有源應答器報文自動生成方法的設計與研究

臧一佩，開祥寶，魯劍峰，郭 偉，錢金龍

（1.中國鐵道科學研究院 研究生部，北京 100081；2.中國鐵道科學研究院 通信信號研究所，北京 100081）

計算機與通信信號

有源應答器報文自動生成方法的設計與研究

臧一佩1，開祥寶2，魯劍峰2，郭 偉2，錢金龍2

（1.中國鐵道科學研究院 研究生部，北京 100081；2.中國鐵道科學研究院 通信信號研究所，北京 100081）

有源應答器報文是列控中心的重要組成部分，本文針對有源應答器報文編制過程中遇到的困難，對報文的編制方式進行深入的研究，并介紹了一種報文的自動生成方法，以此來提高報文的編制效率，并加入關鍵數據校核模塊，對列控基礎數據中的主要內容進行校驗，來提高報文編制的準確率，并減少人為造成的錯誤。

列控中心；應答器；有源應答器；報文

高速鐵路已在我國被廣泛推廣，列車控制（以下簡稱：列控）中心是高速鐵路信號系統主要組成部分，其軟件發布周期與線路開通時間密切相關。列控中心為了滿足高速鐵路所需的運算效率，一般采用預存有源應答器報文的方式。車站列控中心根據臨時限速設置、站內進路狀態、軌道區段占用狀態、區間閉塞方向以及落物防護區段報警等信息生成（或選擇）有源應答器報文，通過電子單元（LEU）將所選報文傳至相應的有源應答器，因此，有源應答器報文編制的效率和準確率直接影響列控中心軟件的發布周期。傳統的報文編制方法，需要手工介入多，造成工作量大，易造成人為錯誤，且編制周期長，已不能滿足當今高速鐵路工程大規模建設的需要。加之列控中心投入使用之前需要對基礎數據不斷地修改，造成列控中心報文多次修改，由于人為疏忽造成錯誤的概率極大增加，且需要消耗大量的人力成本。在這種情況下，對傳統的報文生成方法進行優化是十分必要的。

本文對有源應答器報文的編制方式進行了深入的研究，提出了一種報文自動生成的方法，并在工程實際中對該方法進行了全面的驗證。

1 應答器報文概述

CTCS-2級列控系統主要地面設備及其關系結構如圖1所示。

圖1 CTCS-2級列控系統主要地面設備及其關系結構

CTCS-2級列控系統是基于點式應答器和軌道電路傳輸列車運行控制信息的點-連式系統。CTCS-2級列控系統包括地面設備和車載設備。軌道電路和車站電碼化設備傳輸連續列控信息，點式應答器和車站列控中心傳輸點式列控信息。

應答器的上行鏈路信號是由用戶信息通過BCH編碼生成應答器報文，再以2FSK方式被調制而生成的。應答器平時處于休眠狀態，當列車通過地面應答器時，發送27 MHz的能量激活應答器，應答器向車載天線發送上行鏈路信號，車載天線將接收到的上行鏈路信號傳給應答器傳輸模塊（BTM），由其對上行鏈路信號進行解調、譯碼，恢復成原始用戶信息。

車載設備根據地面提供的動態信息、線路靜態參數、臨時限速信息及有關列車數據, 生成控制速度和目標-距離模式曲線，監督列車運行安全運行。

應答器報文主要分為兩種。

（1）無源應答器報文：固定存儲在無源應答器中，內容主要包括：線路速度、線路坡度、特殊區段信息、文本信息、里程信息、等級切換、軌道電路參數等信息。

（2）有源應答器報文：正常工作情況下，由車站列控中心生成，主要內容包括：應答器鏈接、線路速度、軌道參數、臨時限速等信息，除此之外，有源應答器和軌旁電子單元LEU中還分別存儲了一條默認報文。

有源應答器報文以傳輸線路動態信息為主，如：站內接發車進路的信息以及臨時限速信息，因此，能將CTC下達的臨時限速信息傳遞給車載設備。無源應答器報文以傳輸線路靜態信息為主。以下對有源應答器報文的生成進行詳細研究。

2 有源應答器報文的自動生成

2.1 有源應答器報文分析

有源應答器報文的信息來自于設計單位提供的列控工程數據表，列控工程數據表包括：進路信息數據表、應答器位置表、信號點及軌道區段數據表、線路速度表、線路坡度表、線路里程斷鏈明細表等。

列控工程數據表以Excel文件格式保存和發布。Excel格式雖便于查看，但由于格式開放、無輸入類型檢查，在設計中極易引入編輯錯誤。用戶數據表各子表之間存在一定的關聯，多處都有對同一對象或同一屬性的描述信息，必須對相關信息進行校核，否則，錯誤和安全隱患將擴散到應答器報文中。

有源應答器報文由幀標志（包頭50 bit）、用戶數據包（722 bit）和報文結束標志（ETCS-255，8 bit）構成，772 bit用戶數據由應答器鏈接包、軌道區段包、線路速度包、臨時限速包等信息構成。

有源應答器報文根據進路類型的不同，又可以分為：側線接發車報文和正線接發車報文，兩者內容存在一定的差異。

2.1.1 側線接發車報文組成

（1）應答器鏈接[ETCS-5]：側線接車-1應該鏈接到進路末端出站信號機對應的應答器，側線接車-2和側線接車-3應該連接到對應的出站口位置的應答器；側線發車進路均需要鏈接到出站口對應的應答器。

（2）軌道區段[CTCT-1]：側線接車-1應該描述對應進路上的軌道區段信息，側線接車-2和側線接車-3除需要描述對應進路上的軌道區段信息外，還需要描述對應出站口外一個制動距離的線路軌道區段信息；側線發車進路要描述站內對應進路的軌道區段信息，再加上出站口外一個制動距離的軌道區段信息。

（3）線路速度[ETCS-27]：需要描述軌道區段包中描述的線路的速度信息。

（4）臨時限速[CTCS-2]：側線接車-1覆蓋范圍是從進站口應答器開始至進路末端并延伸80 m，側線接車-2和側線接車-3覆蓋范圍是從進站口應答器開始至出站口應答器再加80 m。

2.1.2 正線接發車報文組成

（1）應答器鏈接[ETCS-5]：本進站應答器至區間第一架通過信號機范圍內的所有應答器。

（2）臨時限速[CTCS-2]：本進站應答器開始至下一個車站出站口（中繼站第2個有源應答器），加8個閉塞分區的范圍，再加上100 m，還需要加上設置的100 m的45 km/h限速區。

可知，車站進路不同與其對應的有源應答器報文的組成也將有所區別，各個包的內容也有差異。因此，需要考慮所有可能的進路情況，并根據相應的進路，以及各限速等級編制對應的報文，這也是自動生成系統需要解決的主要問題。

2.2 有源報文自動生成的實現

報文自動生成系統針對側線報文和正線報文內容的不同，依據進路信息數據表提供的進路信息為基礎，將正線報文和側線報文分開處理，分別生成側線報文和正線報文，最后再將兩者組合到一起，形成一個完整站場的報文。

有源應答器報文自動生成系統的功能結構，如圖2所示。

圖2 有源應答器報文自動生成系統的功能結構圖

將用戶數據表導入系統之后，系統的數據分析模塊會對數據格式，以及主要數據的一致性進行判斷，若存在不符合常規的數據則進行提示，由人工判斷數據的合理性。圖3為人工進行線路信息配置的界面。圖4為協議組幀模塊數據處理流程。

圖3 系統數據配置界面

系統依據已經處理好的數據，以及人工進行的配置，生成車站數據模板，將車站數據模板再次讀入系統，經過協議組幀模塊處理，輸出車站報文，并能夠通過報文內容顯示模塊查看生產的報文。圖5為系統對有源應答器報文顯示的界面。

圖4 協議組幀模塊數據處理流程

編碼流程生成的有源應答器報文有長幀和短幀兩種格式，長幀為1 023 bit，表示為[b1022b1021…b1b0]；短幀為341 bit ，表示為[ b340b339…b1b0]。其編碼前的用戶信息長度：長幀為830 bit，短幀為210 bit 。最后經過對用戶信息進行加擾和整形形成用戶報文。

車站數據模板是依據用戶數據表生成的，其在報文編譯過程中，屬于中間過程，包含車站進路的所有信息，當基礎數據進行局部范圍的修改時，可以根據數據修改的內容來對車站數據模板中的數據進行相應的修改，由于，車站數據模板中的數據不存在重復項，因此，對每一項數據僅需修改一次，縮短了數據修改的工作量，極大的降低了由于人為疏忽，而造成錯誤的可能性。

3 結束語

本文主要針對有源應答器報文的自動生成方法進行深入研究，采用軟件自動化技術，對列控工程數據進行處理，生成報文，由于能夠輸出車站數據模板這一中間過程，在基礎數據進行部分修改的時候，只需對車站數據模板進行相應的修改，無需再將數據重新導入并對導入的數據進行處理，給報文的修改帶來了極大的方便。固定數據位的數值檢測功能，極大地降低了由于人為疏忽導致錯誤的概率。經過實際工程的驗證表明，該系統對提高列控中心報文編制效率，減少報文修改工作量，降低報文錯誤率方面具有顯著作用。

圖5 報文內容顯示界面

[1] 鐵道部科學技術司.科技運[2010]136號CTCS-2級列控系統應答器應用原則V2.0[S].北京：鐵道部科學技術司.

[2] 鐵道部科學技術司.科技運[2010]138號列控中心技術規范[S]. 北京：鐵道部科學技術司.

[3] 鐵道部科學技術司.科技運[2008]151號客專臨時限速技術規范[S]. 北京：鐵道部科學技術司.

[4]肖 甜，趙會兵.歐洲應答器編碼策略的安全性研究[J].鐵道學報，2008（2）：127-13.

責任編輯 徐侃春

Automatic generation method of active balise telegram

ZANG Yipei, KAI Xiangbao, LU Jianfeng, GUO Wei, QIAN Jinlong
( 1.Graduate Department, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China; 2.Communication and Signaling Research Institute, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China )

Active balise telegram was a very important part of the train control center(TCC). This paper analyzed the diff i culties that were in generating the telegram of active balise, introduced an automatic generation method of the active balise telegram to improve eff i ciency of generating the telegram. The module of the data verif i cation was used to check the key element of the basic data, enhance the accuracy, reduce the mistake of human-caused.

train control center(TCC); balise; active balise; telegram

U284.482∶TP39

A

1005-8451（2015）05-0034-04

2014-10-10

臧一佩， 碩士研究生； 開祥寶，研究員。