CTCS—3级列控系统总体技术法案应答器设置原则.doc

CTCS—3级列控系统总体技术法案
应答器设置原则
1·进站信号机处：设置由1个有源应答器和1个无源应答器组成的应答器组，用于列车定位;同时发送线路参数和临时限速。
2·反向进站信号机处：设置由1个有源应答器和1个无源应答器组成的应答器组，用于列车定位;同时发送线路参数和临时限速。
3·出站信号机处：设置由1个有源应答器和1个无源应答器组成的应答器组，用于列车定位;同时发送线路参数、临时限速和绝对停车信号。
4·区间线路：每个闭塞分区入口处设置由2个及以上无源应答器组成的应答器组用于列车定位；同时发送线路参数。
5·中继站处:上下行线各设置两组1个有源应答器和1个无源应答器组成的应答器组，用于发送临时限速信息，两组应答器之间的距离为100m±5m.
6·为保证调车作业不危及正线运行列车的安全，可根据需要设置由1个有源应答器和1个无源应答器组成的应答器组，用于提供调车危险信息。
7·等级转换分界：设置预告点和转换点用于提供等级转换信息。在进入CTCS-3级区域时，在预告点前方适当距离根据需要设置无线连接点。无线连接点、预告点和转换点设置由2个及以上无源应答器组成的应答器组。
8·RBC切换点：在两个相邻的RBC的边界处设置2个无源应答器组成的应答器组，用于提供RBC切换命令、接受RBC的ID及电话号码。
9·利用牵引电换相点前一定距离设置的2个无源应答器组成的应答器组提供过分相信息。
10·在18号（不含）以上道岔前第二个闭塞分区入口处应设置由一个有源应答器和1个无源应答器组成的应答器组，根据道岔区段及列车运行前方轨道区段空闲条件，向后备系统提供道岔侧向允许列车运行的速度。
11·当用于定位的应答器组间隔超过1500m时，中间应增设无源应答器用于列车定位。

应答器用于向CTCS-3级列控系统车载设备提供位置、等级转换、建立无线通信等信息，同时对CTCS-2级列控系统车载设备提供线路速度、线路坡度、轨道电路、临时限速等线路参数信息。应答器报文信息采用铁道部统一的技术标准，应答器设置满足CTCS-3兼容CTCS-2级系统的要求。
无源应答器存储固定信息，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，将其转化成电能，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数据循环发送出去，直至电能消失。
有源应答器通过专门电缆与地面电子单元（LEU）连接，可实时发送LEU传送的数据报文。
当列车经过有源应答器上方时，有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，使地面应答器中发射电路工作，将LEU传输给有源应答器的数据循环实时发送出去。直至电能消失
当与LEU通信故障时，有源应答器变为无源应答器工作模式，发送存储的固定信息。
主要技术参数
报文长度1023bit
感应线圈尺寸200mm×390mm
定位精度1m
抵抗行人踩踏2000N 接收电磁能量频率27.095MHz±5kHz连续波（CW）
平均传输速率564.48±2.5%bit/s 使用年限大于20年
上行数据链路传输方式移频键控FSK
中心频率：4.234MHz±175kHz
温度范围-40摄氏度+70摄氏度
震动EN50125
抗震EN60068

应答器是CTCS-2级和CTCS-3级列控系统中车地信息传输的主要设备之一。随着列车运行速度不断提高，仅依靠轨道电路发送闭塞信息，在信息量方面已经不能满足列车安全高速行驶的需要，需增加应答器向列控车载设备提供大量固定信息和可变信息。
功能
应答器主要向列控车载设备传送以下信息：
线路基本参数：如线路坡度，轨道区段长度等参数。
线路速度信息：如线路最大允许速度等。
临时限速信息：当由于施工等原因引起的对列车运行速度进行限制时，向列车提供临时限速信息。
车站进路信息：根据车站接发车进路，向列车提供“线路坡度”、“线路速度”、“轨道区段”等线路参数。
道岔信息：给出前方道岔侧向允许列车运行的速度。
特殊定位信息：如升降弓、进出隧道、鸣笛、列车定位等。
其他信息：固定障碍物信息等。

根据应答器所传输报文是否可变，应答器分为固定信息应答器（无源应答器）和可变信息应答器（有源应答器）。
无源应答器预先固定写入报文，列车经过该应答器时，固定发送预先写入的报文。无源应答器用于发送固定不变的数据，如设置在区间，发送线路坡度、最大允许运行速度、轨道电路参数，列控等级切换等信息。
有源应答器通过专用的应答器电缆与LEU连接，根据LEU设备所发送的报文，变化的向列车传送应答器报文信息，主要是进路信息和临时限速信息。有源应答器的报文按应答器编码规则编制，内容包括编号、链接关系、临时限速、进路长度、电码化及线路载频、线路固定信息等。
应答器以报文的形式发送信息，因此需要定义报文的格式和所代表的含义。我国铁路列控系统中，应答器报文采用欧洲标准。应答器必须具有以下功能：接收电能信号，探伤、解调远程能量信号；产生上行链路信号，通过接口AI向列控车载设备传送报文;选择启动方式，确定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；管理操作/编程模式；接收来自接口C的数据；控制I/O接口特性产生“列车通过”信号。

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应答器的结构
在既有线提速区段采用了阿尔斯通和西门子两家公司的应答器。阿尔斯通的有源应答器和无源应答器结构完全相同，通过电缆及插接件与LEU连接，就作为有源应答器使用。西门子的有源应答器在生产中已经将电缆固定在应答器上。它们均符合欧洲标准。
应答器由壳体、电路板、灌封材料构成。
应答器外部尺寸：长480mm,宽350mm,高70mm.重约7kg.
应答器电路板
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，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，他首先判断由C接口来的数据是否有效。
若有效，则控制模块将发送C接口传来的数据。若该数据无效或无数据，则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。一旦控制模块做出报文选择，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，便停止了数据发送。
应答器接口
应答器与其他设备连接以及报文传输主要有A接口、C接口。
A接口是应答器与列控车载设备之间的无线传输接口。C接口是LEU与有源应答器之间的数据传输接口。
工作原理
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列车间的相互通信。车载天线与应答器之间按电感耦合的原理进行工作。
安装于两根钢轨中心轨枕上的地面应答器不要求外加电源，平时处于休眠状态。应答器工作电源是由感应电压获取，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。无论是无源应答器还是有源应答器，其工作原理是相同的。当列车经过地面应答器上方时，应答器接收到列控车载设备点式信息接收天线发送的电磁能量后，应答器将电磁能量转化为工作电源，启动电子电路工作，把预先存储或LEU传送的1023位应答器传输报文循环发送出去，直至电能消失。通过报文读写工具BEPT可以改写无源应答器的数据报文，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，有源应答器可以自动切换到无源应答器工作模式，发送预先存储在应答器中的默认报文。LEU与应答器通信中断时，有源应答器应有保证行车安全的缺省报文。
工作过程（3步）
首先，当列车高速通过应答器时，应答器接收车载天线发送的能量；当应答器收到车载天线发送的频率为27.095MHz无线电信号时，通过电磁耦合转换成电能，建立起工作电源并开始工作；不间断循环串行发送1023位传输报文，直至能量消失。上行数据的传输频率为4.234MHz.
应答器系统包括主要设备及工具有：地面无源应答器、地面有源应答器、地面电子单元（LEU）、车载天线、应答传输模块（BTM）、报文编码工具、应答器无线读写工具。

地面电子单元（LEU）是应答器系统的组成之一，它通过RS-422串行接口从列控中心接受报文，并发送给有源应答器，采用安全、透明的传输协议，完成列控中心报文向应答器的传输。
特性
安全性相关设备。可以独立地驱动四个有源应答器。
2、基于单硬件结构的经过安全平台评估的SIL4设备
3、电源/功率：DC10~36V/20W.
4、获取报文间隔：500ms
5、传输距离：3.5km
6、安全通信：采用FSFB/2安全协议

应答器的编号
应答器与一般信号设备不同，在写入数据前是完全一样的没有任何差别；写入数据后，外表看似一样但内部数据各不相同，使得每个应答器（组）都应有编号，并且全国铁路应答器编号具有唯一性。应答器的编号实行统一管理。
应答器编号表示方式为：大区编号+分区编号+车站编号+应答器单元编号（+在组中的位置）
大区编号
分区编号
车站编号
应答器单元编号
例如（028-3-45）：028大区编号；3分区编号；45车站编号
应答器组命名规则
每个应答器（组）命名以B开头，后加公里标或信号机名称。其中公里标参照区间通过信号机命名规则执行。
应答器的安装
应答器的安装应按照设备的技术规格书中规定的安装指南来进行。在安装前，需确认应答器标明的安装地点与实际安装地点是否一致。
应答器轴、角的定义
X轴：与钢轨纵向平行的方向。Y轴：与钢轨纵向垂直的方向。Z轴：与钢轨平面垂直的方向。倾角：以X轴为旋转轴的角度偏离。俯角：以Y轴为旋转轴的角度偏离。侧转角：以Z轴为旋转轴的角度偏离。
应答器安装要求
应答器周围无金属距离
序号
名 称
参 数
1
从应答器中心至轨道中心的横向无金属距离（X方向）
410mm
2
从应答器中心沿着轨道中心的无金属距离（Y方向）
315mm
3
应答器下面的无金属距离，从应答器的X基准标记测量
210mm
应答器安装允许的角度偏移量
序号
名 称
参 数
临界条件
1
向X轴旋转（倾斜）
±2º
————
2
向Y轴旋转（俯仰）
±5º
————
3
向Z轴旋转（偏转）
±10º
————

应答器横向偏移量
序号
名 称
参 数
临界条件
1
允许的横向量
±15mm
————
应答器横向偏移补偿
序号
名 称
参 数
临界条件
1
允许的横向补偿
±40mm
曲线半径﹥﹦1000m线速 ﹤﹦km/h

2

允许的横向补偿

±80mm
曲线半径﹥﹦1000m
线速﹤﹦km/h
常规安装高度的下限增加40mm

应答器的安装高度
序号
名 称
参 数
临界条件
1
应答器X基准标记和钢轨顶部的距离
93~193mm
遵守无金属距离
应答器的安装步骤：
（1）按照图纸设计要求，实地测量，确定安装位置；（2）选择应答器，查看应答器编号是否与设计图纸一致；（3）查看应答器安装地点是否满足应答器无金属空间的要求；（4）查看枕木类型是否和安装架的型号相同；（5）在需要安装应答器的枕木上做好标记；（6）刨开道砟至漏出枕木底部；（7）组装安装架，并与应答器相对固定； （8）安装应答器于枕木之上。（9）紧固安装螺丝及防转处理；（10）检查应答器安装是否满足安装要求。
应答器数据传输电缆：在LEU与有源应答器之间，连接有室内专用电缆、防雷单元、专用干线电缆、专用室外尾缆。
LEU的安装与维护
LEU安装步骤：底板安装、在底板上安装LEU盒、外部电缆连接于电路板前部插头、前盖连接于LEU盒。LEU调试：在LEU安装完成之后通过列控中心或BEPT工具进行调试。当LEU发生故障要进行现场更换将原有安装连接好的LEU盒从底板上拆掉。LEU采用双机冷备冗余
列控中心的安装
1列控中心与计算机联锁、TDCS及微机监测采用RS-422双绞屏蔽线连接，与计算机联锁、TDCS连接方式为二乘二交叉冗余连接，与微机监测采用一对一连接，A对A对B
2列控中心与LEU的连接方式为二乘二交叉冗余连接
列控中心与维护终端的采用网线连接，但其对应关系要正确无误，否则不能通信
主控层与通信层采用Profibus_DP通信

应答器的维护
日常维护内容：（1）检查应答器的存在（2）检查应答器的安装位置正确（3）检查安装架螺栓紧固（4）检查有源应答器尾缆连接紧固。
更换应答器注意事项：（1）安装前确认新应答器内报文正确；（2）在原应答器相同位置进行安装；（3）将原应答器交专门部门统一管理；（4）变化应答器安装位置须得到授权及批准；（5）更换应答器报文须得到授权及批准。
应答器的报文写入与校检
应答器的报文写入与校检均通过TPG完成。TPG包括手持终端和TPG主机两主要部件
应答器的报文写入与读出
为了在铁路线路上对应答器提供监测及编程操作，TPG必须被放置在每一个需要编程或监测的应答器上TPG设有编程底盘正好放在应答器的上方进行操作。也可将TPG主机翻过来，使其背朝上而将应答器放在它的上面。应答器放在主机上面必须背朝上。编程底盘将使应答器正好处于正确的位置。