簡析軌旁電子單元切換設計

王 鑫 丁 歡 王國英

(1.中鐵二十一局集團電務電化工程有限公司，蘭州 730000 2．北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070；3．北京市高速鐵路運行控制系統工程技術研究中心，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傳輸的安全傳輸系統，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切換設計部分。

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Fig.1 System boundary and interface of lineside electronic unit

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：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、輸出、監測、采集和切換模塊等組成。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 Structure diagram of LEU system

5 LEU切換模塊主要功能

5.1 模塊結構及主要功能

LEU 切換模塊結構示意如圖3 所示。

圖3 LEU切換模塊結構示意圖Fig.3 Structure diagram of LEU switching module

切換模塊主要完成以下功能。

1）根據雙系狀態切換LEU 輸出。

2）當雙系LEU 的控制板均OK 時，切換模塊優先輸出A 系。

3）當LEU 由A 系切換到B 系后，即使A 系恢復，也不允許由B 系切回到A 系；除非B 系故障。

5.2 切換模塊設計組成

5.2.1 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。

5.2.2 切換模塊的描述與設計

切換模塊可以接收動態的控制信號；可以接收LEU 設備雙系的控制信號，并將接收的控制信號對外給予顯示；切可以對LEU 設備雙系輸出進行互鎖設計。

5.2.3 切換輸出指示硬件設計

切換模塊將LEU 設備的雙系狀態進行指示設計；對LEU 設備正在輸出的一系狀態進行指示設計。

5.2.4 切換輸出設計

切換模塊對LEU 設備4 路輸出通道同時進行切換輸出；對LEU 設備輸出無延時；對LEU 設備輸出無能量衰減。

5.2.5 切換輸出狀態回送設計

切換模塊對LEU 設備輸出狀態進行動態回送；動態回送信號分別給到LEU 設備的雙系。

5.2.6 切換模塊延時設計

切換模塊對LEU 設備一系進行延時設計，保證LEU 設備在雙系均正常的情況下，優先輸出一系。

5.2.7 切換模塊信號防護設計

切換模塊對LEU 設備的輸入和輸出控制信號進行熱插拔等防護設計。

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。