简析轨旁电子单元输出设计

宋科成 王 鑫 丁 欢 王国英

（1.中国铁道科学研究院研究生部，北京 100081；2.中铁二十一局集团电务电化工程有限公司，兰州 730000；3.北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070）

1 概述

应答器传输系统（Balise Transmission Subsystem，BTS）是一种基于点式信息的安全传输系统，实现轨旁设备或地面与车载设备之间的安全信息传输。应答器传输系统包括应答器传输模块（Balise Transmission Module，BTM）及车载天线单元（Antenna Unit，AU）、有源应答器（Controlled Balise）和无源应答器（Fixed Balise）、地面轨旁电子单元（Landside Electronic Unit，LEU）3个基本组成部分。

安装在轨道中央的应答器自身不需要外加电源，在列车运行期间，BTM通过天线单元AU不断向地面辐射能量，应答器接受到天线单元辐射的功率而工作，将内部的编码信息或轨旁电子单元的编码信息发送给车载天线AU，车载天线将接收到的上行链路信号传输给BTM，BTM将接收到的数据发送给车载控制核心。

本文着重介绍轨旁电子单元的输出设计部分。

2 轨旁电子单元主要功能

轨旁电子单元的主要功能如下:

1）根据接收到的输入信号（开关量或通信数据），进行报文选择或从通信数据中提取报文，最终生成符合C接口要求的信号，向有源应答器发送；

2）当输入接口故障时，能输出默认报文；

3）轨旁电子单元有监测、记录与维护功能。

3 轨旁电子单元系统边界

轨旁电子单元系统边界及接口如图1所示。

图1 轨旁电子单元系统边界及接口示意图Fig.1 Schematic diagram of LEU system boundaries and interfaces

轨旁电子单元包含如下接口:

接口C:轨旁电子单元与有源应答器之间的信息传输接口，从功能上分为C1、C6和C4三个子接口；

接口S:轨旁电子单元与列控中心或其他外部设备之间的接口，作为上行链路信息的数据输入；

电源接口:为轨旁电子单元设备供电；

监测接口:轨旁电子单元通过监测接口与监测设备连接，向监测设备报告运行过程中的关键信息；

维护接口:轨旁电子单元可通过安全相关维护接口对LEU进行安全相关配置操作；可通过非安全相关维护接口对LEU进行记录读取、监测、参数配置等非安全相关操作。

4 轨旁电子单元系统结构

LEU设备主要由处理模块、输出模块、监测模块、采集模块、切换模块组成。根据应用要求及输入接口形式，LEU可选择不同的模块组合。

LEU系统结构示意如图2所示。

图2 LEU系统结构示意图Fig.2 Schematic diagram of LEU system structure

5 LEU输出模块主要功能

5.1 模块结构及主要功能

LEU输出模块结构示意如图3所示。

图3 LEU输出模块结构示意图Fig.3 Schematic diagram of LEU output module

输出模块主要完成如下功能:

1）输出模块完成C1编码并送至耦合端；

2）输出模块可以监测C接口信号的输出状态；

3）输出模块可以对C接口信号进行隔离采样。

5.2 输出模块设计组成

1）电源模块的描述与设计

电源模块设计分隔离和非隔离两种。隔离设计采用电源模块；非隔离设计采用低压差稳压电路LDO。

2）C接口信号生成电路设计

不同路之间的C接口信号设计要相对独立，避免信号串扰；

C接口信号生成电路的电源、非平衡信号和平衡信号之间要进行隔离设计；

C1信号的编码设计采用硬件编码方式；C1信号的输出可控；

输出模块对C接口信号输出要进行监测，若出现短路情况，应进行防护，以保护输出模块不受损伤；短路恢复后，输出模块可继续正常工作；

C6信号生成电路设计通过波形变换，推挽驱动等实现；

C4信号生成电路为可选功能设计。

3）C接口信号隔离采样设计

C接口信号隔离采样设计通过变压器和互感器实现。

4）输出模块输入输出防护设计

输出模块输出防护设计通过在信号线上串接电阻来实现，输出模块输入防护设计通过对信号线上下拉处理来实现。

6 现场应用

该产品目前已经通过SIL4安全认证、欧洲TSI互联互通认证、CRCC认证，并在白乌现场进行了试验。

[1]中华人民共和国铁道部.科技运[2004]114号 应答器技术条件（暂行）[S].北京:中华人民共和国铁道部，2004.

[2]陈光武,范多旺,魏宗寿.全电子联锁系统轨旁电子单元的研究[J].兰州交通大学学报，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]赵志熙.车站信号控制系统[M].北京:中国铁道出版社，1998.

[4]何梅芳.TYJL-Ⅱ型车站计算机联锁系统、TYJL-TR9型容错计算机联锁系统[J].中国铁道科学，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]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员.GB/T24338.5-2009 轨道交通 电磁兼容 第4部分:信号和通信设备的发射与抗扰度[S].北京:中国标准出版社，2009.

[6]中华人民共和国铁道部.TB/T3074-2003 铁路信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件[S].北京:中国铁道出版社，2003.

[7]杨舒音.CTCS-2点式应答器传输模块的设计与应用[J].铁路通信信号工程技术，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点式应答器系统－LEU与可变信息应答器的研究[D].成都:电子科技大学，2008.