簡析軌旁電子單元切換設(shè)計(jì)

王 鑫 丁 歡 王國英

(1.中鐵二十一局集團(tuán)電務(wù)電化工程有限公司，蘭州 730000 2．北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070；3．北京市高速鐵路運(yùn)行控制系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100070)

1 概述

應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)（Balise Transmission Subsystem，BTS）是一種基于點(diǎn)式信息傳輸?shù)陌踩珎鬏斚到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)軌旁設(shè)備或地面與車載設(shè)備之間的安全信息傳輸。應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)包括應(yīng)答器傳輸模塊（Balise Transmission Module，BTM）及車載天線單元（Antenna Unit，AU）、有源應(yīng)答器（Controlled Balise）和無源應(yīng)答器（Fixed Balise）、地面軌旁電子單元（Landside Electronic Unit，LEU）3 個(gè)基本組成部分。

安裝在軌道中央的應(yīng)答器自身不需要外加電源，在列車運(yùn)行期間，BTM 通過天線單元AU 不斷向地面輻射能量，應(yīng)答器接受到天線單元輻射的功率而工作，將內(nèi)部的編碼信息或軌旁電子單元的編碼信息發(fā)送給車載天線AU，車載天線將接收到的上行鏈路信號(hào)傳輸給BTM，BTM 將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給車載控制核心。

本文著重介紹軌旁電子單元的切換設(shè)計(jì)部分。

2 軌旁電子單元主要功能

軌旁電子單元的主要功能如下：

1）根據(jù)接收到的輸入信號(hào)（開關(guān)量或通信數(shù)據(jù)），進(jìn)行報(bào)文選擇或從通信數(shù)據(jù)中提取報(bào)文，最終生成符合C 接口要求的信號(hào)，向有源應(yīng)答器發(fā)送；

2）當(dāng)輸入接口故障時(shí)，能輸出默認(rèn)報(bào)文；

3）軌旁電子單元有監(jiān)測、記錄與維護(hù)功能。

3 軌旁電子單元系統(tǒng)邊界

軌旁電子單元系統(tǒng)邊界及接口如圖1 所示。

圖1 軌旁電子單元系統(tǒng)邊界及接口Fig.1 System boundary and interface of lineside electronic unit

軌旁電子單元包含如下接口。

接口C：軌旁電子單元與有源應(yīng)答器之間的信息傳輸接口，從功能上分為C1、C6 和C4 三個(gè)子接口。

接口S：軌旁電子單元與列控中心或其他外部設(shè)備之間的接口，作為上行鏈路信息的數(shù)據(jù)輸入。

電源接口：電源接口為軌旁電子單元設(shè)備供電。

監(jiān)測接口：軌旁電子單元通過監(jiān)測接口與監(jiān)測設(shè)備連接，向監(jiān)測設(shè)備報(bào)告運(yùn)行過程中的關(guān)鍵信息。

維護(hù)接口：軌旁電子單元可通過安全相關(guān)維護(hù)接口對(duì)LEU 進(jìn)行安全相關(guān)配置操作；可通過非安全相關(guān)維護(hù)接口對(duì)LEU 進(jìn)行記錄讀取、監(jiān)測、參數(shù)配置等非安全相關(guān)操作。

4 軌旁電子單元系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

LEU 設(shè)備主要由處理、輸出、監(jiān)測、采集和切換模塊等組成。根據(jù)應(yīng)用要求及輸入接口形式，LEU 可選擇不同的模塊組合。

LEU 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖2 所示。

圖2 LEU系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Structure diagram of LEU system

5 LEU切換模塊主要功能

5.1 模塊結(jié)構(gòu)及主要功能

LEU 切換模塊結(jié)構(gòu)示意如圖3 所示。

圖3 LEU切換模塊結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Structure diagram of LEU switching module

切換模塊主要完成以下功能。

1）根據(jù)雙系狀態(tài)切換LEU 輸出。

2）當(dāng)雙系LEU 的控制板均OK 時(shí)，切換模塊優(yōu)先輸出A 系。

3）當(dāng)LEU 由A 系切換到B 系后，即使A 系恢復(fù)，也不允許由B 系切回到A 系；除非B 系故障。

5.2 切換模塊設(shè)計(jì)組成

5.2.1 電源模塊的描述與設(shè)計(jì)

電源模塊設(shè)計(jì)分隔離和非隔離兩種；隔離設(shè)計(jì)采用電源模塊；非隔離設(shè)計(jì)采用低壓差穩(wěn)壓電路LDO。

5.2.2 切換模塊的描述與設(shè)計(jì)

切換模塊可以接收動(dòng)態(tài)的控制信號(hào)；可以接收LEU 設(shè)備雙系的控制信號(hào)，并將接收的控制信號(hào)對(duì)外給予顯示；切可以對(duì)LEU 設(shè)備雙系輸出進(jìn)行互鎖設(shè)計(jì)。

5.2.3 切換輸出指示硬件設(shè)計(jì)

切換模塊將LEU 設(shè)備的雙系狀態(tài)進(jìn)行指示設(shè)計(jì)；對(duì)LEU 設(shè)備正在輸出的一系狀態(tài)進(jìn)行指示設(shè)計(jì)。

5.2.4 切換輸出設(shè)計(jì)

切換模塊對(duì)LEU 設(shè)備4 路輸出通道同時(shí)進(jìn)行切換輸出；對(duì)LEU 設(shè)備輸出無延時(shí)；對(duì)LEU 設(shè)備輸出無能量衰減。

5.2.5 切換輸出狀態(tài)回送設(shè)計(jì)

切換模塊對(duì)LEU 設(shè)備輸出狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)回送；動(dòng)態(tài)回送信號(hào)分別給到LEU 設(shè)備的雙系。

5.2.6 切換模塊延時(shí)設(shè)計(jì)

切換模塊對(duì)LEU 設(shè)備一系進(jìn)行延時(shí)設(shè)計(jì)，保證LEU 設(shè)備在雙系均正常的情況下，優(yōu)先輸出一系。

5.2.7 切換模塊信號(hào)防護(hù)設(shè)計(jì)

切換模塊對(duì)LEU 設(shè)備的輸入和輸出控制信號(hào)進(jìn)行熱插拔等防護(hù)設(shè)計(jì)。

6 現(xiàn)場應(yīng)用

該產(chǎn)品目前已經(jīng)通過SIL4 安全認(rèn)證、歐洲TSI互聯(lián)互通認(rèn)證、CRCC 認(rèn)證，并在白烏現(xiàn)場進(jìn)行了試驗(yàn)。