应答器设备技术规范(征求意见稿)A1

应答器设备技术规范(征求意见稿)2007年7月29日1应答器设备技术规范（征求意见稿）1范围本标准规定了应答器设备基本功能、技术要求。本标准适用CTCS-1～4各级列车运行控制系统。本标准适应列车最高运行速度300km/h。2引用标准TB/T3021-2001铁道机车车辆电子装置ERTMS-EUROSIG/WP3.1.2.3/ABB007ERTMS-EUROSIG/WP3.1.2.3/ABB020ERTMS-EUROSIG/WP3.1.2.3/ABB009UnisigSubset-036v2.2.2FFFISFOREurobaliseUnisigSubset-085;TestSpecificationforEurobaliseFFFIS欧洲电信标准研究所制定的EN300330、EN300220、EN300440、EN50121、EN50122、EN50125、EN50129标准3设备功能应答器设备由地面、车载两部分设备构成。3.1地面设备应答器地面设备包括：地面无源应答器、地面有源应答器、与地面有源应答器连接的地面电子单元（LEU）。3.1.1地面应答器3.1.1.1地面应答器是一种可以发送数据报文的高速数据传输设备。3.1.1.2地面应答器应能提供上行数据链路，实现地对车的数据传输。3.1.1.3地面应答器分地面无源应答器和地面有源应答器两种类型，地面无源应答器只能发送固定的数据报文，地面有源应答器与地面电子单元（LEU）相连接时能发送实时可变的数据报文。3.1.1.4地面应答器存储的数据报文可以得到检查。3.1.1.5修改地面应答器存储的数据报文时需有严格的授权。3.1.2地面电子单元（LEU）地面电子单元（简称LEU）是一种数据采集与处理单元，当有数据变化时，LEU依据变化后的数据形成报文并送给地面有源应答器进行发送，同时LEU应具有接收外部数据报文，并向地面有源应答器进行发送的功能，即报文透明传输功能。3.1.2.1一个LEU可同时向4个地面有源应答器发送4种不同数据报文。3.1.2.2列车接近地面有源应答器时，LEU发送的数据报文应保持不变。3.1.2.3LEU应能实时监测与地面有源应答器间信息通道的状态，并及时向车站列控中心回送。当LEU与地面有源应答器通信中断时，不应产生危机行车安全的后果。3.1.2.4当外部控制条件无效或通信故障时，LEU应向有源应答器发送默认报文。3.1.2.5LEU存储的数据报文应准确无误。3.1.2.6数据报文正确存放在LEU的相应存储单元中，选择地址线时不得有误，且必须有相应的安全措施。23.1.2.7存储的数据需对随机数据错误有很好的防护，对于可能出现的数据错误应该可以被检测到并得到及时处理，以防危及行车安全。3.1.2.8存储的数据报文可以读出。3.1.2.9修改LEU存储的数据报文需有严格的授权。3.1.2.10当采用报文透明传输方式时，LEU应采取安全措施保证数据接收的正确性，并保证数据报文的时效性。3.1.3地面应答器组地面应答器按编组形式设置，组内每个地面应答器均发送一组报文，所有报文的综合定义了该地面应答器组所代表的信息含义。组内各地面应答器的信息具有关联关系。4车载设备应答器车载设备包括：车载天线和车载解码器(BTM)。车载解码器除对应答器报文进行解码还原，还包含载频发生器与功率放大器。4.1.1车载天线车载天线是一个双工的收发天线，向地面发送激活地面应答器的功率载波、接收地面应答器发送的数据报文。4.1.2车载解码器4.1.2.1车载解码器是用于对地面应答器的数据进行处理的模块，对应答器报文进行解码还原，并传送给列控车载计算机。4.1.2.2载频发生器与功率放大器用于产生激活地面应答器所需的载频能量并通过车载天线传递给地面应答器。4.1.2.3车载解码器用于对地面应答器信息的接收、滤波、数字解调与处理以及相关数据的传输。处理好的数据通过相应的接口“B”，在约定的接口协议下传送至相关的设备，如ATP设备。5数据传输图1为应答器设备的数据传输结构框图。图1数据传输结构示意图无源应答器不与接口“C”连接5.1接口“A”定义；接口“A”是地面应答器与车载天线设备间的通信接口，其接口定义对确保不同应答器设备间互联互通以及信息传输的高效、安全、可靠具有重要的意义。应答器与车载设备间的数据传输基于磁耦合原理。列控车载计算机车载天线车载解码器地面应答器地面电子单元（LEU）接口“A”接口“S”地面列控中心接口“B”接口“C”3车载天线单元将发射磁场为应答器提供能量（下行链路），当天线单元位于接触区内时，应答器接收此能量，建立工作电源，并发送数据报文（上行链路）。5.1.1应答器下行链路（车→地传输）：功率载频：27.095MHz±5KHz当频偏≥10KHz时，载波噪声-110dBc/Hz5.1.2应答器上行链路（地→车传输）：中心频率:4.234MHz±200KHz逻辑0（fL）时为3.951MHz，逻辑1（fH）时为4.516MHz。两频率变换时应保持相位连续。5.1.3应答器数据信号调制方式调制方式：FSK调制频偏:282.24KHz±5％平均数据传输速率：564.48±2.5％kbps5.1.4应答器的带内频率辐射应满足EN300330（1999-05发布）7.2.1.3表中定义的辐射要求5.1.5应答器的带外频率辐射应满足EN50121-2(CategoryC,750VDCConductorRail)第4.1节定义的辐射要求，衰减6dB。5.2接口“S”定义接口“S”是LEU与车站列控中心设备间的通信接口，LEU与车站列控中心设备间应采用RS-422、RS-485、CAN总线、以太网等方式进行连接，或采用继电器输入方式。5.2.1RS-422、RS-485串行通信5.2.1.1采用主从通信方式，LEU为从机。5.2.1.2采用双通道冗余方式5.2.1.3通信波特率：38400bps。5.2.1.4通信协议：FSFB/2（第二代现场总线故障安全通信协议）或其它故障安全通信协议。5.2.2CAN总线通信协议为：2.OB。5.2.3继电器输入接口5.2.3.1符合铁路信号设备故障安全原则的要求。5.2.3.2输入电压为直流24V。5.2.4其他总线方式。5.3接口“B”定义接口“B”为车载解码器与列控车载计算机间的通信接口，应采用RS485、CAN总线，或其他串行数据总线方式。5.3.1RS-485采用主从通信方式，车载解码器为从机。5.3.2CAN总线通信协议为：2.OB。5.3.3其他总线方式。5.4接口“C”定义接口“C”是LEU与地面有源应答器间的通信接口，它包含由LEU向地面有源应答器传输数据报文的接口“C1”、地面有源应答器回送的被激活的接口“C4”、LEU向地面有源应答器提供偏置电压的接口“C6”，这三种接口信号同在一对电缆芯线中传输。接口“C”的传输是透明的。5.4.1传输介质4采用应答器设备专用屏蔽双绞电缆，电缆主要指标如下：特性单位数值条件环路阻抗Ω/km≤19.8f=0Hz分布电容nF/km≤42.3波阻抗Ω120±5f=1.8MHz衰耗dB/100m0.8f=1.8MHz5.4.2接口“C1”5.4.2.1编码方式为双相差分电平编码，简称DBPL编码。码序码元DBPL图2DBPL编码5.4.2.2信号幅值:信号幅值（120Ω阻性负载）LEU输出端500m电缆处最小值14Vpp8.5Vpp最大值18Vpp18Vpp5.4.2.3信号波形要求接120Ω负载时，传输信号波形符合下面要求：Vnom测量处图3传输波形要求参数LEU输出端500m电缆处T0.5/564.48kHz0.5/564.48kHzTjitter60ns120nsT10.6T0.6T5V10.85Vnom0.70VnomV21.15Vnom1.15Vnom5.4.2.4地面有源应答器负载：90Ω|Z|150Ω（0.2MHz~0.6MHz）5.4.2.5平均传输速率：564.48Kbit/s平均传输速率定义为1500连续数据位的持续时间除1500。5.4.2.6平均传输速率精度：误差±200ppm5.4.2.7地面有源应答器的接收速率与地面电子单元（LEU）发送速率相同。5.4.2.8当有源应答器被激活，在接口“C1”检测不到有效信号时，发送存储的默认报文；一旦开始发送默认报文，即使接口“C1”恢复有效信号，有源应答器也一直发送默认报文。5.4.3接口“C4”当应答器被激活时，应答器产生瞬间的低输入阻抗，LEU检测到此信号后，在一定时间内不得转换输出报文。5.4.3.1持续时间200ust350us5.4.3.2应答器输入阻抗信号触发时，应答器输入阻抗（8.82kHz）:|Z|15Ω信号未触发时，应答器输入阻抗（8.82kHz）:150Ω|Z|300Ω5.4.4接口“C6”5.4.4.1信号波形及频率：正弦波，8.820KHz±0.1KHz5.4.4.2信号幅值LEU输出端500m电缆处信号幅度（170Ω阻性负载）20.0~23.0Vpp18.8~21.6Vpp5.4.4.3谐波二次谐波应-20dBc，高次谐波应-40dBc（120Ω阻性负载，0.1~1MHz）。6报文编码应答器报文编码详见ETCS应答器编/解码策略。应答器报文分长格式和短格式两种类型。6.1报文格式6.1.1编码方式：BCH循环码6.1.2校验方式：85bit循环冗余（BCH码）6.1.3同步方式：块控制首部（BCH—BlocKControlHeader）6.1.4报文码长：长格式1023bit，短格式341bit6.1.5可用码长：长格式830bit,短格式210bit6.1.6报文结构13456Sd用户报文Cb控制码Sb扰码Esb修整码BCH校验码83*11=913bit或21*11=231bit3bit12bit10bit85bit6.1.6.1用户报文：由基础数据定义的830(210)位应用报文。6.1.6.2Sd用户报文：将用户报文由每10位转换为11位后的sd用户报文6.1.6.3Cb控制码：cb=00166.1.6.4Sb扰码：生成多项式：1)(252729303132xxxxxxxh选择扰码时应遵循由小到大的原则。6.1.6.5Esb修整码：额外修正数据位，该码根据用户数据来确定。选择修整码时应遵循由小到大的原则。6.1.6.6BCH校验码：通过计算得到的校验码6.2编码过程6.2.1步骤1：将830(210)位应用报文按每10位分为一组，用一个所有位的函数替换前10位U’k-1=i0k1Uimod2106.2.2步骤2：选择12位扰码B，并对830(210)位数据加扰加扰初始状态：S=(2801775573·B)mod232h31h2h1h0u´m-1,u´m-2,...,u´0sm-1,sm-2,...,s0图4数据加扰6.2.3步骤3：将加扰后的数据每10位为一组，并查表变换为11位长的字（字母表见附录1）6.2.4步骤4：选择10位修整码6.2.5步骤5：产生85位校验码校验码定义为：b84x84+...+b1x+b0=Rf(x)g(x)[bn-1xn-1+...+b85x85]+o(x)其中多项式：f(x)、g(x)和o(x)与报文格式有关。长格式多项式：fL(x)=x10+x9+x7+x6+x4+x3+x2+x+1gL(x)=x75+x73+x72+x71+x67+x62+x61+x60+x57+x56+x55+x52+x51+x49+x46+x45+x44+x43+x41+x37+x35+x34+x33+x31+x30+x28+x26+x24+x21+x17+x16+x15+x13+x12+x11+x9+x4+x+1短格式多项式：fS(x)=x10+x8+x7+x5+x3+x+1gS(x)=x75+x72+x71+x70+x69+x68+x66+x65+x64+x63+x60+x55+x54+x49+x47+x46+x45+x447