有源应答器报文自动生成方法的设计与研究

臧一佩，开祥宝，鲁剑峰，郭 伟，钱金龙

（1.中国铁道科学研究院 研究生部，北京 100081；2.中国铁道科学研究院 通信信号研究所，北京 100081）

计算机与通信信号

有源应答器报文自动生成方法的设计与研究

臧一佩1，开祥宝2，鲁剑峰2，郭 伟2，钱金龙2

（1.中国铁道科学研究院 研究生部，北京 100081；2.中国铁道科学研究院 通信信号研究所，北京 100081）

有源应答器报文是列控中心的重要组成部分，本文针对有源应答器报文编制过程中遇到的困难，对报文的编制方式进行深入的研究，并介绍了一种报文的自动生成方法，以此来提高报文的编制效率，并加入关键数据校核模块，对列控基础数据中的主要内容进行校验，来提高报文编制的准确率，并减少人为造成的错误。

列控中心；应答器；有源应答器；报文

高速铁路已在我国被广泛推广，列车控制（以下简称：列控）中心是高速铁路信号系统主要组成部分，其软件发布周期与线路开通时间密切相关。列控中心为了满足高速铁路所需的运算效率，一般采用预存有源应答器报文的方式。车站列控中心根据临时限速设置、站内进路状态、轨道区段占用状态、区间闭塞方向以及落物防护区段报警等信息生成（或选择）有源应答器报文，通过电子单元（LEU）将所选报文传至相应的有源应答器，因此，有源应答器报文编制的效率和准确率直接影响列控中心软件的发布周期。传统的报文编制方法，需要手工介入多，造成工作量大，易造成人为错误，且编制周期长，已不能满足当今高速铁路工程大规模建设的需要。加之列控中心投入使用之前需要对基础数据不断地修改，造成列控中心报文多次修改，由于人为疏忽造成错误的概率极大增加，且需要消耗大量的人力成本。在这种情况下，对传统的报文生成方法进行优化是十分必要的。

本文对有源应答器报文的编制方式进行了深入的研究，提出了一种报文自动生成的方法，并在工程实际中对该方法进行了全面的验证。

1 应答器报文概述

CTCS-2级列控系统主要地面设备及其关系结构如图1所示。

图1 CTCS-2级列控系统主要地面设备及其关系结构

CTCS-2级列控系统是基于点式应答器和轨道电路传输列车运行控制信息的点-连式系统。CTCS-2级列控系统包括地面设备和车载设备。轨道电路和车站电码化设备传输连续列控信息，点式应答器和车站列控中心传输点式列控信息。

应答器的上行链路信号是由用户信息通过BCH编码生成应答器报文，再以2FSK方式被调制而生成的。应答器平时处于休眠状态，当列车通过地面应答器时，发送27 MHz的能量激活应答器，应答器向车载天线发送上行链路信号，车载天线将接收到的上行链路信号传给应答器传输模块（BTM），由其对上行链路信号进行解调、译码，恢复成原始用户信息。

车载设备根据地面提供的动态信息、线路静态参数、临时限速信息及有关列车数据, 生成控制速度和目标-距离模式曲线，监督列车运行安全运行。

应答器报文主要分为两种。

（1）无源应答器报文：固定存储在无源应答器中，内容主要包括：线路速度、线路坡度、特殊区段信息、文本信息、里程信息、等级切换、轨道电路参数等信息。

（2）有源应答器报文：正常工作情况下，由车站列控中心生成，主要内容包括：应答器链接、线路速度、轨道参数、临时限速等信息，除此之外，有源应答器和轨旁电子单元LEU中还分别存储了一条默认报文。

有源应答器报文以传输线路动态信息为主，如：站内接发车进路的信息以及临时限速信息，因此，能将CTC下达的临时限速信息传递给车载设备。无源应答器报文以传输线路静态信息为主。以下对有源应答器报文的生成进行详细研究。

2 有源应答器报文的自动生成

2.1 有源应答器报文分析

有源应答器报文的信息来自于设计单位提供的列控工程数据表，列控工程数据表包括：进路信息数据表、应答器位置表、信号点及轨道区段数据表、线路速度表、线路坡度表、线路里程断链明细表等。

列控工程数据表以Excel文件格式保存和发布。Excel格式虽便于查看，但由于格式开放、无输入类型检查，在设计中极易引入编辑错误。用户数据表各子表之间存在一定的关联，多处都有对同一对象或同一属性的描述信息，必须对相关信息进行校核，否则，错误和安全隐患将扩散到应答器报文中。

有源应答器报文由帧标志（包头50 bit）、用户数据包（722 bit）和报文结束标志（ETCS-255，8 bit）构成，772 bit用户数据由应答器链接包、轨道区段包、线路速度包、临时限速包等信息构成。

有源应答器报文根据进路类型的不同，又可以分为：侧线接发车报文和正线接发车报文，两者内容存在一定的差异。

2.1.1 侧线接发车报文组成

（1）应答器链接[ETCS-5]：侧线接车-1应该链接到进路末端出站信号机对应的应答器，侧线接车-2和侧线接车-3应该连接到对应的出站口位置的应答器；侧线发车进路均需要链接到出站口对应的应答器。

（2）轨道区段[CTCT-1]：侧线接车-1应该描述对应进路上的轨道区段信息，侧线接车-2和侧线接车-3除需要描述对应进路上的轨道区段信息外，还需要描述对应出站口外一个制动距离的线路轨道区段信息；侧线发车进路要描述站内对应进路的轨道区段信息，再加上出站口外一个制动距离的轨道区段信息。

（3）线路速度[ETCS-27]：需要描述轨道区段包中描述的线路的速度信息。

（4）临时限速[CTCS-2]：侧线接车-1覆盖范围是从进站口应答器开始至进路末端并延伸80 m，侧线接车-2和侧线接车-3覆盖范围是从进站口应答器开始至出站口应答器再加80 m。

2.1.2 正线接发车报文组成

（1）应答器链接[ETCS-5]：本进站应答器至区间第一架通过信号机范围内的所有应答器。

（2）临时限速[CTCS-2]：本进站应答器开始至下一个车站出站口（中继站第2个有源应答器），加8个闭塞分区的范围，再加上100 m，还需要加上设置的100 m的45 km/h限速区。

可知，车站进路不同与其对应的有源应答器报文的组成也将有所区别，各个包的内容也有差异。因此，需要考虑所有可能的进路情况，并根据相应的进路，以及各限速等级编制对应的报文，这也是自动生成系统需要解决的主要问题。

2.2 有源报文自动生成的实现

报文自动生成系统针对侧线报文和正线报文内容的不同，依据进路信息数据表提供的进路信息为基础，将正线报文和侧线报文分开处理，分别生成侧线报文和正线报文，最后再将两者组合到一起，形成一个完整站场的报文。

有源应答器报文自动生成系统的功能结构，如图2所示。

图2 有源应答器报文自动生成系统的功能结构图

将用户数据表导入系统之后，系统的数据分析模块会对数据格式，以及主要数据的一致性进行判断，若存在不符合常规的数据则进行提示，由人工判断数据的合理性。图3为人工进行线路信息配置的界面。图4为协议组帧模块数据处理流程。

图3 系统数据配置界面

系统依据已经处理好的数据，以及人工进行的配置，生成车站数据模板，将车站数据模板再次读入系统，经过协议组帧模块处理，输出车站报文，并能够通过报文内容显示模块查看生产的报文。图5为系统对有源应答器报文显示的界面。

图4 协议组帧模块数据处理流程

编码流程生成的有源应答器报文有长帧和短帧两种格式，长帧为1 023 bit，表示为[b1022b1021…b1b0]；短帧为341 bit ，表示为[ b340b339…b1b0]。其编码前的用户信息长度：长帧为830 bit，短帧为210 bit 。最后经过对用户信息进行加扰和整形形成用户报文。

车站数据模板是依据用户数据表生成的，其在报文编译过程中，属于中间过程，包含车站进路的所有信息，当基础数据进行局部范围的修改时，可以根据数据修改的内容来对车站数据模板中的数据进行相应的修改，由于，车站数据模板中的数据不存在重复项，因此，对每一项数据仅需修改一次，缩短了数据修改的工作量，极大的降低了由于人为疏忽，而造成错误的可能性。

3 结束语

本文主要针对有源应答器报文的自动生成方法进行深入研究，采用软件自动化技术，对列控工程数据进行处理，生成报文，由于能够输出车站数据模板这一中间过程，在基础数据进行部分修改的时候，只需对车站数据模板进行相应的修改，无需再将数据重新导入并对导入的数据进行处理，给报文的修改带来了极大的方便。固定数据位的数值检测功能，极大地降低了由于人为疏忽导致错误的概率。经过实际工程的验证表明，该系统对提高列控中心报文编制效率，减少报文修改工作量，降低报文错误率方面具有显著作用。

图5 报文内容显示界面

[1] 铁道部科学技术司.科技运[2010]136号CTCS-2级列控系统应答器应用原则V2.0[S].北京：铁道部科学技术司.

[2] 铁道部科学技术司.科技运[2010]138号列控中心技术规范[S]. 北京：铁道部科学技术司.

[3] 铁道部科学技术司.科技运[2008]151号客专临时限速技术规范[S]. 北京：铁道部科学技术司.

[4]肖 甜，赵会兵.欧洲应答器编码策略的安全性研究[J].铁道学报，2008（2）：127-13.

责任编辑 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， 硕士研究生； 开祥宝，研究员。