应答器培训资料

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1、应答器及地面电子单元（应答器及地面电子单元（LEULEU） 目 录 1.1.CTCS2CTCS2 级系统描述级系统描述1 1 2.2.应答器及应答器及 LEULEU1 1 2.1. LEU 功能及工作原理1 2.1.1. 报文接收2 2.1.2. 逻辑控制单元2 2.1.3. 功率放大3 2.2. 应答器结构和原理3 2.2.1. 应答器结构3 2.2.2. 应答器机械特性4 2.2.3. 应答器抗杂物理能力4 2.2.4. 应答器运用环境4 2.2.5. 应答器工作原理5 3.3.数据数据8 8 3.1. 用户数据8 3.1.1. 用户数据表基本要求8 3.1.2. 用户数据表格式和填写说明

2、9 3.2. 报文10 3.2.1. 报文格式10 3.2.2. 报文编制原则12 4.4.数据写入数据写入1818 4.1. 应答器数据写入流程18 4.1.1. 设备数据单说明19 4.1.2. 数据写入20 4.1.3. 读取校核21 4.2. LEU 数据写入流程23 4.2.1. 数据写入24 4.2.2. 读取校核24 5.5.LEULEU 亮灯含义亮灯含义2626 5.1. CALE 板26 5.2. CRTE 板26 5.3. SLEB 板27 6.6.试验车检查重点试验车检查重点2828 6.1. 应答器安装28 6.2. 默认报文类型判断28 6.3. 默认报文故障分析29

3、 6.3.1. 应答器默认报文29 6.3.2. LEU 默认报文30 6.3.3. 列控中心默认报文30 7.7.应答器安装及维护应答器安装及维护3030 7.1. 应答器安装轴、角的定义30 7.2. 安装要求32 7.3. 应答器具体的安装步骤如下：34 7.4. 应答器设备的维护34 8.8.结束语结束语3535 图 索 引 图 1-1 既有线列控系统地面设备连接示意图1 图 2-1： LEU 工作原理框图2 图 2-2 天线与应答器之间的作用原理图5 图 2-3 应答器原理框图7 图 3-1：临时限速信息变量含义示意图15 图 3-2：临时限速信息管辖范围示意图16 图 3-3：反向

4、运行信息管辖范围示意图16 图 3-4：应答器数据范围示意图17 图 3-5：没有直股发车条件接车进路数据范围示意图17 图 3-6：有直股发车条件接车进路数据范围示意图17 图 3-7：由 CTCS-2 向 CTCS-1/0 转换时数据范围示意图18 图 3-8：进站口无源应答器反向数据管辖范围18 图 3-9：区间反向无源应答器数据管辖范围18 图 4-1 应答器文件结构图19 图 4-2 应答器设备数据单19 图 4-3：应答器写入界面21 图 4-4LEU 文件结构图23 图 4-5：LEU 写入界面24 图 6-1：默认报文标识示意图28 图 7-1：应答器坐标轴定义31 图 7-2

5、： 应答器安装旋转角定义31 图 7-3 应答器安装空间要求32 图 7-4 护轮轨情况下的无金属距离33 图 7-5 在轨道中的允许位置范围33 表 索 引 表 2-1 应答器抗杂物 A 级参数4 表 3-1：用户信息包结构11 表 3-2：变量明前缀及含义11 表 3-3：用户数据包（ETCS-44）与 CTCS 数据包的嵌套使用13 表 7-1 一般情况下应答器安装无金属距离要求32 表 7-2 应答器安装允许的误差33 1 1.1. CTCS2 级系统描述 S ST TMM B BT TMM C C T TC C T TD D C C S S L LE EU U 图 1-1 既有线列控

6、系统地面设备连接示意图 1）既有线 CTCS-2 级列控系统是基于轨道电路+点式应答器传输列车运行 许可信息并采用目标距离模式监控列车安全运行的列车运行控制系统（以 下简称列控系统）。系统主要由车站列控中心、轨道电路、应答器、车载 设备等构成,如图 1-1 所示。 2）车站列控中心根据进路状态、线路参数、临时限速命令等产生进路及临 时限速等相关控车信息，通过有源应答器传送给列车。 3）采用 ZPW-2000（UM）系列轨道电路，按自动闭塞、站内电码化方式， 完成列车占用检测、产生列车运行许可并连续向列车传送。 4）采用应答器，设于各进站端、出站端、区间适当位置及特殊地点，向车 载设备传输定位信

7、息、进路参数、线路参数、限速信息等。 5）列控车载设备根据地面设备提供的信号动态信息、线路参数、临时限速 信息及有关动车组信息生成控制速度和目标距离模式曲线，监控列车安全 运行。 2.2. 应答器及 LEU 2.1. LEU 功能功能及工作原理及工作原理 LEU 是故障安全型设备，为信号系统与应答器之间提供接口，主要有以下功 能： 1）接收外部发送的应答器报文并连续向应答器转发。 2）当输入通道故障或 LEU 内部有故障时，向应答器发送预先存储的默认报 文。 2 3）当有车载天线经过有源应答器上方时，LEU 不转换新的报文。 4）一台 LEU 可以同时向 4 台有源应答器发送 4 种不同的报文

8、。 5）设备自检及事件记录，并向外部设备上传。 LEU 工作原理如图 2-1 所示。 通 信 接 口 微处 理器 程序 存储 报文 存储 检测 记录 逻 辑 控 制 DBPL编码 8k正弦波生成 功率放大 功率放大 合成 输出 DBPL编码 8k正弦波生成 功率放大 功率放大 合成 输出 DBPL编码 8k正弦波生成 功率放大 功率放大 合成 输出 DBPL编码 8k正弦波生成 功率放大 功率放大 合成 输出 电源 通道1 通道2 输出1 输出2 输出3 输出4 图 2-1： LEU 工作原理框图 2.1.1.2.1.1.报文接收报文接收 微处理器通过通信接口周期性地从 TCC 接收报文，并把

9、报文传送到逻辑控制 单元，由逻辑控制单元把周期性的报文输入变为连续的报文输出。 如果由于通道故障或 LEU 内部故障，微处理器无法接收到正确的报文，此时， 便从报文存储器中选择出相应的默认报文，并传送到逻辑控制单元。 在采用透明传输模式时，报文存储器只存储 LEU 的默认报文，即对每一路输 出只存储一条默认报文。 输入通道和接口单元是双套同时工作的，即使有一路通道或接口电路发生故障， 也不会影响 LEU 与 TCC 之间的通信。 安全通信协议保证了通信的可靠性，除采用常见的编码、帧结构定义和 CRC 校验外，其最大的特点是引入时间戳概念，从而确保了通信信息的正确性、实时性、 完整性以及信息顺序

10、的正确性。 2.1.2.2.1.2.逻辑控制单元逻辑控制单元 微处理器收到报文后，把报文转储在逻辑控制单元中，逻辑控制单元相当于 发送缓冲器，以 564.48kbps 的速率把这个 1023 位的报文循环地输出。 3 逻辑控制单元中采用了现场可编程门阵列 FPGA，因此最大程度上减少了元件 数量、缩小了体积、提高了可靠性和抗干扰能力。 逻辑控制单元除输出报文数据外，还产生 C6 接口所需要的 8.82kHz 方波。 2.1.3.2.1.3.功率放大功率放大 由于 C 接口定义的报文数据 C1 和接口供电信号 C6 在频率上相差很大，需要 分别进行功率放大。 将经过放大后的 C1 和 C6 信号

11、偶合到一个变压器内，从而实现了在一对传输 线上传送两种信号。 2.2. 应答器结构和原理应答器结构和原理 2.2.1.2.2.1.应答器结构应答器结构 应答器的主要用途是向车载 ATP 控制设备提供可靠的地面固定信息和可变信 息。 应答器系统是一种采用电磁感应原理构成的高速点式数据传输设备，用于在特 定地点实现地面与机车间的相互通信。安装于两根钢轨中心枕木上的地面应答器不 要求外加电源，平时处于休眠状态，仅靠瞬时接收车载天线的功率而工作，并能在 接收到车载天线功率的同时向车载天线发送大量的编码信息。安装于机车底部的车 载天线不断向地面发送功率并在机车通过地面应答器时接收来自应答器的编码信息。

12、当列车经过无源应答器上方时，无源应答器接收到车载天线发射的电磁能量后， 将其转换成电能，使地面应答器中的电子电路工作，把存储在地面应答器中的 1023 位数据报文循环发送出去，直至电能消失（即车载天线已经离去）。 通过报文读写工具 BEPT 可以向改写无源应答器的数据报文。 通过 BEPT 可以对无源应答器存储的数据报文进行读出、校核。 有源应答器通过与 LEU 的连接，可实时改变传送的数据报文。 当与 LEU 通信故障时（接口“C”故障），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。 阿尔斯通的有源应答器和无源应答器完全相同，通过电缆及插接件与 LEU 连 接，就做为有源应答

13、器使用； 4 下面主要描述阿尔斯通应答器。 2.2.2.2.2.2. 应答器机械特性应答器机械特性 应答器由壳体（黄盒子）、电路板、灌封材料构成。壳体是玻璃纤维类材料热 压而成；电路板厚度为 3.2mm，安装在壳体内，它包含了用于发送和接收的电磁 感应耦合线圈。 应答器外部尺寸：长 480 mm 宽 350 mm 高 70 mm 重量：约 7 公斤 2.2.3.2.2.3. 应答器抗杂物理能力应答器抗杂物理能力 欧洲标准中，对应答器定义了 2 个等级的抗杂物能力，A 级和 B 级，A 级更 为严格，其指标如表 2-1 所示。 表 2-1 应答器抗杂物 A 级参数 应答器的顶层（mm） 材料规格

14、 A 级 清澈的200 水 含 0.1 %的 NaCl（重量）100 新鲜的，0300 雪 潮湿的，含 20 %的水份300 冰无孔100 道碴石头100 干燥的20 沙子 潮湿的 Wet20 不含盐50 泥浆 含盐，0.5 %的 NaCl（重量）50 赤铁矿(Fe2O3)20 铁矿石 磁铁矿(Fe3O4)20 铁尘 制动产生的铁粉10 煤尘含 8 %的硫磺10 油和油脂50 2.2.4.2.2.4. 应答器运用环境应答器运用环境 运行温度范围： -40到+70 冷却 ：自然对流 储存：-40到+70，在最后的检查和测试之后小于 5 年 5 震动：符合 EN50125-3（表 5） 抗震：根据

15、标准 EN60068-2-75，符合摆锤打桩机冲击试验，根据标准的表 格 2，最高级别是 20 J 抵抗行人踩踏以 2000 N 的最大力在安装的应答器上行走的可能性 湿度范围：根据 EN60721-3-4 表格 1，为等级 4K3 压力范围：根据 EN60721-3-4 表格 1，为等级 4K3 风：根据标准 EN60721-3-4 表 2（50m/s）等级为 4Z5 防护等级：根据标准 EN 60529，为 IP68 太阳辐射：根据 EN 60721-3-4 表 1 分类，为 4K3 生物：根据 EN 60721-3-4 表 3 分类，为 4B2 机械：根据 EN 60721-3-4 表 5 分类，为 4S4 MTBF： = 2,869.10-6/h / +40 使用年限：大于 20 年 安全：根据 EN50129，为 SIL4（电气系统） 2.2.5.2.2.5.应答器工作原理应答器工作原理 一、电磁感应的基本原理 车载天线与应答器之间是按电感耦合的原理进行工作的，如图 2-2 所示，当 能量频率30MHz 时，磁场起着主导作用，电场起着次要作用 。 图 2-2 天线与应答器之间的作用原理图 为便于分析，将矩形线圈按面积等效成圆型线圈计算。 如果被测线圈沿 X 轴方向运动，那么场强 H