宋科成 王 鑫 丁 歡 王國英

（1.中國鐵道科學(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、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)測接口:軌旁電子單元通過監(jiān)測接口與監(jiān)測設(shè)備連接，向監(jiān)測設(shè)備報(bào)告運(yùn)行過程中的關(guān)鍵信息；

維護(hù)接口:軌旁電子單元可通過安全相關(guān)維護(hù)接口對LEU進(jìn)行安全相關(guān)配置操作；可通過非安全相關(guān)維護(hù)接口對LEU進(jìn)行記錄讀取、監(jiān)測、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C接口信號(hào)的輸出狀態(tài)；

3）輸出模塊可以對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C接口信號(hào)輸出要進(jìn)行監(jiān)測，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)通過在信號(hào)線上串接電阻來實(shí)現(xiàn)，輸出模塊輸入防護(hù)設(shè)計(jì)通過對信號(hào)線上下拉處理來實(shí)現(xiàn)。

6 現(xiàn)場應(yīng)用

該產(chǎn)品目前已經(jīng)通過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)場進(jìn)行了試驗(yàn)。

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