簡(jiǎn)析軌旁電子單元輸出設(shè)計(jì)

宋科成 王 鑫 丁 歡 王國(guó)英

（1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院研究生部，北京 100081；2.中鐵二十一局集團(tuán)電務(wù)電化工程有限公司，蘭州 730000；3.北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070）

1 概述

應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)（Balise Transmission Subsystem，BTS）是一種基于點(diǎn)式信息的安全傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)軌旁設(shè)備或地面與車載設(shè)備之間的安全信息傳輸。應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)包括應(yīng)答器傳輸模塊（Balise Transmission Module，BTM）及車載天線單元（Antenna Unit，AU）、有源應(yīng)答器（Controlled Balise）和無(wú)源應(yīng)答器（Fixed Balise）、地面軌旁電子單元（Landside Electronic Unit，LEU）3個(gè)基本組成部分。

安裝在軌道中央的應(yīng)答器自身不需要外加電源，在列車運(yùn)行期間，BTM通過(guò)天線單元AU不斷向地面輻射能量，應(yīng)答器接受到天線單元輻射的功率而工作，將內(nèi)部的編碼信息或軌旁電子單元的編碼信息發(fā)送給車載天線AU，車載天線將接收到的上行鏈路信號(hào)傳輸給BTM，BTM將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給車載控制核心。

本文著重介紹軌旁電子單元的輸出設(shè)計(jì)部分。

2 軌旁電子單元主要功能

軌旁電子單元的主要功能如下:

1）根據(jù)接收到的輸入信號(hào)（開關(guān)量或通信數(shù)據(jù)），進(jìn)行報(bào)文選擇或從通信數(shù)據(jù)中提取報(bào)文，最終生成符合C接口要求的信號(hào)，向有源應(yīng)答器發(fā)送；

2）當(dāng)輸入接口故障時(shí)，能輸出默認(rèn)報(bào)文；

3）軌旁電子單元有監(jiān)測(cè)、記錄與維護(hù)功能。

3 軌旁電子單元系統(tǒng)邊界

軌旁電子單元系統(tǒng)邊界及接口如圖1所示。

圖1 軌旁電子單元系統(tǒng)邊界及接口示意圖Fig.1 Schematic diagram of LEU system boundaries and interfaces

軌旁電子單元包含如下接口:

接口C:軌旁電子單元與有源應(yīng)答器之間的信息傳輸接口，從功能上分為C1、C6和C4三個(gè)子接口；

接口S:軌旁電子單元與列控中心或其他外部設(shè)備之間的接口，作為上行鏈路信息的數(shù)據(jù)輸入；

電源接口:為軌旁電子單元設(shè)備供電；

監(jiān)測(cè)接口:軌旁電子單元通過(guò)監(jiān)測(cè)接口與監(jiān)測(cè)設(shè)備連接，向監(jiān)測(cè)設(shè)備報(bào)告運(yùn)行過(guò)程中的關(guān)鍵信息；

維護(hù)接口:軌旁電子單元可通過(guò)安全相關(guān)維護(hù)接口對(duì)LEU進(jìn)行安全相關(guān)配置操作；可通過(guò)非安全相關(guān)維護(hù)接口對(duì)LEU進(jìn)行記錄讀取、監(jiān)測(cè)、參數(shù)配置等非安全相關(guān)操作。

4 軌旁電子單元系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

LEU設(shè)備主要由處理模塊、輸出模塊、監(jiān)測(cè)模塊、采集模塊、切換模塊組成。根據(jù)應(yīng)用要求及輸入接口形式，LEU可選擇不同的模塊組合。

LEU系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。

圖2 LEU系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic diagram of LEU system structure

5 LEU輸出模塊主要功能

5.1 模塊結(jié)構(gòu)及主要功能

LEU輸出模塊結(jié)構(gòu)示意如圖3所示。

圖3 LEU輸出模塊結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Schematic diagram of LEU output module

輸出模塊主要完成如下功能:

1）輸出模塊完成C1編碼并送至耦合端；

2）輸出模塊可以監(jiān)測(cè)C接口信號(hào)的輸出狀態(tài)；

3）輸出模塊可以對(duì)C接口信號(hào)進(jìn)行隔離采樣。

5.2 輸出模塊設(shè)計(jì)組成

1）電源模塊的描述與設(shè)計(jì)

電源模塊設(shè)計(jì)分隔離和非隔離兩種。隔離設(shè)計(jì)采用電源模塊；非隔離設(shè)計(jì)采用低壓差穩(wěn)壓電路LDO。

2）C接口信號(hào)生成電路設(shè)計(jì)

不同路之間的C接口信號(hào)設(shè)計(jì)要相對(duì)獨(dú)立，避免信號(hào)串?dāng)_；

C接口信號(hào)生成電路的電源、非平衡信號(hào)和平衡信號(hào)之間要進(jìn)行隔離設(shè)計(jì)；

C1信號(hào)的編碼設(shè)計(jì)采用硬件編碼方式；C1信號(hào)的輸出可控；

輸出模塊對(duì)C接口信號(hào)輸出要進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若出現(xiàn)短路情況，應(yīng)進(jìn)行防護(hù)，以保護(hù)輸出模塊不受損傷；短路恢復(fù)后，輸出模塊可繼續(xù)正常工作；

C6信號(hào)生成電路設(shè)計(jì)通過(guò)波形變換，推挽驅(qū)動(dòng)等實(shí)現(xiàn)；

C4信號(hào)生成電路為可選功能設(shè)計(jì)。

3）C接口信號(hào)隔離采樣設(shè)計(jì)

C接口信號(hào)隔離采樣設(shè)計(jì)通過(guò)變壓器和互感器實(shí)現(xiàn)。

4）輸出模塊輸入輸出防護(hù)設(shè)計(jì)

輸出模塊輸出防護(hù)設(shè)計(jì)通過(guò)在信號(hào)線上串接電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，輸出模塊輸入防護(hù)設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)信號(hào)線上下拉處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。

6 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

該產(chǎn)品目前已經(jīng)通過(guò)SIL4安全認(rèn)證、歐洲TSI互聯(lián)互通認(rèn)證、CRCC認(rèn)證，并在白烏現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了試驗(yàn)。

[1]中華人民共和國(guó)鐵道部.科技運(yùn)[2004]114號(hào) 應(yīng)答器技術(shù)條件（暫行）[S].北京:中華人民共和國(guó)鐵道部，2004.

[2]陳光武,范多旺,魏宗壽.全電子聯(lián)鎖系統(tǒng)軌旁電子單元的研究[J].蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2013,32(3):70-73.Chen Guangwu,Fan Duowang,Wei Zongshou.Research on All-electronic Track-side Unit of Railway Signal[J].Journal of Lanzhou Jiaotong University，2013,32(3):70-73.

[3]趙志熙.車站信號(hào)控制系統(tǒng)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社，1998.

[4]何梅芳.TYJL-Ⅱ型車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、TYJL-TR9型容錯(cuò)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)[J].中國(guó)鐵道科學(xué)，2002，23（1）:140-142.He Meifang.TYJL-Ⅱ Type Solid State Interlocking System for Railway Stations,TYJL-TR9 Type Fault-tolerance Solid State Interlocking System[J].China Railway Science, 2002, 23（1）:140-142.

[5]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員.GB/T24338.5-2009 軌道交通 電磁兼容 第4部分:信號(hào)和通信設(shè)備的發(fā)射與抗擾度[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[6]中華人民共和國(guó)鐵道部.TB/T3074-2003 鐵路信號(hào)設(shè)備雷電電磁脈沖防護(hù)技術(shù)條件[S].北京:中國(guó)鐵道出版社，2003.

[7]楊舒音.CTCS-2點(diǎn)式應(yīng)答器傳輸模塊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2016，13（5）:18-20.Yang Shuyin.Design and Application of CTCS-2 Intermittent Balise Transmission Module[J].Railway Signalling& Communication Engineering, 2016,13(5):18-20.

[8]于磊.CTCS點(diǎn)式應(yīng)答器系統(tǒng)－LEU與可變信息應(yīng)答器的研究[D].成都:電子科技大學(xué)，2008.