简析轨旁电子单元切换设计

王 鑫 丁 欢 王国英

(1.中铁二十一局集团电务电化工程有限公司，兰州 730000 2．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；3．北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心，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传输的安全传输系统，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切换设计部分。

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Fig.1 System boundary and interface of lineside electronic unit

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：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、输出、监测、采集和切换模块等组成。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 Structure diagram of LEU system

5 LEU切换模块主要功能

5.1 模块结构及主要功能

LEU 切换模块结构示意如图3 所示。

图3 LEU切换模块结构示意图Fig.3 Structure diagram of LEU switching module

切换模块主要完成以下功能。

1）根据双系状态切换LEU 输出。

2）当双系LEU 的控制板均OK 时，切换模块优先输出A 系。

3）当LEU 由A 系切换到B 系后，即使A 系恢复，也不允许由B 系切回到A 系；除非B 系故障。

5.2 切换模块设计组成

5.2.1 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。

5.2.2 切换模块的描述与设计

切换模块可以接收动态的控制信号；可以接收LEU 设备双系的控制信号，并将接收的控制信号对外给予显示；切可以对LEU 设备双系输出进行互锁设计。

5.2.3 切换输出指示硬件设计

切换模块将LEU 设备的双系状态进行指示设计；对LEU 设备正在输出的一系状态进行指示设计。

5.2.4 切换输出设计

切换模块对LEU 设备4 路输出通道同时进行切换输出；对LEU 设备输出无延时；对LEU 设备输出无能量衰减。

5.2.5 切换输出状态回送设计

切换模块对LEU 设备输出状态进行动态回送；动态回送信号分别给到LEU 设备的双系。

5.2.6 切换模块延时设计

切换模块对LEU 设备一系进行延时设计，保证LEU 设备在双系均正常的情况下，优先输出一系。

5.2.7 切换模块信号防护设计

切换模块对LEU 设备的输入和输出控制信号进行热插拔等防护设计。

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。