（交通信息工程及控制专业论文）点式信息设备编码的研究与设计.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 列车运行控制系统( a t p ) 是保证列车和乘客安全，实现列车快速、 高密度、有序运行的关键系统。点式信息设备( 欧标应答器) 作为列控系 统地面设备主要组成部分，点式信息设备把地面控制中心( c t c ) 或事先 存储于应答器上与列控相关的信息传送至列车上，与列车的运行速度、制 动性能和司机的操作等由计算机进行实时比较判断，从而实现对列车的准 确控制。本论文所研究的内容就是根据车地传输信号的特点，对点式信息 设备中列控相关信息编码的研究与设计。 本文从高速列车运行控制系统的技术发展过程及趋势出发，总结了目 前国内点式信息设备的应用和研究现状，详细分析了车地间传输的大量信 息( 如应答器的链接信息、线路速度信息、坡度信息、等级转换信息等) ， 研究了应答器在进站口、出站口、区间等不同位置情况下信息的组合。 从编码的安全和编码的效率着眼，重点研究了报文用户信息的编码技 术，结合理论基础提出了适用于车地问大量信息的编码策略。 文章最后对应答器的编码生成进行了研究，设计了编码生成软件，对 应答器编码进行了仿真，并得到了较满意的结果。 关键词：列车运行控制系统；点式信息设备：编码 西南交通大学硕士研究生学位论文第页 a b s t r a c t t h ea u t o m a t i o nt r a i np r o t e c t i o ns y s t e m ( a t p ) i sa k e ys y s t e mt og u a r a n t e e t h et r a i na n dp a s s e n g e r s 鼢封，a n da c h i e v et h eh i 曲s p e e d ，h i g hd e n s i t y , o p e r a t i o no f t h et r a i ni no r d e r a st h em a i nc o m p o n e n to f t r a c k s i d ee q u i p m e n to f t h ea t p ，s p o tr e s p o n d e r ( e u r o b a l i s e ) t r a n s m i ti n f o r m a t i o nr e l a t e dt oa t pw h i c h s t o r e da tb a l i s eb e f o r e h a n do rs e n tb yc t ca td e p o tt ot r a i n b o r n ee q u i p m e n t , a n dj u d g et h ei n f o r m a t i o nr e a l - t i m l yw i t hw a i ns p e e d , p e r f o r m a n c eo fb r a k e ， d r i v e r so p e r a t i n g ，e t c ，b yt r i a n b o m ec o m p u t e r , t h u sr e a l i z et h ea c c u r a t ec o n t r o l o f t h e 缸_ a i n t h i sp a p e ri sc o n c e r n e dw i t ht h es t u d yo f t h er e s e a r c ha n dd e s i g no f r e l e v a n ti n f o r m a t i o ne n e n d 吨t ot h ea t pi nb a l i s ee q u i p m e n t , a c c o r d i n gt o s i g n a lt r a n s m i t i o nc h a r a c t e r i s t i co f t r a i n b o m e g r o u n d t h i sp a p e rs t a r tw i t ht h et e c h n o l o g i c a le v o l u t i o na n dt r e n do fa t po f h i g h - s p e e di r a i n , h a v es u m m a r i z e dt h ed o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a la p p l i c a t i o n a n ds t u d yo fs p o tr e s p o n d e ra tp r e s e n t n e x t , i th a v ea n a l y s e dm a s si n f o r m a t i o n t r a n s m i t i o no f w a i n b o m e - g r o u n de q u i p m e n ti nd e t a i l ，s u c ha sb a l i s ei n t e r l i n k a g e i n f o r m a t i o n , m i l w a y l i n e s s p e e d - l i m i t e di n f o r m a t i o n , s l o p ei n f o r m a t i o n , o p e r a t i o n l e v e l s w i t c h i n gi n f o r m a t i o n , e t c a n ds t u d i e d t h ei n f o r m a t i o n c o m b i n i n go f t h eb a l i s eu n d e r d e f f e r e n tl o c a t i o n i nt h i sp a p e r , e n c o d i n gt e c h n o l o g yo ft h eu s e r st e l e g r a mi n f o r m a t i o ni s m a i n l ys t u d i e dp r e s e n tb ys e c u r i t ya n de f f i c i e n c yo fe n c o d i n g , h a sp r o p o s e d e n c o d i n gs t r a t e g yf i tf o rm a s si n f o r m a t i o nt r a n s m i t i o no f w a i n b o m e - g r o u n & f i n a l l y ，t h ep a p e rc a r r i e do u te m u l a t i o nr e s e a r c ht ot h ei n f o r m a t i o n e n c o d i n gf o rb a l i s e ，d e s i g n e dt h es o f t w a r ee m u l a t o ra n de m u l a t et h ee n c o d i n go f b a l i s e h a sr e c e i v e dt h es a t i s f a c t o r yr e s u l t k e yw o r d s ：a u t o m a t i cw a i np r o t e c t i o ns y s t e m ；s p o tr e s p o n d c r ；e n c o d i n g 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 概述 第1 章绪论 随着铁路运量的迅猛增加，行车密度的加大和运行速度的提高，原有 的铁路系统已不能适应现在社会的发展需要。为此，工业发达国家研制并 投入使用列车运行速度控制系统。2 0 世纪8 0 年代末，欧盟委员会推荐由6 大信号公司组成u n i s i g ，制定了旨在统一欧洲a t p 制式的欧洲铁路运输 管理系统欧洲列车控制系统( e r t m s e t c s ) 规范。随着u i c 批准通过e t c s 技术规范，e r t m s e t c s 得到欧洲各国铁路公司和供货商的广泛认可。与 此同时，更大的用户需求、更多的专家参与，以及全面的技术积累，使 e r t m s e t c s 逐渐走向成熟。e t c s 不仅实现了欧洲各国之间的跨国运输， 而且通过最现代化的列车技术提高了铁路的竞争能力。我国的铁路专家也 借鉴了其成功经验制定了g s m - r c t c s 系统技术标准，为中国铁路信号的 跨越式发展确定了总体技术方案和总体规划。在c t c s l 级中，应答器实现 列车运行安全监控功能；在c t c s 2 级中，应答器用来向列车传输定位信息、 进路参数、线路参数、限速和停车信息；c t c s 3 4 级别，主要用来完成与 列车定位相关的一些工作。 。 应答器是一种基于电磁耦合原理而构成的点式数据传输设备，是a t p 系统的关键部件，用于在特定地点实现车地问的数据交换，为列车提供a t p 所需的各种点式信息，包括进路长度、岔区长度、闭塞分区长度、坡度、 曲线等，确保列车在高速运行状态下的安全。 应答器系统包括地面设备和车载设备。地面设备主要包括地面有源应 答器、地面无源应答器以及地面有源应答器连接的地面电子单元( l e u ) ： 车载设备包括车载器天线和应答器传输模块( b t m ) 。 车载天线 t 应答器 图1 - 1 典型应答器系统示意图 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 在e t c s 系统还是在c t c s 系统中，应答器向车载设备提供坡度、线 路速度、临时限速等动态实时信息，与列车的运行速度、制动性能和司机 的操作等进行实时比较判断，从而实现对列车的准确控制。 1 2 国内外研究动态及水平 列车对运行控制系统的功能、安全性和可靠性的要求越来越高。这些 功能、安全性和可靠性目标的事项需要列控系统在车地间传输大量的信息。 应答器作为车地间信息传输的一种发式在列控系统应用中得到了快速 的发展。2 0 世纪9 0 年代，欧洲铁路联盟在制定欧洲列车控制系统( e t c s ) 技术规范的同时，也制定了统一的应答器欧洲应答器( e u r o b a l i s e ) 。 欧洲应答器可以应用e t c s 系统的各个级别，在e t c s 0 级和1 级中，欧洲 应答器主要用来传输运行权限信息和线路参数信息；在e t c s 2 级和3 级中， 欧洲应答器主要用来完成列车定位的工作。由于欧标应答器结构简单可靠、 造价低廉、容易设置、基本无维修，且信道质量高、信息量大，其投入产 出比是可观的。因此欧标应答器在英国、法国、瑞典、日本、德国、等经 济发达国家的高速铁路、干线铁路以及城市轨道交通中得到广泛应用并取 得了良好效果【1 5 】。 为适应我国铁路发展需要，铁道部科学研究院通信信号研究所在8 0 年 代初期便开始研究由应答器构成的a n 系统，并在成渝线1 2 0 k m h 线路1 2 个车站进行了试验，取得了阶段性成果。系统中的应答器经多次改进和累 计3 0 0 0 k m 准高速运行试验，其主要技术指标己接近或达到国外同类产品水 平。2 0 0 3 年1 月铁道部在秦沈客运专线上成功引进了欧标应答器，这是国 内铁路第一次使用欧标应答器系统。为指导今后的发展，相关部门也出台 了相应的技术政策和技术标准，并在提速改造和高速线路的设计中开始选 用欧标应答器系统。 1 3 本文主要研究内容 随着我国铁路的进一步发展、列车控制技术的进一步成熟，欧标应答 器在我国将发挥越来越重要的作用，有着非常广阔的应用空间。本文从高 速列车运行控制系统的技术发展过程及趋势出发，详细分析了车地间传输 西南交通大学硕士研究生学位论文 。 第3 页 的大量信息( 如应答器的链接信息、线路速度信息、坡度信息、等级转换 信息等) ，重点研究了这些信息的编码技术，并用计算机对应答器的信息 编码进行了仿真。本文从以下几点对研究工作进行了探讨。 ( 1 ) 对c t c s 2 系统中的应答器系统结构、功能及工作流程进行了介绍。 详细说明了地面应答器的布置原则，其中包括了应答器编号原则以及区间、 出站和迸站应答器的布置和传输内容。 ( 2 ) 对应答器报文前导码及用户报文的1 1 种信息模块( 包括应答器的 链接、坡度信息等) 进行了分析，研究了在正向进站应答器( 组) 、正向出 站应答器( 组) 、区间信号点无源应答器( 组) ，专用于大号码道岔的接近 区段处有源应答器( 组) 、级间转换预告点处无源应答器( 组) 和级间转换 执行预告点处无源应答器( 组) 几种情况下用户信息报文的组合。 ( 3 ) 对欧标应答器的f f f i s 编码策略进行了研究，确定了应答器报文的 编码格式。阐述了应答器编码的原理，对其中的扰乱报文、报文位转换和 校验报文进行了详细的分析。 ( 4 ) 对应答器报文编码生成进行了软件设计，编写了程序。证明了采用 本文所提出的方法是可以满足应答器报文f f f i s 编码策略。 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 第2 章c t c s 2 应答器 应答器是铁路信号车地信息传输的主要设备之一，在国外，特别是在 欧洲得到了广泛的应用。欧洲列车控制系统e t c s 的技术规范中包括有应 答器的标准，我们称为欧标应答器。 2 1 应答器系统 ， 应答器系统包括的主要设备及工具有： 地面无源应答器、地面有源应答器、地面电子单元( l e u ) 、车载天 线、应答器传输模块( b t m ) 、报文编码工具、应答器无线读写器【6 】。 图2 - 1 欧标应答器系统及接口图 1 地面应答器 地面应答器包含特定的地面信息，放置在轨道中间。当列车经过地面 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 应答器时，通过无线射频激活应答器，使其发射预置数据，从而使机车获 得诸如坡度、限速等信息，保障列车运行安全。 地面应答器可以分为有源和无源应答器两种类型。 ( 1 ) 有源应答器 放置在车站进站信号机前方的有源应答器，由可变信息应答器、道旁 电子单元( l e u ) 、车站信息编码设备及联接电缆组成。车站信息编码设备 与车站联锁系统结合，采集来自连锁系统的有关信息( 如列车迸站的临时 限速等) ，通过串行接口传送之道旁电子单元，在通过它控制可交信息应答 器的发送，为列车提供实时信息，解决人工输入易出差错的问题。车站信 息编码设备与道旁电子单元之间的电缆与进站口的信号及、轨道电路信号 传输电缆合并，采用铁路内屏蔽数字信号电缆。可变信息应答器要向车载 运控装置提供列车进站临时限速等动态信息，因此应答器系统必须与车站 联锁系统进行接口。、 ( 2 ) 无源应答器 安装于两根钢轨中心地面上的无源应答器，不需要外加电源，平时处 于休眠状态，仅在列车通过并获得车载查询器发送的功率载波能量时被激 活，同时发送调制好的数据编码信息。其编码策略具有强检错、易解调的 特点。 点式无源应答器，或称固定信息应答器，设置在车站机车信号起始点 ( 双接近区段车站的第一接近信号机) 前方，能向上、下行列车的车载 设备发送有效数据。其主要功能是为运行控制装置提供检查机车信号起始 点的准确数据，同时校准里程计累积的定位误差。当机车通过点式无源应 答器时，车载天线接收机车信号起始点信息，经处理后提供给运行控制装 置，包括相邻区段的长度、坡度、限速点等参数。运行控制装置将信息加 以处理后，发出声音或灯光提示， 告诉司机前方进入接近区段，注意地 面信号的显示。 ， 在指定设置点式查询应答器的线路两端，各设1 、个无源应答器，为进 入区段的机车提供车载设备初始化信息。车载设备通过该信息，能确定本 次机车的运行方向，从而能区分接收地面应答器信息的运行方向。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 无源应答器自身功耗很低，包装上考虑醚型聚胺脂填充，外壳为硬塑 料，以确保防水、防撞击便于工务、电务养护并可防盗窃。 2 地面电子单元 地面电子单元( l e u ) 是一种数据实时采集与处理单元。当l e u 与列 控中心、车站联锁等设备间通信故障时，有源应答器可以自动切换到无源 应答器工作模式，发送缺省报文；当l e u 与有源应答器间通信故障时，l e u 可以向列控中心、车站联锁等发送故障信息，并给出报警信号。 3 车载天线 车载天线置于机车底部，距轨道约1 8 0 3 0 0 m m 。当天线的导体通过高 频电流时，在其周围空间会产生电场与磁场，电磁场能离开导体向空间传 播，形成辐射场。发射天线正是利用辐射场的这种性质，使车载主机传送 的高频信号经过发射天线后能够充分地向空间辐射。当地面应答器被激活 后，应答器发射另一个高频信号，在其电磁波传播的方向，天线就会产生 感应电动势。此时与天线相连的接收设备输入端就会产生高频电流，接收效 果的好坏除了电波的强弱外，还取决于天线的方向性和与接收设备的匹配 情况。查询器天线其外壳同样要由硬塑料作保护，防止异物撞击。 4 应答器传输模块 应答器传输模块( b t m ) 是用于对地面应答器的数据进行处理的模块。 由微处理器、滤波器和其他相关单元组成。应答器传输模块向车载天线提 供电能。 5 报文编码工具 报文编码工具的主要功能包括：根据设计文件生成编码参数、按应 答器报文定义生成用户报文、按欧洲编码策略生成传输的数据报文、 每个应答器( 或l e u ) 对应传输数据报文存入数据库及计算机向l e u 和无 线读写器下载传输数据报文。 6 应答器无线读写器 ， 应答器无线读写器的主要功能包括：将数据报文写入应答器存储单元、 读取应答器存储的数据报文并校验及以串行方式与计算机进行通信。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 2 2 应答器功能与工作流程 地面无源应答器可以通过无线读写工具写入报文，列控中心、车站联 锁等设备可通过接口给地面电子单元( l e u ) 提供列车可变信息，l e t 5 将对应 的传输报文发送给地面有源应答器。 、 当列车经过地面应答器上方时，应答器被发自车上的车载天线瞬态功 率激活并进入工作模式，它将向运行中的列车连续发送存于应答器中的可 供列车自动控制用的各种数据，在车载天线与应答器的有效作用范围之外， 应答器将不再工作，直至被发自下次列车上的车载天线功率再次激活。 车载天线将接收来自地面应答器的信息发送给( b 1 m ) ，对该信息进行 滤波、数字解调等相关处理，对接收到的数据报文进行解码，还原得到用 户报文，然后发给车载列控设备，车载列控设备将得到坡度、线路速度、 临时限速等动态实时信息，与列车的运行速度、制动性能和司机的操作等 进行实时比较判断，从而实现对列车的准确控制【6 】。 车载a t p 十 图2 - 2 应答器工作流程图 2 3 应答器布置 2 3 12 0 0 k m h 既有铁路应答器布置 1 应答器编号规则 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 每个应答器( 组) 的编号由车站编号+ 应答器( 组) 编号共同构成，车 站编号与e t c s 系统车站编号规则相同，每个车站编码在全国是唯一的【l 】。 ( 1 ) 车站编号 。 卜= 叫 m - g - 毫圈 图2 - 3 车站编号范围图 每一个车站编号应包含的应答器范围为：以列车正运行方向为参照， 从进站信号机开始至相邻车站进站信号机( 不含) 范围内的所有应答器。 进站应答器放在进站信号机的闭塞边界跟前，由1 个或多数可变应答器组 成，由此组成应答器组。 ( 2 ) 应答器( 组) 编号 应答器编号以每个应答器( 组) 为一个基本单元进行编写，编号顺序 以列车正运行方向为参照，按从小到大的原则进行编排。 每个应答器组可由1 8 个应答器组成，以列车正运行方向为参照，列 车首先通过的应答器其位置为，其他以此类推。 应答器组内的编号是在下行线离起点最近的应答器为，在上行线以 离起点最远的应答器为。如图2 - 4 所示。 1 氐瑟：趸夏1 i 可趸1 f = = 压一r ，仃 0 ! 号 2 号3 号 + _ 事露广砭蕊1 曩r 上行 面西亩 3 号2 号1 号 图2 - 4 应答器编号图 2 区间应答器配置 站间每3 s k m 设无源应答器于闭塞边界上【l 】。 在应答器被用于运行方向的区分时，至少应成对设置，而在用于其它 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 用途时则可以单独设置。正线上应答器布置如图2 - 5 所示。 3 , - , s k i n h + _ h 卜_ _ l 畸叫 3 s k m 图2 - 5 车站编号范围图 应答器基本设在车站进站口或在车站区间闭塞临界前1 5 m 处，车站出 站口的应答器基本设在闭塞临界1 5 m 处。应答器的间隔最小为3 m ，最大为 1 2 m 。 1 个应答器组也有跨2 个轨道电路的时候，甚至跨2 个闭塞区间的时候。 应答器与轨道电路的相对位置如图2 - 6 所示。 无毙缘轨道电路 的 图2 - 6 a 应答器与无绝缘轨道电路的相对位置 抬缘轨道电路 - - - - - - - - _ l - - - - - - 一 ij 匣答嚣i 。1 。一 - _ 一i - 一 f 1 5 m r 酬 图2 - 6 b 应答器与绝缘轨道电路的相对位置 区间应答器传送的信息内容有：应答器连接信息、路线的坡度信息、 静态限速信息、等级转换信息、特殊区间信息和轨道电路信息，上述信息 应由以1 个或多个信息组合起来传输。 西南交通大学硕士研究生学位论文第l o 页 3 出站应答器的配置 出站应答器的配置应遵循以下原则：在出站口处闭塞电路边界附近上， 放置1 个或多数有源应答器和1 个或多数无源应答器，以组成应答器纠1 1 。 出站口应答器的布置如图2 7 所示。 出站应答器包括有源应答器和无源应答器两种 无源应答器的内容包括：应答器连接信息、线路坡度信息、静态限速 信息、等级转换信息、特殊区间信息和轨道电路信息。 无靴答嚣 图2 - 7 出站口应答器的布置 有源应答器的内容包括： 1 正向发车时：应答器连接信息和临时限速信息 2 反向接车时：应答器连接信息、线路坡度信息、线路速度信息、调 车危险、轨道电路信息、临时限速信息和反向运行信息。 上述信息应由以1 个或多个信息组合起来传输。 4 进站应答器的布置 迸站应答器的配置应遵循以下原则：进站应答器放在进站信号机直下 闭塞边界的闭塞边界跟前，由1 个或多数有源应答器组成，由此组成应答 器组【l 】。进站口应答器的布置如图2 8 所示。 进站应答器 a 无源应答器 图2 - 8 进站口应答器的布置 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 进站应答器包括有源应答器和无源应答器两种。 无源应答器的报文内容：应答器连接信息、线路坡度信息、静态限速 信息、等级的转换信息、特殊区间信息和轨道电路。上述信息是为反向运 行的信息，正向运行时不传输。 有源应答器的报文内容包括：线路坡度信息、静态限速信息、调车危 险信息、轨道电路信息、临时限速信息和反向运行信息。 上述信息应由以1 个或多个信息组合起来传输。 2 3 23 5 0 k m h 高速铁路应答器布置 3 5 0 k m h 高速铁路应答器布置应遵循以下原则： 1 进站口应答器组的设置与2 0 0 k m h 既有线同，但在该处的应答器应 与出站信号机处的有源应答器进行链接。 2 出站口应答器组的设置与2 0 0 k m h 既有线同。 3 每架出站信号机处一个有源应答器和一个无源应答器，该处应答器 与总出站口应答器链接。 出站信号机处的应答器设置与2 0 0 k m h 既有线不同，既有提速线由于 缺乏该点信息，侧线发车时只能按照部分监控模式运行。3 5 0 k n g h 高速铁路 出站信号机处设置应答器，可满足列车全监控模式的需要。 4 每两个闭塞分区设置一个应答器组，该应答器组含有两个无源应答 器，分别存储正、反两个方向的线路数据，向列车提供地面应答器编号、 线路参数。应答器提供的线路参数范围与下个同方向应答器组提供的线路 参数范围至少应有一个列车安全制动距离的重叠。该应答器组设置在闭塞 分区入口处，同时也是列车的绝对定位点。此类应答器组之间互相链接。， 3 5 0 k m h 高速铁路数据存储应答器的设置原则与既有2 0 0 k i n h 既有线 不同点是：由于3 5 0 k m j h 高速铁路列车速度的提高，需存储更长线路的线 路数据，但考虑到高速线路变坡点将大大少于既有提速线路，所以一般情 况下，一个应答器的容量可以满足系统的存储需要。 5 为减小列车在区间走行时的距离累积误差，在两个应答器组之间的 闭塞分区入口处增加设置单个的无源应答器。该应答器的设置同时也是兼 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 容c t c s3 级的需要，因为在c t c s3 级系统中，列车每通过一个闭塞分区 的应答器需要与无线闭塞中心进行呼叫应答。 单一功能的定位应答器是既有提速线路所没有的。该应答器的设置为 消除列车的距离累计误差，可提高列车的控制精度，对司机操作和系统工 作没有影响。 图2 - 93 5 0 k m h 高速铁路应答器配置示意图 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 第3 章应答器用户报文 研究应答器用户报文的数据格式是非常重要的工作之一，车载设备要 根据该报文的定义进行数据的译码，得到与列控相关的信息，从而实现对 列车的准确控制。这就需要对需求进行详细分析和研究，充分提高编码效 率。下面将介绍应答器用户报文定义及格式。 3 1 变量定义 由于应答器的数据量很大，在使用中为了有效利用信息位，应当尽可 能统一变量的定义。应答器报文变量定义如下【2 】： 1 变量将用于对单一数据值进行编码，每一个变量只有一个含义。 2 变量可以有特殊值，它们与变量的基本含义有关，特殊值总是变量 中的最大值( 例如：1 1 1 1 1 = “未知”) 。各用的变量数值应在正常值和 特殊值之间的可变数据范围内。 3 变量的名称是唯一的，同含义的变量具有相同的名称。 4 有符号的变量数值将以“2 ”的补码形进行编码 5 1 位布尔变量总是使用。0 ”作为“假”，“1 ”作为“真”。 6 所有变量都有表3 1 之一的前缀： 表3 - 1 变量前缀 d距离 g坡道 l长度 m其它 n编号 n c等级编号 n i d识别号 q限定 v 速度 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 3 2 数据包定义 数据包是许多变量在一个单元中的组合，居于固定的数据结构。数据 包结构包括_ 二个包头：1 个唯一的包编号，信息包的位长度，方向信息，可 选的距离标尺和包含系列定义的变量的信息区【2 】。1 个数据包结构如下： 表3 - 2 数据包结构 ， 编号 n i l ) 一p a c k e t 信息包的标示码 方向 q d i r指出信息对哪个方向是有效的 长度l - p a c k e t信息包所含的数据位数 标尺 q s c a l e距离长度的分辨率 信息系列变量 数据包的定义应当注意以下几点： 1 所有当前未定义的包标示码是为将来预留的，其包定义也须遵守上 述数据结构。 2 第2 5 5 包“报文结束”是个例外，不遵守上面的规则。 3 ni t e r 之处一个或一组变量重复的次数。 4 如果ni t e r 为0 ，则后面没有变量。 5 变量反复可以存在两层嵌套。 6 在数据包中，一个变量如果根据其前面的一个限定词变量的变化是 可选的，则改变量在数据包定义中应缩进书写。 3 3 报文前导码 应答器前导码，共计占5 0 b i t s 信息位 2 】。前导码后根据需要还要加额外 的用户信息包，最后整个用户报文以。1 1 1 1 1 1 1 1 ”表示用户报文结束。 应答器前导码说明： 1 md u p 不用于a t p 设备上，a r p 不考虑md u p 得值。 2 如果接收到q 土i n k = 0 应答器报文的话，可视为应答器组以外的应 答器。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 表3 - 3 报文结构定义 序 名称变量位数说明 号 信息传送的方向 q _ u p d o w n l ( o = 车对地，1 - - - 地对车) 语言，代码版本编号 m v e r s i o n 7 ( 0 0 10 0 0 0 = v 1 0 ) 信息传输媒介 q _ m e d i a l ( 0 = 应答器、1 = 环线) 本应答器在应答器组中的位置 np i g3 ( 0 0 0 = 1 ，1 1 1 - - 8 ) 应答器组中所包含的应答器数量 nt 0 1 a l3 ( 0 0 0 = 1 ，1 1 1 = 8 ) 该应答器的前后关系关系 前md u p2( o o = 与前后均不同，0 1 = 与后一 1导 个相同，1 0 = 与前一个相同) 码 报文计数器( 0 2 5 4 ) m m c o u n t 8( 2 5 5 - - 报文适应同一组的 所有应答器) 地区编号 n i dc1 0( 高7 位= 电务段编号， 低3 位= 段内分区) 应答器编号 n i db g1 4 ( 高6 位= 车站编号， 低8 位= 应答器编号) 应答器( 组) 的链接关系 q - l i n k 1( o = 没有链接关系， 1 = 有链接关系) 用户信长报文为7 7 2 位， 27 7 2 息包短报文为1 5 2 位 信息 3 8= 1 1 1 11 1 1 1 ，表示信息帧结束 结束 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 3 4 报文用户信息包 每一个应答器中的用户信息包是根据实际应用的需要由1 个或几个不 同的信息模块组合而成。信息模块有应答器的链接信息、坡度信息、线路 速度信息、等级转换信息、特殊区段信息、调车危险信息、c t c s 数据信息、 轨道区段信息、临时限速信息、区间反向运行信息和大号码道岔信息1 1 种 信息。下面介绍每种信息模块的详细报文定义【2 】。 3 4 1 用户信息模块 1 应答器链接信息 应答器连接信息模块的设定如表3 4 所示。 表3 4 应答器的链接定义 序 变量名位数说明 号 n i dp a c k e t8信息包标识码( 0 0 0 00 1 0 1 b ) 验证方向 q _ d i r 2( 0 0 = 反向，0 1 = 正向， l 1 0 = 双向，1 1 = 备用) l _ p a c k e t 1 3信息包位数 距离长度的分辨率 q _ s c a l s 2 ( 0 0 = 1 0 c m ，0 1 = l m ，1 0 = 1 0 m ) 到下一个链接应答器( 组) 的 2dl i n k1 5 距离 下一个链接应答器( 组) 与前 q e w c o u n t r y 1一个的地区关系 ( 0 = 相同，1 = 不同) n i dc 1 0 地区编号 v 应答器( 组) 编号 n i db g 。 1 4 ( 下一个应答器) 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 7 页 列车通过被链接应答器( 组) q 上i n k o r i e n t a t i o n l时的运行方向 。 ( o = 反向，1 = 正向) 当链接失败时，a t p 采取的措施 q - l i n k r e a c t i o n 2( o o = 紧急制动，0 1 = 常用制动， 1 0 = - 没有反应，1 1 = 备用) 链接距离允许的安装偏差 q i n k a c c 6 ( o , - - 一= l - 6 3 m ，分辨率= i r a ) ni t e r5包含链接应答器( 组) 的数量 到下一个链接应答器( 组) 的 dl i n k ( k )1 5 距离增量 下一个链接应答器( 组) 与前 q - n e w c o u n t r y ( k ) l 一个的关系 ( 0 = 相同，l = 不同) n i d _ c ( k ) 1 0地区编号 3 应答器( 组) 编号 n i d _ b g ( k ) 1 4 ( 下一个应答器组) q - l i n k o r i e n t a t i o n 1 链接应答器( 组) 被列车通过 ( 1 0( o = 反向，l = 正向) 当链接失败时，a t p 采取的措施 q - l i n k r e a c t i o n ( k ) 2( o o = 紧急制动，0 1 = 常用制动， 1 0 = 没有反应，1 1 = 备用) 链接距离允许的安装偏差 q - l r n k a c c ( k ) 6 ( 0 4 = 6 3 m ，分辨率= l m ) 应答器链接信息编码原则： 1 信息内涉及行车安全的应答器( 组) 之间应建立链接关系。 2 一个应答器( 组) 应于同一运行方向连续两个相邻应答器( 组) 建 立链接关系。 3 当出站信号机不设置应答器( 组) 且该股道不存在直股发车进路条 件时，接车进路可没有链接的应答器( 组) 。 4 当出站信号机不设置应答器( 组) 但接车进路股道存在直股发车进 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 8 页 路条件时，进站信号机处应答器( 组) 应于直股发车进路连续连个相邻应 答器( 组) 建立链接关系。该链接关系仅在直股发车时有效。 5 当两个相邻且数据冗余的链接应答器( 组) 失去链接关系时，列车 运行应不受影响，“ql i n k r e a c t i o n ”：没有反应。 2 坡度信息 坡度信息模块的设定如表3 5 所示。 表3 5 坡度信息定义 序 变量名位数说明 号 n i d _ p a c k e t 8 信息包标识码( o o o l0 1 0 1 b ) 验证方向、 q _ d i r 2( o o = 反向，0 1 = 正向， l 1 0 = 双向，l l = 备用) l p a c k e t 1 3 信息包位数 。 距离长度的分辨率 q _ s c a l e 2 ( 0 0 = 1 0 c m ，0 1 = i m ，1 0 = - 1 0 m ) d _ g r a d i e n t 1 5到新定义的坡度距离 qg d i r l 坡度识别( 0 b ：下坡或平坡) 2安全坡度 ga8 ( 分辨率= l ，最大= 2 5 4 0 ) 一 ( 2 5 5 = 非数字值，告知当前坡道 ， 的描述在d _ g r a d i e n t ( n ) 结束) ni t e r5 包含坡度变化点的数量 d _ g r a d i e n t ( k ) 1 5 到下一个坡度变化点的距离增量 3坡度识别 q _ _ g d i r ( k ) l ( o = 下坡或平坡，l = 上坡) 安全坡度 ga ( k )8 ( 分辨率= l 炳，j 歉= 2 5 4 o ) 应答器线路坡度数据应以线路实际的坡度数据为依据，经按如下原则 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 9 页 取整、合并后应答器线路坡度数据存入应答器。 1 坡度信息距离分辨率为l m ( 变坡点误差为5 m ) ，坡度分辨率1 o 。 2 实际坡度数据分辨率不为1 o 的，应按1 o 分辨率向安全侧取整。 3 每个坡长 4 0 0 m 且坡度值相差 6 的一组相邻上坡或下坡线路坡 度数据可合并。 4 应答器“线路坡度”报文中的第一组数据定义为：以本应答器为起 点至列车运行前方第一个线路坡度变化点间的线路坡度参数， “dg r a d i n t ”= o ；跌入数据定义为：从第一个线路坡度变化点至列车运 行前方第二个线路坡度变化点间的线路坡度参数，其他以此类推；以“g _ a ” = 2 5 5 表示对坡道的描述结束。 3 线路速度信息 线路速度信息编码原则： 1 应答器“线路速度”报文中的第一组数据定义为：以本应答器为起 点至列车运行前方第一个线路允许速度变化点间的线路速度参数， “ds t a t i c ”= o ；第二组数据定义为：从第一个线路允许运行速度变化点 至列车运行前方第二个线路允许运行速度变化点间的线路速度参数，其他 以此类推；以“vd i f f ”= 1 2 7 表示对线路速度的描述结束。 2 同一线路区段对于某些特殊列车可有不同的列车允许运行速度。如 无特殊列车速度要求，应答器“线路速度”报文中“饱含列车类型的数量” 一项内容为“0 ”，“n cd i f f ”、“vd i f f ”，项内容取消。 3 当列车由一个允许运行速度高的线路区段进入一个允许运行速度地 的线路区段时，该线路区段允许运行速度对列车尾部有效。 表3 6 线路速度信息定义 序 变量名位数说明 号 1n 1 1 ) p a c k e t8 信息包标识码( 0 0 0 11 0 11 b ) 验证方向 q - d i r 2( o o ：反向，0 1 = 正向， 1 0 = 双向，1 1 = 备用) 啦c k e t 1 3信息包位数 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 0 页 距离长度的分辨率 q _ s c a l e 2 ( 0 0 = l ( ) c m ，0 1 = l m ，1 0 = 1 0 m ) 2 d l e v e l t r 1 5到等级转换定的距离 线路最大允许列车运行速度 vs 1 a t i c7 ( 分辨率= 5 k m h ) 允许运行速度对车头、车尾的有效性 q - f r o n t l( o = 尾有效，如：进入升速区段； 1 = 头有效，如：进入降速区段) ni t e r5包含速度变化点的数量 列车类型 t q c _ d i f f ( n ) 4 ( 0 0 0 0 - - 主动摆式，0 0 0 1 = 被动摆式， 0 0 1 0 = 对交叉风敏感的) 列车最大允许运行速度 ( 分辨率= 5 k n v l a ) v _ d i f f ( n ) 7 ( 1 2 7 = 非数字值，当前线路速度的描 述在d _ s t a t i c ( k ) 中结束) ni t e r5包含速度变化点的数量 d _ s t a t i c ( k ) 1 5到下一个速度变化点的距离 线路列车最大允许运行速度 ( 分辨率= 5 k m h ) v s t a t i c 。 7 ( 1 2 7 = 非数字值，当前线路速度的描 述在d _ s t a t i c 中结束) 允许运行速度对车头尾的有效性 3 q r o n t ( k ) 1 ( 0 = 尾有效，如：进入升速区段：l = 头有效，如：进入降速区段) n j t e r ( k ) 5包含列车类型的数量 列车类型 n c _ d i f f 仅m ) o( 0 0 0 0 = 主动摆式，0 0 0 1 = 被动摆式， o o l o = 对交叉风敏感的) 列车最大允许运行速度 v i f f o ( ，m ) 0 ( 分辨率= 5 k i n h ) 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 l 页 4 等级转换信息 等级转换信息模块的设定如表3 7 所示。 表3 - 7 等级转换信息定义 序 变量名位数说明 号 n i dp a c k e t8 信息包标识码( o o l o1 0 0 1 b ) 验证方向 q _ d i r 2( o o = 反向，0 1 = 正向， l 1 0 = 双向，i i = 备用) l _ p a c k e t 1 3信息包位数 距离长度的分辨率 q s c a l e 2 ( 0 0 = 1 0 c m ，0 1 = i m ，1 0 = 1 0 m ) d l e v e l t r 1 5到离等级转换点的距离 转换的等级 。 ( 0 0 0 = 0 级，0 0 1 ：0 0 1 = 1 级， m _ l e v e l t r 3 0 1 0 = 2 级，0 1 1 = 3 级， 2 1 0 0 = 4 ，1 0 1 1 i 、飞1 4 3 0 ) c t c s - 0 1 2 轨道电路信息码序定义 n i ds 盯讧8( 0 0 0 00 0 0 1 b = 叫l ，l 3 l 3 l 2 i ，l u u - t r i ， 0 0 0 00 0 l o b = u - l 5 l l 2 l l u 。l u 2 u - h u ) l a c k l e v e l t r 1 5 等级转换预告区段长度 ni t e r5包含等级转换点的数量 转换的等级 m _ l e v e l t r ( k ) 3( 0 0 0 = 0 级，0 0 1 = 0 0 1 = 1 级，0 1 0 = 2 级， 0 1 1 = 3 级，1 0 0 = 4 ，1 0 1 = t v m 4 3 0 ) 3 c t c s 0 1 2 轨道电路信息码序定义 n i d _ s t m ( k ) 8( 0 0 0 00 0 0 i b = 1 s - t 5 l 4 椰- u l 2 山l u 刖制u ， 0 0 0 00 0 1 0 b = l 5 l 5 * u l 2 山l u l u 2 山书u ) l - a c k l e v e l t r ( k ) 1 5等级转换预告区段长度 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 2 页 线路速度信息编码原则： 卜 一c t c s - 2 二互丌严1 歹 f 1 f 图5 - i 等级转换应答器示意图 1 列控系统级间转换应在区间列车较少使用制动的区段进行，转换区 段设预告点应答器( 2 ) 或( 4 ) 和执行点应答器( 3 ) 。 2 执行点应答器( 3 ) 应设置在信号机或信号点处( 一般建议设在区间第 一架通