簡析軌旁電子單元輸出設計

宋科成 王 鑫 丁 歡 王國英

（1.中國鐵道科學研究院研究生部，北京 100081；2.中鐵二十一局集團電務電化工程有限公司，蘭州 730000；3.北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070）

1 概述

應答器傳輸系統（Balise Transmission Subsystem，BTS）是一種基于點式信息的安全傳輸系統，實現軌旁設備或地面與車載設備之間的安全信息傳輸。應答器傳輸系統包括應答器傳輸模塊（Balise Transmission Module，BTM）及車載天線單元（Antenna Unit，AU）、有源應答器（Controlled Balise）和無源應答器（Fixed Balise）、地面軌旁電子單元（Landside Electronic Unit，LEU）3個基本組成部分。

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

本文著重介紹軌旁電子單元的輸出設計部分。

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）根據接收到的輸入信號（開關量或通信數據），進行報文選擇或從通信數據中提取報文，最終生成符合C接口要求的信號，向有源應答器發送；

2）當輸入接口故障時，能輸出默認報文；

3）軌旁電子單元有監測、記錄與維護功能。

3 軌旁電子單元系統邊界

軌旁電子單元系統邊界及接口如圖1所示。

圖1 軌旁電子單元系統邊界及接口示意圖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答器之間的信息傳輸接口，從功能上分為C1、C6和C4三個子接口；

接口S:軌旁電子單元與列控中心或其他外部設備之間的接口，作為上行鏈路信息的數據輸入；

電源接口:為軌旁電子單元設備供電；

監測接口:軌旁電子單元通過監測接口與監測設備連接，向監測設備報告運行過程中的關鍵信息；

維護接口:軌旁電子單元可通過安全相關維護接口對LEU進行安全相關配置操作；可通過非安全相關維護接口對LEU進行記錄讀取、監測、參數配置等非安全相關操作。

4 軌旁電子單元系統結構

LEU設備主要由處理模塊、輸出模塊、監測模塊、采集模塊、切換模塊組成。根據應用要求及輸入接口形式，LEU可選擇不同的模塊組合。

LEU系統結構示意如圖2所示。

圖2 LEU系統結構示意圖Fig.2 Schematic diagram of LEU system structure

5 LEU輸出模塊主要功能

5.1 模塊結構及主要功能

LEU輸出模塊結構示意如圖3所示。

圖3 LEU輸出模塊結構示意圖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）輸出模塊可以監測C接口信號的輸出狀態；

3）輸出模塊可以對C接口信號進行隔離采樣。

5.2 輸出模塊設計組成

1）電源模塊的描述與設計

電源模塊設計分隔離和非隔離兩種。隔離設計采用電源模塊；非隔離設計采用低壓差穩壓電路LDO。

2）C接口信號生成電路設計

不同路之間的C接口信號設計要相對獨立，避免信號串擾；

C接口信號生成電路的電源、非平衡信號和平衡信號之間要進行隔離設計；

C1信號的編碼設計采用硬件編碼方式；C1信號的輸出可控；

輸出模塊對C接口信號輸出要進行監測，若出現短路情況，應進行防護，以保護輸出模塊不受損傷；短路恢復后，輸出模塊可繼續正常工作；

C6信號生成電路設計通過波形變換，推挽驅動等實現；

C4信號生成電路為可選功能設計。

3）C接口信號隔離采樣設計

C接口信號隔離采樣設計通過變壓器和互感器實現。

4）輸出模塊輸入輸出防護設計

輸出模塊輸出防護設計通過在信號線上串接電阻來實現，輸出模塊輸入防護設計通過對信號線上下拉處理來實現。

6 現場應用

該產品目前已經通過SIL4安全認證、歐洲TSI互聯互通認證、CRCC認證，并在白烏現場進行了試驗。

[1]中華人民共和國鐵道部.科技運[2004]114號 應答器技術條件（暫行）[S].北京:中華人民共和國鐵道部，2004.

[2]陳光武,范多旺,魏宗壽.全電子聯鎖系統軌旁電子單元的研究[J].蘭州交通大學學報，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.車站信號控制系統[M].北京:中國鐵道出版社，1998.

[4]何梅芳.TYJL-Ⅱ型車站計算機聯鎖系統、TYJL-TR9型容錯計算機聯鎖系統[J].中國鐵道科學，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]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員.GB/T24338.5-2009 軌道交通 電磁兼容 第4部分:信號和通信設備的發射與抗擾度[S].北京:中國標準出版社，2009.

[6]中華人民共和國鐵道部.TB/T3074-2003 鐵路信號設備雷電電磁脈沖防護技術條件[S].北京:中國鐵道出版社，2003.

[7]楊舒音.CTCS-2點式應答器傳輸模塊的設計與應用[J].鐵路通信信號工程技術，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點式應答器系統－LEU與可變信息應答器的研究[D].成都:電子科技大學，2008.