. 用途,四. 地面电子单元LEU,从TCC接收报文 通过RS485/422串行接口(接口S) 向有源应答器发送报文 通过电缆（接口C） 检测外部电缆状态 断线、短路 记录状态信息 向TCC或BEPT提供维护数据,四. 地面电子单元LEU,3. 主要特征,电源：1036VDC/20W 获取报文间隔：500ms 驱动应答器数量：4个独立应答器 传输距离：2.5km 安全通信：采用FBFS/2安全协议,四. 地面电子单元LEU,4. 硬件结

9、构,四块主要电路板： -电源板 -处理器板 -串行通信板 -功放驱动板,四. 地面电子单元LEU,电源板,10 36 V DC/ 20 W 2 kVrms 隔离,微处理器： Motorola MPC860 Memory : 2 Mbytes (prog ) + 2 Mbytes (RAM) 闪存 (1 Mbytes) 参数和维护数据 JTAG测试：IEEE 1149-1,四.地面电子单元LEU,处理器板CPU,四. 地面电子单元LEU,串行通信板,两路串行通信转换 速率：38400bit/s 输入隔离：2 kVrms,驱动四个独立的应答器 输出隔离：2kVrms 输出速率：564.48kbit

10、/s 连续输出,四. 地面电子单元LEU,应答器驱动板,四. 地面电子单元LEU,5. LEU技术指标,使用温度范围：-40C +70C 冷却：自然对流 防护等级： IP 21（至少按照IP 54在机柜中安装） 震动: EN50125-3 电磁兼容性EMC: EN 50121-4: 2000 绝缘: EN 50124-1: 2000 平均无故障时间MTBF： 100 000，温度40C时 使用寿命： 22 年，40C情况下 安全性: SIL 4 根据EN 50129，EN 50126 (RAMS), 以及 EN50128 (SW)。 错误侧故障: 10-14 / h,四. 地面电子单元LEU,

11、6. LEU外部冗余方案,五. 报文读写工具,五. 报文读写工具,五. 报文读写工具,应答器编程（读、写、校验报文） 编程（读、写、校验报文） 对应答器全面测试 下载维护数据 接口模拟（接口A、C、S）,1. BEPT功能,五. 报文读写工具,2. BEPT技术指标,有源应答器工作原理图,五. 报文读写工具,3. BEPT连接,-与应答器之间的无线接口 -与应答器连接（采用连接器） -与有源应答器的电缆连接 -与LEU输出设备 -与LEU接口“S”连接,六. 应答器地面设备接口,-接口A： 应答器与车载设备间的无线接口 -接口C： 有源应答器与LEU间的报文传输接口 -接口S： LEU与地面列

12、控中心间的串行通信接口,三个接口：,六. 应答器地面设备接口,1. 接口A,-接口A1：上行数据传输链路 -接口A4：无线供电 -接口A5：编程接口,六. 应答器地面设备接口,接口A1： 应答器将数据报文向车载天线发送 频移键控调制 FSK 中心频率(fH+fL)/2 = 4,234 MHz 200 kHz。 逻辑0(fL) 3,951 MHz 逻辑1(fH) 4,516 MHz 频偏(fH-fL)/2 282,24 kHz 5 % 平均速率 564,48kbit/s,六. 应答器地面设备接口,接口A4： 车载天线向应答器发送能量信号 信号为连续波形 磁场频率为27,095 MHz5 kHz,

13、六. 应答器地面设备接口,接口A5： 应答器编程接口 由BEPT对应答器读写报文 三种信号用于编程： -27 MHz 远程供电信号 -4.2 MHz 上行链路信号 -9 MHz 编程信号,六. 应答器地面设备接口,2. 接口C,LEU与应答器间通信接口 -接口C1：LEU至有源应答器的数据传输 -接口C4：应答器向LEU传送被激活的信号(有列车通过) -接口C6：LEU向有源应答器提供接口工作电压 三个接口信号在一对双绞线电缆上传输,六. 应答器地面设备接口,接口C1： 基带信号传输 DBPL编码 波形:方波 等效负载:120欧姆 电平幅值:1416Vpp （发送端） 传输速率：564.48K

14、bit/s 信号传输与极性无关 即交换两根输入引线不影响数据接收。 电缆短路不会造成设备损坏,DBPL编码 564kb/s S(i+1)=S(i) “1” S(i+1)S (i) “0”,六. 应答器地面设备接口,六. 应答器地面设备接口,接口C4： 车载天线经过时，应答器产生低阻信号,Z 15 Ohm,六. 应答器地面设备接口,接口C6： 由LEU向应答器提供接口电压 信号波形：8.82kHz 正弦波 等效负载：170欧姆 信号幅值：2023Vpp （发送端） 信号传输与极性无关 即交换两根输入引线不影响数据接收 电缆短路不会造成设备损坏。,六. 应答器地面设备接口,C1接口波形: 发送端

15、远端,六. 应答器地面设备接口,C1+C6接口波形: 发送端 远端,七. 应答器的安装,安装前须确认应答器标明的安装地点与实际安装地点是否一致,三个坐标轴; 三个夹角 X轴与钢轨平行的坐标轴； x旋转X轴形成的角度 Y轴与钢轨垂直的坐标轴； y 旋转Y轴形成的角度 Z轴与钢轨平面垂直的坐标轴； z 旋转Z轴形成的角度,七. 应答器的安装,1. 坐标轴及夹角定义,七. 应答器的安装,2. 安装高度（Z轴）,七. 应答器的安装,3. 横向安装位置（Y轴）,安装在两钢轨间的中央位置,允许误差：,59,七. 应答器的安装,4. 安装角度误差,七. 应答器的安装,5. 应答器安装限制条件（1）,无金属空

16、间：,七. 应答器的安装,5. 应答器安装条件（2）,应答器下面存在导体材料： 如金属板等，与应答器间距小于210mm时，需调整安装高度,七. 应答器的安装,5. 应答器安装条件（3）,有护轮轨情况： 需要在X=300 mm范围内，将护轮轨断开，其间隔至少为20mm,影响应答器性能的护轮轨锯轨,锯轨要求,当护轮轨处空间不够安装应答器时的锯轨情况,八. 应答器的维护,1. 日常维护内容 -检查应答器的存在 -检查应答器安装位置正确 -检查安装架螺丝紧固 -检查有源应答器尾缆连接紧固 -在室内发送端测量接口信号波形 -在室外分线盒测量接口信号波形 应答器本身是可更换、不可维修的产品,八. 应答器的

17、维护,2. 更换应答器注意事项 -安装前确认新应答器内报文正确 -在原应答器相同位置进行安装 -将原应答器交专门部门统一管理 -变化应答器安装位置须得到授权及批准 -更改应答器报文须得到授权及批准,用户 数据,生成用户报文,编码,报文 管理,下载到 LEU或 应答器,九. 应答器报文的形成,用户数据： 按部文要求准确填写“用户数据表” 生成用户报文： 按技术条件、系统要求、设计文件生成应答器用户报文（830位） 编码 按技术条件生成应答器传输报文（1023位） 数据管理 每个应答器、LEU对应专门的传输报文 下载 由专业人员用专门设备（BEPT）向应答器写入报文,九. 应答器报文的形成,九.

18、应答器报文的形成,十. 应答器报文内容,报文头 (50位),信息包 1 信息包 2 信息包 n,结束包(8位),1. 应答器链接 2. 线路坡度 3. 线路速度 4. 等级转换 5. 特殊区段信息 6. 调车危险 7. 轨道区段 8. 临时限速 9. 区间反向运行 10.大号码道岔,十. 应答器报文的内容,十. 应答器报文内容,1. 应答器链接,数据内容: -到被链接应答器的距离(或距离增量) -被链接应答器的编号 -链接多少个应答器 -被链接应答器允许的安装误差 -链接失败时ATP采取的措施 ,十. 应答器报文内容,2. 线路坡度,数据内容: -到坡度变化点的距离(或距离增量) -距离及长度

19、的单位 -坡度值 -坡度变化点的数量 ,十. 应答器报文内容,3. 线路速度,数据内容: -到速度变化点的距离(或距离增量) -距离及长度的单位 -列车类型 -线路允许的运行速度 -速度变化点的数量 -头有效或尾有效 ,十. 应答器报文内容,4. 等级转换,数据内容: -到等级转换点的距离 -距离及长度的单位 -转换的CTCS等级 -等级转换预告区段的长度 -等级转换的数量 ,十. 应答器报文内容,5. 特殊区段信息,数据内容: 过分相,桥梁、隧道、无电区段、无线盲区等特殊区段信息,十. 应答器报文内容,6. 调车危险,数据内容: 防止列车以调车运行模式进入区间,十. 应答器报文内容,7. 轨

20、道区段,数据内容: -到信号机的距离(或距离增量) -距离的单位 -信号机或信号点的类型 -轨道区段载频 -轨道区段长度 -轨道区段数量 ,十. 应答器报文内容,8. 临时限速,数据内容: -到临时限速区段的距离 -距离的单位 -临时限速信息有效区段长度 -到临时限速区段的距离 -临时限速区段的长度 -临时限速对列车头、尾有效性 -临时限速的限制速度 ,十. 应答器报文内容,9. 区间反向运行,数据内容: -到反向运行开始点的距离 -距离的单位 -反向运行区间的长度 ,十. 应答器报文内容,10. 大号码道岔,数据内容: -到大号码道岔的距离 -距离的单位 -道岔侧向列车最大允许通过速度 ,十一. 应答器一般设置规则,-区间X公里设置应答器 -进站和出站口处设置应答器组（有源、无源） -级间转换设置应答器组 ,十一. 应答器一般设置规则,1. 区间无源应答器,1号数据范围,2号数据范围,数据余量,数据余量,十一. 应答器一般设置规则,2. 进站和出站口处应答器组,十一. 应答器一般设置规则,3. 级间转换应答器组,预告区段,预告区段,CTCS-2,CTCS-0/1,十二. 应答器编号规则,运基信号200627号: 每个应答器(组)都有编号 全国铁路应答器编号具有唯一性 应答器编号实行统一管理,十二. 应答器编号规则,大区编号: 按区域划分大区(1127) 分区编号: