應答器及地面電子單元LEU培訓資料.doc

應答器及地面電子單元 應答器及地面電子單元 LEULEU 培訓資料培訓資料 20092009 年年 2 2 月月 目 錄 1 1 CTCS2CTCS2 級系統(tǒng)描述級系統(tǒng)描述1 1 2 2 應答器及應答器及 LEULEU1 1 2 1 LEU 功能及工作原理1 2 1 1 報文接收2 2 1 2 邏輯控制單元2 2 1 3 功率放大3 2 2 應答器結構和原理3 2 2 1 應答器結構3 2 2 2 應答器機械特性4 2 2 3 應答器抗雜物理能力4 2 2 4 應答器運用環(huán)境4 2 2 5 應答器工作原理5 3 3 數據數據8 8 3 1 用戶數據8 3 1 1 用戶數據表基本要求8 3 1 2 用戶數據表格式和填寫說明9 3 2 報文10 3 2 1 報文格式10 3 2 2 報文編制原則12 4 4 數據寫入數據寫入1818 4 1 應答器數據寫入流程18 4 1 1 設備數據單說明19 4 1 2 數據寫入20 4 1 3 讀取校核21 4 2 LEU 數據寫入流程23 4 2 1 數據寫入24 4 2 2 讀取校核24 5 5 LEULEU 亮燈含義亮燈含義2626 5 1 CALE 板26 5 2 CRTE 板26 5 3 SLEB 板27 6 6 試驗車檢查重點試驗車檢查重點2828 6 1 應答器安裝28 6 2 默認報文類型判斷28 6 3 默認報文故障分析29 6 3 1 應答器默認報文29 6 3 2 LEU 默認報文30 6 3 3 列控中心默認報文30 7 7 應答器安裝及維護應答器安裝及維護3030 7 1 應答器安裝軸 角的定義30 7 2 安裝要求32 7 3 應答器具體的安裝步驟如下 34 7 4 應答器設備的維護34 8 8 結束語結束語3535 圖 索 引 圖 1 1 既有線列控系統(tǒng)地面設備連接示意圖1 圖 2 1 LEU 工作原理框圖2 圖 2 2 天線與應答器之間的作用原理圖5 圖 2 3 應答器原理框圖7 圖 3 1 臨時限速信息變量含義示意圖15 圖 3 2 臨時限速信息管轄范圍示意圖16 圖 3 3 反向運行信息管轄范圍示意圖16 圖 3 4 應答器數據范圍示意圖17 圖 3 5 沒有直股發(fā)車條件接車進路數據范圍示意圖17 圖 3 6 有直股發(fā)車條件接車進路數據范圍示意圖17 圖 3 7 由 CTCS 2 向 CTCS 1 0 轉換時數據范圍示意圖18 圖 3 8 進站口無源應答器反向數據管轄范圍18 圖 3 9 區(qū)間反向無源應答器數據管轄范圍18 圖 4 1 應答器文件結構圖19 圖 4 2 應答器設備數據單19 圖 4 3 應答器寫入界面21 圖 4 4LEU 文件結構圖23 圖 4 5 LEU 寫入界面24 圖 6 1 默認報文標識示意圖28 圖 7 1 應答器坐標軸定義31 圖 7 2 應答器安裝旋轉角定義31 圖 7 3 應答器安裝空間要求32 圖 7 4 護輪軌情況下的無金屬距離33 圖 7 5 在軌道中的允許位置范圍33 表 索 引 表 2 1 應答器抗雜物 A 級參數4 表 3 1 用戶信息包結構11 表 3 2 變量明前綴及含義11 表 3 3 用戶數據包 ETCS 44 與 CTCS 數據包的嵌套使用13 表 7 1 一般情況下應答器安裝無金屬距離要求32 表 7 2 應答器安裝允許的誤差33 1 1 1 CTCS2 級系統(tǒng)描述 列列控控系系統(tǒng)統(tǒng)設設備備結結構構圖圖 地地面面應應答答器器 S ST TM M 天天線線 B BT TM M 天天線線 車車載載設設備備 C CT TC C 或或 T TD DC CS S 站站機機 車車站站列列控控 中中心心 車車站站 聯聯鎖鎖 軌軌道道電電路路 L LE EU U 車車務務終終端端 信信號號樓樓 動動車車組組 微微機機 監(jiān)監(jiān)測測 圖 1 1 既有線列控系統(tǒng)地面設備連接示意圖 1 既有線 CTCS 2 級列控系統(tǒng)是基于軌道電路 點式應答器傳輸列車運行 許可信息并采用目標距離模式監(jiān)控列車安全運行的列車運行控制系統(tǒng) 以 下簡稱列控系統(tǒng) 系統(tǒng)主要由車站列控中心 軌道電路 應答器 車載 設備等構成 如圖 1 1 所示 2 車站列控中心根據進路狀態(tài) 線路參數 臨時限速命令等產生進路及臨 時限速等相關控車信息 通過有源應答器傳送給列車 3 采用 ZPW 2000 UM 系列軌道電路 按自動閉塞 站內電碼化方式 完成列車占用檢測 產生列車運行許可并連續(xù)向列車傳送 4 采用應答器 設于各進站端 出站端 區(qū)間適當位置及特殊地點 向車 載設備傳輸定位信息 進路參數 線路參數 限速信息等 5 列控車載設備根據地面設備提供的信號動態(tài)信息 線路參數 臨時限速 信息及有關動車組信息生成控制速度和目標距離模式曲線 監(jiān)控列車安全 運行 2 2 應答器及 LEU 2 1 LEU 功能功能及工作原理及工作原理 LEU 是故障安全型設備 為信號系統(tǒng)與應答器之間提供接口 主要有以下功 能 1 接收外部發(fā)送的應答器報文并連續(xù)向應答器轉發(fā) 2 當輸入通道故障或 LEU 內部有故障時 向應答器發(fā)送預先存儲的默認報 文 2 3 當有車載天線經過有源應答器上方時 LEU 不轉換新的報文 4 一臺 LEU 可以同時向 4 臺有源應答器發(fā)送 4 種不同的報文 5 設備自檢及事件記錄 并向外部設備上傳 LEU 工作原理如圖 2 1 所示 通 信 接 口 微處 理器 程序 存儲 報文 存儲 檢測 記錄 邏 輯 控 制 DBPL編碼 8k正弦波生成 功率放大 功率放大 合成 輸出 DBPL編碼 8k正弦波生成 功率放大 功率放大 合成 輸出 DBPL編碼 8k正弦波生成 功率放大 功率放大 合成 輸出 DBPL編碼 8k正弦波生成 功率放大 功率放大 合成 輸出 電源 通道1 通道2 輸出1 輸出2 輸出3 輸出4 圖 2 1 LEU 工作原理框圖 2 1 1 2 1 1 報文接收報文接收 微處理器通過通信接口周期性地從 TCC 接收報文 并把報文傳送到邏輯控制 單元 由邏輯控制單元把周期性的報文輸入變?yōu)檫B續(xù)的報文輸出 如果由于通道故障或 LEU 內部故障 微處理器無法接收到正確的報文 此時 便從報文存儲器中選擇出相應的默認報文 并傳送到邏輯控制單元 在采用透明傳輸模式時 報文存儲器只存儲 LEU 的默認報文 即對每一路輸 出只存儲一條默認報文 輸入通道和接口單元是雙套同時工作的 即使有一路通道或接口電路發(fā)生故障 也不會影響 LEU 與 TCC 之間的通信 安全通信協議保證了通信的可靠性 除采用常見的編碼 幀結構定義和 CRC 校驗外 其最大的特點是引入時間戳概念 從而確保了通信信息的正確性 實時性 完整性以及信息順序的正確性 2 1 2 2 1 2 邏輯控制單元邏輯控制單元 微處理器收到報文后 把報文轉儲在邏輯控制單元中 邏輯控制單元相當于 發(fā)送緩沖器 以 564 48kbps 的速率把這個 1023 位的報文循環(huán)地輸出 3 邏輯控制單元中采用了現場可編程門陣列 FPGA 因此最大程度上減少了元件 數量 縮小了體積 提高了可靠性和抗干擾能力 邏輯控制單元除輸出報文數據外 還產生 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 接口定義的報文數據 C1 和接口供電信號 C6 在頻率上相差很大 需要 分別進行功率放大 將經過放大后的 C1 和 C6 信號偶合到一個變壓器內 從而實現了在一對傳輸 線上傳送兩種信號 2 2 應答器結構和原理應答器結構和原理 2 2 1 2 2 1 應答器結構應答器結構 應答器的主要用途是向車載 ATP 控制設備提供可靠的地面固定信息和可變信 息 應答器系統(tǒng)是一種采用電磁感應原理構成的高速點式數據傳輸設備 用于在特 定地點實現地面與機車間的相互通信 安裝于兩根鋼軌中心枕木上的地面應答器不 要求外加電源 平時處于休眠狀態(tài) 僅靠瞬時接收車載天線的功率而工作 并能在 接收到車載天線功率的同時向車載天線發(fā)送大量的編碼信息 安裝于機車底部的車 載天線不斷向地面發(fā)送功率并在機車通過地面應答器時接收來自應答器的編碼信息 當列車經過無源應答器上方時 無源應答器接收到車載天線發(fā)射的電磁能量后 將其轉換成電能 使地面應答器中的電子電路工作 把存儲在地面應答器中的 1023 位數據報文循環(huán)發(fā)送出去 直至電能消失 即車載天線已經離去 通過報文讀寫工具 BEPT 可以向改寫無源應答器的數據報文 通過 BEPT 可以對無源應答器存儲的數據報文進行讀出 校核 有源應答器通過與 LEU 的連接 可實時改變傳送的數據報文 當與 LEU 通信故障時 接口 C 故障 有源應答器可以自動切換到無源 應答器工作模式 發(fā)送缺省報文 阿爾斯通的有源應答器和無源應答器完全相同 通過電纜及插接件與 LEU 連 接 就做為有源應答器使用 4 下面主要描述阿爾斯通應答器 2 2 2 2 2 2 應答器機械特性應答器機械特性 應答器由殼體 黃盒子 電路板 灌封材料構成 殼體是玻璃纖維類材料熱 壓而成 電路板厚度為 3 2mm 安裝在殼體內 它包含了用于發(fā)送和接收的電磁 感應耦合線圈 應答器外部尺寸 長 480 mm 寬 350 mm 高 70 mm 重量 約 7 公斤 2 2 3 2 2 3 應答器抗雜物理能力應答器抗雜物理能力 歐洲標準中 對應答器定義了 2 個等級的抗雜物能力 A 級和 B 級 A 級更 為嚴格 其指標如表 2 1 所示 表 2 1 應答器抗雜物 A 級參數 應答器的頂層 mm 材料規(guī)格 A 級 清澈的200 水 含 0 1 的 NaCl 重量 100 新鮮的 0 300 雪 潮濕的 含 20 的水份300 冰無孔100 道碴石頭100 干燥的20 沙子 潮濕的 Wet20 不含鹽50 泥漿 含鹽 0 5 的 NaCl 重量 50 赤鐵礦 Fe2O3 20 鐵礦石 磁鐵礦 Fe3O4 20 鐵塵 制動產生的鐵粉10 煤塵含 8 的硫磺10 油和油脂50 2 2 4 2 2 4 應答器運用環(huán)境應答器運用環(huán)境 運行溫度范圍 40 到 70 冷卻 自然對流 儲存 40 到 70 在最后的檢查和測試之后小于 5 年 5 震動 符合 EN50125 3 表 5 抗震 根據標準 EN60068 2 75 符合擺錘打樁機沖擊試驗 根據標準的表 格 2 最高級別是 20 J 抵抗行人踩踏以 2000 N 的最大力在安裝的應答器上行走的可能性 濕度范圍 根據 EN60721 3 4 表格 1 為等級 4K3 壓力范圍 根據 EN60721 3 4 表格 1 為等級 4K3 風 根據標準 EN60721 3 4 表 2 50m s 等級為 4Z5 防護等級 根據標準 EN 60529 為 IP68 太陽輻射 根據 EN 60721 3 4 表 1 分類 為 4K3 生物 根據 EN 60721 3 4 表 3 分類 為 4B2 機械 根據 EN 60721 3 4 表 5 分類 為 4S4 MTBF 2 869 10 6 h 40 使用年限 大于 20 年 安全 根據 EN50129 為 SIL4 電氣系統(tǒng) 2 2 5 2 2 5 應答器工作原理應答器工作原理 一 電磁感應的基本原理 車載天線與應答器之間是按電感耦合的原理進行工作的 如圖 2 2 所示 當 能量頻率 30MHz 時 磁場起著主導作用 電場起著次要作用 圖 2 2 天線與應答器之間的作用原理圖 為便于分析 將矩形線圈按面積等效成圓型線圈計算 如果被測線圈沿 X 軸方向運動 那么場強 H 隨著距離 X 的增加不斷減弱 當 被測線圈沿線圈 X 軸方向移動距離超過圓半徑 R 時 場強急劇下降 為 60dB 每 10 6 倍距離 當移動距離超過圓半徑 3R 時 場強的衰減變得比較平緩約為 20dB 每 10 倍距離 當天線與應答器線圈垂直作用時 安裝高度 Y 方向的場強曲線 H 可用下式計 算 322 2 2YR YNI H 式中 N 線圈匝數 R 圓半徑 Y Y 軸偏離線圈中心的距離 二 應答器的工作電源 應答器的電源是由感應電壓獲取 在應答器線圈中 應答器最小動作磁場強度 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 輸入電阻 RL 線圈電阻 N 1 匝 A 面積 0 1 上述兩個公式是應答器設計的基礎 在頻率 線圈結構一定的條件下 可計算 出應答器臨界動作的最小磁場強度 進而得出天線發(fā)射功率 三 應答器工作方式及功能 接收電能信號 探測 解調遠程能量信號 上行鏈路信號產生 該功能是應答器通過接口 A1 向車傳載傳送報文 啟動時的方式選擇 是發(fā)送自身存儲的報文還是發(fā)送接口 C 來的報文 串音防護 對上行鏈路的限制 操作 編程模式的管理 接收來自接口 C 的數據 I O 接口特性的控制 產生 列車通過 信號 四 無線編程 此功能允許對應答器進行無線編程和維護 執(zhí)行這個過程不需要任何電纜的插 拔 這就保證了安全等級 無線編程具有下列功能 7 應答器報文的讀寫 編寫的報文長度可以是 1023 或 341 位 分別有 830 和 210 位用戶位 報 文可以改寫 應答器制造商數據的讀出 包括制造商認證 序列號 制造日期等數據 電路板原理框圖 耦合線圈 過流保護 27M高頻接 收濾波器 數據收發(fā) A接口 工作電源 應答器 控制模塊 報文存儲 制造數據 存儲 C接口 工作電源 數據提取 DBPL解碼 EMC 防護 帶通 濾波器 A接口部分C接口部分 輸入 C6 C1 圖 2 3 應答器原理框圖 電路板原理框圖 2 3 如所示 其工作過程如下 當車載天線接近應答器時 應答器的耦合線圈感應到 27MHz 的磁場 能量接 收電路將其轉化為電能 從而建立起應答器工作所需要的電源 此時 應答器開始 工作 應答器控制模塊是整個電路的控制核心 當電源建立后 它首先判斷由 C 接 口來的數據是否有效 若該數據無效或無數據 控制模塊使用存儲在報文存儲器中 的數據 將其進行 FSK 調制后 輸出到數據收發(fā)模塊 經功率放大后 由耦合線 圈發(fā)送 只要電源存在 控制模塊就不間斷地發(fā)送 這意味著車載天線一直在應答 器上方 當控制模塊上電時 判斷出 C 接口的數據有效 則控制模塊將發(fā)送 C 接口傳 來的數據 一旦控制模塊作出報文選擇 選擇存儲的數據還是 C 接口傳來的數據 在 這次上電的工作周期內 無論 C 接口數據有效與否 應答器都不會改變發(fā)送的數 據 當車載天線離開應答器上方后 應答器失去了電源 便停止數據發(fā)送 8 C 接口工作電源僅用于該接口電路部分 不給控制模塊和數據收發(fā)供電 因此 有源應答器也只有在車載天線出現時才發(fā)送數據 制造數據存儲器的數據只能被報文讀寫工具讀取 3 3 數據 3 1 用戶數據用戶數據 本節(jié)內容的詳細說明參見 列控系統(tǒng)工程數據表編制規(guī)定 V1 0 鐵道部運 基信號 2008 499 號 并以此為準 3 1 1 3 1 1 用戶數據表基本要求用戶數據表基本要求 一 應答器用戶數據表主要作用及內容 在 CTCS 2 級列控系統(tǒng)中 地面線路的參數 如坡道 速度 軌道區(qū)段長度 等信息 均是在列車經過安裝在線路上的應答器上方時 利用應答器車載設備激活 應答器 并接收應答器發(fā)送的報文 經過解碼處理后 獲得列車運行的線路參數 根據軌道電路等信息 生成列車控制曲線 控制列車安全運行 應答器報文是根據應答器用戶數據表中描述的線路參數 利用規(guī)定的應答器信 息包格式 根據控車需要 組合編制成應答器用戶報文 描述相應的線路參數 應答器用戶數據表是根據 CTCS 2 級應答器的報文定義及列車控制需要 對 線路信息利用一套數據表格進行描述 其內容主要包括應答器位置表 正向區(qū)間信 號點 軌道區(qū)段數據表 反向區(qū)間信號點 軌道區(qū)段數據表 區(qū)間線路坡度表 區(qū) 間線路速度表 鐵路線路里程斷鏈明細表 車站列車進路數據表等 二 應答器用戶數據表基本要求 1 數據準確性 在 CTCS 2 級列車控制系統(tǒng)中 列車控制方式采用的是速度距離模式 在數 據表格當中 長度信息對列車的控制至關重要 如果長度信息與線路實際情況誤差 較大 將直接影響行車安全 2 數據完整性 應答器用戶數據主要是編制 CTCS 2 級列控區(qū)段的線路數據 為了在 ATP 與 LKJ 切換后 保證切換后的列車能夠安全運行 在 ATP 與 LKJ 的切換點往外 均 9 應是切換前設備的控制范圍 因此該范圍內的線路坡度 速度 軌道區(qū)段等信息 均應編制在應答器用戶數據表中 3 文字及格式規(guī)范性 應答器用戶數據表是應答器報文及列控中心設備的輸入數據 因此 在應答器 用戶數據表編制中 應注意各種類型數據的規(guī)范性 如信號機名稱的規(guī)范 長度數 據的精度 公里標的表示等 都應該采用標準的格式 做到文字及格式的統(tǒng)一規(guī)范 4 可追溯性 應答器數據的準確性及正確性 直接影響著列車的控制安全 因此 為了文件 的歸檔管理及責任劃分 應答器用戶數據表格文件印刷版表格應按線路區(qū)段歸類匯 總 整理成冊 在封面上注明線路名稱 制表單位 建設單位 鐵路局 公司 電 務處 依次蓋章確認 對于各數據表格 制表者 復核者 建設單位 工務處和電 務處責任人簽字有效 并注明數據填寫的日期 每種表格應在表格頂端填寫該表所 對應的線路 車站 上下行別名稱和 第 X 頁共 X 頁 電子版應刻錄成 CD 光 盤發(fā)布 3 1 2 3 1 2 用戶數據表格式和填寫說明用戶數據表格式和填寫說明 一 用戶數據表格式 用戶數據是應答器報文編制和列控中心軟件編制的主要依據 為了實現計算機 輔助數據處理功能 鐵道部運輸局基礎部組織編制了一套統(tǒng)一的應答器用戶數據表 格式 該格式參考了既有地信號常規(guī) 也根據應答器報文定義和列控中心軟件的需 求 做了明確的定義 二 用戶數據表填寫說明 為了便于在試驗車和動車組試驗時便于與用戶數據比較及報文編制 用戶數據 表應按照列車正向運行方向順序填寫 并且確保各數據表數據的一致性 仔細分析各用戶數據表 其中各表之間的信息是有關聯的 在用戶數據的編制 及修改過程中 需要非常細心 仔細 要確保用戶數據表中 各表之間數據的一致 性 例如 在區(qū)間信號點及軌道區(qū)段數據表中 填寫了站內的正線數據 在進路數 據表中 也填寫了正線接車進路的數據 而且 這兩個表中的數據應該是一致的 區(qū)間線路速度表和進路數據表中的正線接車進路等于正線相關的進路數據的速度信 10 息的一致性 區(qū)間信息號點及軌道區(qū)段數據表中的信號機公里標之間的對應關系等 等 另外 在填寫用戶數據表時 還需要注意長度信息和公里標信息之間的一致性 在用戶數據表中 我們所有的長度信息 均對應了其起點和終點的公里標信息 在 沒有長短鏈的情況下 長度應該是終點公里標和起點公里標的差值 因此 數據表 中鐵路斷鏈信息表與其他各表之間的信息應保持一致性 熟練使用 EXCEL 表格的功能 進行數據校核 EXCEL 數據表格具有強大的 公式編輯功能 在用戶數據編制過程中 可以利用該功能進行大量數據的校核工作 減少工作量 提高工作效率和工作質量 3 2 報文報文 應答器設備可以簡單的理解為一個數據存儲器和發(fā)送器 當車載天線激活該應 答器時 應答器發(fā)送自身存儲的應答器報文或發(fā)送通過電纜由地面電子單元 LEU 傳送的應答器報文 應答器報文分為應答器用戶報文和應答器報文 應答器用戶報文指的是根據應 答器用戶信息包的格式 編制的報文 應答器用戶報文有長報文 830bits 和短 報文 210bits 兩種 應答器報文指的是應答器用戶報文經過歐洲的編碼算法 加擾后存儲在應答器中或通過 LEU 傳輸的報文 同樣 應答器報文也分為長報文 1023bits 和短報文兩種 341bits 在本章中所講的報文均指應答器用戶報 文 3 2 1 3 2 1 報文格式報文格式 本節(jié)內容的詳細說明參見 CTCS 2 級列控系統(tǒng)應答器應用原則 V1 0 鐵 道部科技運 2008 143 號 并以此為準 每一條應答器用戶報文均由信息幀 用戶信息包 結束標志位構成 信息幀主 要是對應答器報文的一個標識 包含應答器編號 版本信息等內容 用戶信息包根 據列車控制需求 針對不同的作用 定義各種不同用途的信息包 為保證應答器與動車組 ATP 車載設備的運用相匹配 應答器報文的格式采用 統(tǒng)一的數據結構 在既有線 CTCS 2 級列控系統(tǒng)中 我們引用了歐洲定義的鏈接 包 ETCS 5 線路坡度包 ETCS 21 線路速度包 ETCS 27 級間轉換 11 包 ETCS 41 用戶數據包 ETCS 44 特殊區(qū)段包 ETCS 68 文本信 息包 ETCS 72 地理位置信息包 ETCS 79 調車危險包 ETCS 132 我們根據 CTCS 2 級點連式列控系統(tǒng)的需求 參照歐洲報文定義的格式 我國自 定義了軌道區(qū)段包 CTCS 1 臨時限速包 CTCS 2 反向運行包 CTCS 3 大號碼道岔包 CTCS 4 絕對停車包 CTCS 5 五個 CTCS 數據包 報文定義中 每個信息包結構如表 3 1 所示 均含有一個唯一的包編號 信 息包的位長度 方向信息及可選的距離標尺和包含系列定義的變量的信息區(qū) 表 3 1 用戶信息包結構 編號NID PACKET信息包的標識碼 方向Q DIR指出信息對哪個運行方向是有效的 長度L PACKET信息包所包含的數據位數 標尺Q SCALE距離 長度的分辨率 信息 系列變量信息區(qū) 注 報文結束標志包 ETCS 255 不遵循表 4 1 的結構 只是一個信息包編 號 信息包中的變量的名稱是唯一的 并且都有一個前綴 如表 3 2 所示 不同 的前綴 代表不同的含義 每個變量的含義也是唯一的 如變量 NID PACKET 在所有的信息包中的含義都是信息包標識碼 每個變量的取值 也有一定的規(guī)律性 一般情況下 用變量的最大值表示特殊值 備用的變量數值一 般在正常值和特殊值之間的可變數據范圍內 對于 1 位布爾變量 總是使用 0 作為 假 1 作為 真 表 3 2 變量明前綴及含義 前綴含義前綴含義 D 距離NC 等級編號 G 坡道NID 識別號 L 長度Q 限定 M 其它V 速度 N 編號 在數據包中 一個變量如果根據其前面的一個限定詞變量的變化是可選的 則 該變量在數據包定義中縮進書寫 如鏈接信息包中變量 NID C 在格式上縮進 12 書寫 即當其前面的一個限定詞變量 Q NEWCOUNTRY 0 時 NID C 這 個變量則可以刪除 在數據包中 當一組或一個變量需要重復時 一般由變量 N ITER 定義重 復的次數 如果 N ITER 0 則后面沒有變量 如軌道區(qū)段數據包中 當 N ITER 7 時表示軌道區(qū)段描述信息區(qū)變量共重復 7 次 軌道區(qū)段信息包共描 述 8 個軌道區(qū)段信息 3 2 2 3 2 2 報文編制原則報文編制原則 報文編制原則 主要是根據系統(tǒng)設計 對報文定義中各個信息包的應用 信息 包中每個變量的含義理解及變量值的選擇 報文中各信息的數據范圍確定等原則 一 信息包用途及變量含義 1 信息幀 信息幀是每條應答器報文中必須包含的內容 其中定義了應答器編號 信息傳 輸的方向 傳輸方式以及是否被其他應答器鏈接等內容 就如同每個人的身份證一 樣 是每個應答器的標識 根據目前 CTCS 2 級列控系統(tǒng)的設計 對于信息幀中 變量 M MCOUNT 可用于區(qū)分報文類型 具體如下 M MCOUNT 255 應答器及列控中心正常報文或有源應答器默認報文 表 示該應答器報文適用于同組所有應答器 M MCOUNT 0 表示 LEU 默認報文報文 M MCOUNT 253 表示車站列控中心默認報文 2 應答器鏈接 應答器鏈接信息包主要描述各鏈接應答器之間距離 以及當應答器丟失或故障 導致鏈接失敗后 ATP 設備采取的措施等內容 根據目前 CTCS 2 級列控系統(tǒng)的 設計 該信息包主要作用是用于列車位置的修正 其中信息包中 變量 Q LINKREACTION 值一般選用 2 表示當鏈接失敗后 列車采取的措施為 沒有反應 即地面設備不強制列車制動 由 ATP 設備根據車載既有的數據 采取 相應的措施控制列車安全運行 但是 在特殊情況下 當鏈接失敗后 如果 ATP 利用既有的數據控制列車運行存在安全隱患 則應根據需要 強制列車采取相應的 制動 保證行車安全 13 3 線路坡度 應答器線路坡度信息包主要用來描述線路的坡度參數 其中存入應答器的坡度 數據是按 1 精度取整 合并后的線路坡度數據 線路坡度數據包中 第一組數據 中變量 D GRADIENT 定義了以本應答器為起點 至列車運行前方本應答器所 描述的第一個線路坡道的距離 變量 Q GDIR 描述了第一個坡道的類型 變量 G A 給出了坡度值 第二組數據中變量 D GRADIENT 定義了第一組數據 描述的坡度的長度 變量 Q GDIR 和 G A 分別描述了第二個坡道的類型和 坡度值 依次類推 當描述完最后一個坡道長度后 以 G A 255 表示對坡道 的描述結束 4 線路速度 應答器線路速度信息包主要用來描述線路的速度參數 其中存入應答器的速度 數據是按 5km h 精度取整后的線路速度數據 線路速度數據包與線路坡度包相似 以 V DIFF 127 表示對線路速度的描述結束 對于變量 Q FRONT 用來描 述速度的頭尾有效性 當列車由高速區(qū)段進入一個低速區(qū)段時 該線路區(qū)段允許運 行速度對列車頭部有效 反之對列車尾部有效 另外 同一線路區(qū)段對于某些特殊列車可有不同的列車允許運行速度 分別變 變量 NC DIFF V DIFF 給出列車類型及相應的速度 在目前既有線提速 區(qū)段 報文編制過程中沒有考慮列車速度的限制 因此 包含的列車類型變量 N ITER 0 NC DIFF V DIFF 兩項取消 5 級間轉換 ETCS 41 級間轉換信息包主要用于描述地面列控系統(tǒng)的等級 控制車載設備控車模式的 切換 在 CTCS 2 級列控系統(tǒng)中 級間轉換信息包中變量 轉換的 ETCS 等級 M LEVELTR 1 STM 變量 轉換的非 ETCS 等級 NID STM 表示切 換的非 ETCS 等級 如 CTCS 0 級與 CTCS 2 級之間的切換 6 用戶數據包 ETCS 44 用戶數據包主要是用來嵌套用戶自定義的 CTCS 用戶信息包 如軌道區(qū)段 臨時限速 區(qū)間反向運行等 如表 3 3 所示 表 3 3 用戶數據包 ETCS 44 與 CTCS 數據包的嵌套使用 名稱變量含義 14 編號NID PACKETETCS 44 信息包的標識碼 方向Q DIR指出 ETCS 44 信息對哪個運行方向是有效的 長度L PACKETETCS 44 和 CTCS 信息包所包含的數據位數 編號NID PACKETCTCS 信息包的標識碼 方向Q DIR指出 CTCS 信息對哪個運行方向是有效的 長度L PACKETCTCS 信息包所包含的數據位數 信息 系列變量信息區(qū) 7 特殊區(qū)段 特殊區(qū)段信息包主要是向機車乘務員實時反映列車運行前方的一些特殊情況 如隧道 橋梁 無電區(qū)等信息 如果通過特殊區(qū)段后 列車狀態(tài)應恢復進入前的狀 態(tài) 特殊區(qū)段信息包中變量 Q TRACKINIT 1 并由變量 D TRACKINIT 給出本應答器到恢復點的距離 8 文本信息 文本信息包用于提供運行方向前方車站的名稱 一般在列車進站外方三個閉塞 分區(qū)開始顯示 出站進入區(qū)間后 文本顯示消失 該文本信息一般宜放置在進站外 方三個閉塞分區(qū)處的無源應答器組中 車站名稱為輔助信息 不受車載模式和工作等級的限制 當區(qū)間無源應答器組 接近該顯示區(qū)域時 應發(fā)送文本顯示信息 9 地理位置信息 地理位置信息包用于提供接收到的應答器組的坐標信息 長短鏈預告或者公里 標系變換 通常在每一個應答器組里都存在 10 調車危險 調車危險信息包 主要在進 出站口處應答器報文中使用 向列車傳送 調車 危險 報文信息 可禁止列車以調車模式進入區(qū)間 11 軌道區(qū)段 軌道區(qū)段數據包主要描述了軌道區(qū)段的長度 載頻及信號機類型 車載 ATP 設備 根據信號機類型 判斷閉塞分區(qū) 利用載頻信息 根據列車運行位置 鎖定 接收應答器描述的當前載頻 接收低頻信息 運行許可權 根據低頻信息及軌道 區(qū)段的長度確定目標點 生成控車模式曲線 信息包中變量 D SIGNAL 給出了 15 本應答器到第一個軌道區(qū)段起始點的距離 變量 DIN SIGNAL 指的是該軌道 區(qū)段出口處的信號機或信號點類型 一個閉塞分區(qū)由多個軌道區(qū)段構成時 中間分 割點 DIN SIGNAL 定義為 沒有信號機 在同一個閉塞分區(qū)內 相鄰軌道區(qū) 段載頻相同時 出站口除外 則報文中可以合并為一個軌道區(qū)段填寫 12 臨時限速 臨時限速信息包主要用來描述在臨時限速管轄范圍內 臨時限速的起點 長度 速度等信息 對于信息包中各變量的含義如圖 3 1 所示 臨時限速報文分為管轄 范圍內無限速報文和有限速報文兩種 臨時限速信息 是列車完全監(jiān)控模式的必要 條件 因此當線路沒有臨時限速時 由有源應答器給列車發(fā)送管轄范圍內最高速度 的臨時限速報文 當線路有臨時限速時 發(fā)送相應的臨時限速信息 運行方向 3 1 甲站 5 中繼站列控中心 XSN 乙站 7 1 XSN 3號應答器臨時限速管轄范圍 7 5號應答器臨時限速管轄范圍 7號應答器臨時限速管轄范圍 1號應答器臨時限速管轄范圍 最大常用制動距離 9 中繼站列控中心 11 9號應答器臨時限速管轄范圍 11號應答器臨時限速管轄范圍 最大常用制動距離 最大常用制動距離 最大常用制動距離 最大常用制動距離 最大常用制動距離 圖 3 1 臨時限速信息管轄范圍 對于管轄范圍內無限速報文 限速長度 L TSR 與管轄范圍 L TSRarea 相同 到限速點的距離 D TSR 0 速度 V TSR 為管轄范圍內的最高線路速度 該情況 下 列車將根據按照線路最高速度運行 應答器臨時限速管轄范圍至少應包含至前方站 含中繼站 第二個提供同方向臨 時限速信息的應答器組并延伸一個制動距離 當制動距離范圍內沒有臨時限速時 有效區(qū)段長度應延伸到前方站 含中繼站 第二個提供同方向臨時限速信息的應答器組及一個重疊區(qū)域長度 80m 當制動距 16 離內有臨時限速時 有效區(qū)段長度應延伸到制動距離的末端 如 3 2 所示 L TSRarea1 和 L TSRarea2 分別表示制動距離內沒有臨時限速和有臨時限速時 臨時限速有效區(qū)段長度值 運行方向 7 L TSRarea 1 最大常用制動距離 SN L TSRarea 2 9 中繼站列控中心 11 圖 3 2 臨時限速信息管轄范圍 13 區(qū)間反向運行 區(qū)間反向運行信息包主要描述了列車反向運行的起點 長度等信息 該信息包 一般在進站和出站口處的有源應答器中 當排列反向運行進路時 發(fā)送給列車 在 列車接收到該信息包后 當列車在該信息包描述的起點處接收到 27 9HZ 的低頻信 息后 按照反向運行模式運行 如圖 3 3 所示 反向運行包中變量 L REVERSEAREA 值為從本站反向出站信號機至下一站反向進站信號機的距 離 運行方向 21 甲站 乙站 3 4 L REVERSEAREA D STARTREVERSE 對于反向貫通發(fā)碼的軌道電路 不需要使用本信息包 圖 3 3 反向運行信息管轄范圍示意圖 14 大號碼道岔 大號碼道岔信息包主要是在 18 號 不含 以上道岔區(qū)段 當排列道岔側向進 路時 告訴列車側向運行速度 例如當道岔側向運行速度高于 80km h 時 如果列 車在接收到大號碼道岔信息包后 將控制列車以大號碼道岔所描述的速度運行 15 絕對停車 17 進出站和到發(fā)線信號關閉時 該處應答器發(fā)絕對停車報文 車載設備在完全監(jiān) 控 部分監(jiān)控 調車監(jiān)控 機車信號等各工作模式下接收到該報文均應觸發(fā)緊急制 動 車載設備在目視行車模式下不處理該信息包 二 報文數據范圍 應答器報文中包含不同的信息包 每個信息包的數據范圍是系統(tǒng)設計的關鍵 直接關系到列車的正常運行及控制模式的轉換 在 CTCS 2 級列控系統(tǒng)中 應答 器之間的信息相互冗余 各信息之間的冗余長度滿足當一個應答器丟失時 不會影 響列車運行 如圖 3 4 所示 提供線路參數的同一方向相鄰兩個應答器 組 數 據應冗余覆蓋 并有一個完整列車常用制動距離的數據余量 B1應答器數據范圍 B1 B2B3 B4 B5 B1應答器數據余量 大于等于從次高允許碼到HU碼閉塞分區(qū)數量 圖 3 4 應答器數據范圍示意圖 車站接發(fā)車進路數據范圍 根據不同的進路類型 數據范圍各不相同 對于側 向股道接車且沒有直股發(fā)車進路 如圖 3 5 所示 接車進路的線路參數只給至相 應的出站信號機并延長 80 米 對于側向股道接車且具有直股發(fā)車進路 如圖 3 6 所示 接車進路的線路參數應延伸至直股發(fā)車進路前方相鄰的第一個應答器加一個 完整列車常用制動距離 從出站信號機處延伸部分的數據僅在直股發(fā)車時有效 下行 SN X 圖 3 5 沒有直股發(fā)車條件接車進路數據范圍示意圖 下行 SnX 圖 3 6 有直股發(fā)車條件接車進路數據范圍示意圖 18 對于級間轉換點的應答器 由 CTCS 2 向 CTCS 1 0 轉換時 CTCS 2 所需數 據參數在轉換執(zhí)行點后應有一個完整列車常用制動距離的數據余量 如圖 3 7 所 示 CTCS 2 級車站的臨時限速信息必須管轄到從執(zhí)行點應答器組至列車在執(zhí)行點 線路速度下的常用制動至 45km h 的制動距離所需的數據 由 CTCS 1 0 向 CTCS 2 轉換時 轉換執(zhí)行點應答器數據應滿足 CTCS 2 級控車曲線所需的全部數 據參數要求 滿足數據冗余 與區(qū)間無源應答器相似 X SXF SF 臨時限速管轄范圍 2級站 數據余量 執(zhí)行點應答器數據范圍 圖 3 7 由 CTCS 2 向 CTCS 1 0 轉換時數據范圍示意圖 當列車反向按站間閉塞運行時 一般情況下 只有反向出站口無源應答器提供 線路參數 其數據范圍如圖 3 8 所示 從出站口至下一車站反向進站信號機增加 一個制動距離的范圍 對于區(qū)間無源應答器 應包含反向鏈接信息 滿足列車反向 運行時 位置校正 運行方向 21 甲站 乙站 34 反向數據范圍 數據余量 圖 3 8 進站口無源應答器反向數據管轄范圍 當相鄰兩站間距較大 進站口無源應答器的數據容量無法滿足要求時 將在區(qū) 間增加用于提供反向信息的無源應答器 無源應答器增加的位置 一般與區(qū)間鄰近 的正向無源應答器按組設置 該情況下 其數據范圍如圖 3 9 所示 包含至相鄰 的進站口應答器組或區(qū)間反向無源應答器 組 加一個列車的常用制動距離 B1應答器數據管轄范圍 B1B2B3 B1應答器數據管轄范圍數據余量 B2應答器數據管轄范圍 B2應答器數據管轄范圍數據余量 圖 3 9 區(qū)間反向無源應答器數據管轄范圍 19 4 4 數據寫入 4 1 應答器數據寫入流程應答器數據寫入流程 所有應答器的數據寫入工作必須是閉環(huán)操作 在寫入結束后 必須讀取校驗 應答器文件結構如圖 4 1 拼音全拼站名 encoderparambeaconprogtools XXX X XX XXX X BAL XXX X XX XXX X BAL program bat 圖 4 1 應答器文件結構圖 4 1 1 4 1 1 設備數據單說明設備數據單說明 應答器設備數據單如下圖 4 2 20 圖 4 2 應答器設備數據單 應答器設備數據單由數據編制 數據寫入 設備安裝 路局驗收四部分組成 1 數據編制注明了線路名稱 車站名稱 應答器名稱及安裝位置公里標 應答器文件目錄和運行文件名稱為相應應答器的編制文件路徑 應答器報 文特征標識為應答器寫入編碼的前 16 字節(jié) 寫入人員在寫入完成后需要 校驗它是否與現場寫入報文編碼一致 字段名稱和字段值為應答器在組中 位置及應答器編號 寫入人員在寫入完成后同樣需要校驗它是否與現場寫 入報文編碼一致 2 數據寫入欄由應答器寫入人員寫明應答器設備編號以及寫入人員和審核 人員簽字 3 設備安裝有安裝人員注明枕木類型以及安裝人員和負責人簽字 4 路局驗收由驗收人員簽字 4 1 2 4 1 2 數據寫入數據寫入 1 登記并申請需寫入的報文及應答器設備數據單 21 2 將申請到的報文存儲到 BEPT 中 假設存儲的路徑及文件夾名稱為 C Telegram 必須放在根目錄下 而且不能有中文字符 3 將 BEPT 置于應答器正上方 4 根據設備數據單內容 依次打開 Telegram beacon 028 2 17 002 1 BAL 目錄 5 雙擊批處理文件 028 2 17 002 1 BAL program bat 開始寫入應答器報 文 6 等待數據寫入 觀察 BEPT 提示直至寫入結束 大約 3 分鐘時間 如圖 4 3 所示 當顯示 PROGRAMMING SUCCESSFUL 表示數據寫入成功 圖 4 3 應答器寫入界面 4 1 3 4 1 3 讀取校核讀取校核 1 啟動軟件 readtel 22 2 單擊 Low Level Functions 按鈕 3 選擇 program Beacon ReadEurotel 單擊 ReadEurotel 4 選擇狀態(tài)欄 找到以 TGML 為開頭的應答器報文 比較讀取的前 16 字節(jié) 和應答器設備數據單的應答器報文特征標識是否一致 23 5 比較狀態(tài)欄中與設備數據單中相應字段的數據是否一致 6 比較一致后在設備數據單寫入者欄簽字確認 7 返回設備數據單至設備管理部門存檔 4 2 LEU 數據寫入流程數據寫入流程 所有 LEU 的數據寫入工作必須是閉環(huán)操作 在寫入結束后 必須讀取校驗 LEU 文件結構如圖 4 4 24 拼音全拼站名 encoderparambeaconprogtools XXX X XX XX LEU XXX X XX XX LEU program bat bin 圖 4 4LEU 文件結構圖 4 2 1 4 2 1 數據寫入數據寫入 1 登記并申請需寫入的報文及 LEU 設備數據單 2 將申請到的報文存儲到 BEPT 中 假設存儲的路徑及文件夾名稱為 C Telegram 3 利用測試電纜和 SLEB 板適配器與 LEU 連接 接通電源 4 根據設備數據單內容 依次打開 Telegram encoder 028 2 18 01 LEU bin 目錄 5 雙擊批處理文件 028 2 18 01 LEU program bat 開始寫入 LEU 報文 6 等待數據寫入 觀察 BEPT 提示直至寫入結束 大約 10 分鐘時間 如圖 4 5 所示 當顯示 PROGRAMMING SUCCESSFUL 表示數據寫入成功 25 圖 4 5 LEU 寫入界面 4 2 2 4 2 2 讀取校核讀取校核 1 利用測試電纜和 CUBICLE 適配器與 LEU 連接 接通電源 啟動軟件 BEPT 2 依次單擊 test Encoder Read Telegram 菜單按鈕 3 單擊 Read 按鈕 讀取成功后查看 Status 對話框 26 4 比較讀取的報文信息幀和設備數據單的相應內容是否一致 5 比較一致后在設備數據單寫入者欄簽字確認 6 返回設備數據單至設備管理部門存檔 27 注 該方式還可以從應答器尾纜的 J K 插孔或者列控中心的接線盤處讀取 LEU 發(fā) 出的報文 5 5 LEU 亮燈含義 5 1 CALE 板板 CALE 板是供電板 為編碼器中的所有電子板提供電源 標稱電壓是 24VDC 但 CALE 板支持 10V 35V 電壓 它通過一臺 10V 35V 20W 的發(fā)電機 提供內部電壓 CALE 板上裝有一個綠色 LED 焊接側 當 LED 亮時 表明向其他編碼 器提供了內部供電 5 2 CRTE 板板 CRTE 板是應答器編碼器處理器及網絡接口板 對來自輸入的信號進行分析 規(guī)定了發(fā)送到 beacons 的信息組 為了實現這一點 CRTE 板上裝配有它自己的 基本軟件及一個處理器 CRTE 板裝有 4 個 LED 綠色 LED DS1 軟件處理狀態(tài) 當處理器處于指定模式 燈亮 當編碼器處于遠程模式 閃光 1 秒燈亮 1 秒燈熄 如果編碼器處 于遠程模式 檢查所有的連接器 CRTE ETRS2 SERB 如果所有的連接器 OK 注意是編碼器號引起的這個問題 編碼器參數或編碼器地理位置不良 可 以切換冗余 LEU 或者聯系廠家更換 當處理器處于 Init 模式時 燈熄 黃色 LED DS3 網絡 1 行為 當在網絡 1 上檢查載波時 燈亮 否則 燈熄 黃色 LED DS2 網絡 2 行為 當在網絡 2 上檢查載波時 燈亮 否則 燈熄 紅色 LED DS4 中斷報文行動 燈亮 28 在 Init 模式期間 當在其中一個應答器鏈路上出現報文中斷 1 秒時 如果 LED 燈亮 檢查 SERB 板的連接器 編碼器和應答器之間的電纜可能會出現問題 阻抗問題 否則 燈熄 5 3 SLEB 板板 SLEB 板連接 CRTE 板和 RS422 串行鏈接網絡 SLEB 板包含兩條單獨的 RS422 串行鏈接線 SLEB 板裝有 4 個 LED 其中每條 RS422 串行鏈接有 2 個 一個黃色 LED 顯示動作 在 RS422 Rx1 鏈路上 燈亮 接收數據 燈熄 無數據 一個綠色 LED 顯示動作 在 RS422 Tx1 鏈路上 燈亮 傳輸數據 燈熄 無數據 6 6 試驗車檢查重點 6 1 應答器安裝應答器安裝 在試驗車檢查時 根據接收到的應答器與應答器位置表比較 判斷應答器是否 丟失或安裝位置錯誤 當列車沒有接收到應答器 1 需人工確認地面應答器是否丟失 2 人工利用讀寫工具檢查應答器 讀取應答器報文是否正常 3 察看應答器安裝是否符合安裝條件 4 察看應答器安裝環(huán)境是否滿足應答器約束條件 5 應答器報文 6 2 默認報文類型判斷默認報文類型判斷 在應答器發(fā)送的默認報文中 共有三種類型 其中判斷的依據是應答器報文中 信息幀中 M COUNT 變量的值 如圖 6 1 所示 29 圖 6 1 默認報文標識示意圖 當 M COUNT 255 時 此時應答器發(fā)送的是應答器自身存儲的應答器默認報 文或者正常報文 當 M COUNT 0 時 此時應答器發(fā)送的是 LEU 存儲的默認報文 當 M COUNT 253 時 此時應答器發(fā)送的是列控中心存儲的默認報文 6 3 故障分析故障分析方法方法 6 3 1 6 3 1 應答器默認報文應答器默認報文 6 3 1 1 6 3 1 1 正線進站口處有源應答器正線進站口處有源應答器 正線進站口處有源應答器默認報文在 BEPT 顯示如下 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 表示本報文只有報頭 該信息與 M MCOUNT 255 一起構成了有源應答器默認報文的標志 如果在現場讀到此報文 一般情況下該種故障為應答器電纜斷線 LEU 故障 或應答器接口故障造成 需逐段檢查判斷 30 首先檢查尾纜固定情