全新一代光电复合应答器传输系统技术方案

本发明专利技术涉及轨道交通应答器传输系统，提出了全新一代光电复合应答器传输系统，包括车载设备和地面设备，其特征在于，所述地面设备包括光电复合有源应答器和光电复合地面电子单元；其中，一个或者多个光电复合有源应答器和光电复合地面电子单元之间用光电复合缆连接，光电复合地面电子单元和列控中心之间采用光纤通信。针对传统应答器传输系统地面设备存在的不足，本发明专利技术光电复合地面电子单元(O/E

【技术实现步骤摘要】
全新一代光电复合应答器传输系统


[0001]本专利技术涉及轨道交通应答器传输系统中的地面设备。

技术介绍

[0002]在当今的轨道交通系统对于人们的日常出行、货物运输有重要的作用，也面临着许多安全隐患。＂应答器传输系统＂是轨道交通系统不可缺少的一种安全保障措施，用于向列车传输线路坡度、转弯半径、倾斜角度等线路特征，临时限速信息，车站进路信息以及定位信息等列控系统必须知道的信息。
[0003]应答器传输系统是一种基于电磁耦合原理实现的地面到列车的传输系统(如图1所示)，用于在特定地点从地面向列车传送信息，它能向车载子系统发送报文信息，既可以传送固定信息，也可连接轨旁单元传送可变信息。应答器传输系统中的地面设备包括应答器和地面电子单元(简称LEU)。
[0004]应答器传输系统中的应答器分为无源应答器和有源应答器。无源应答器无需供电，用于传输应答器内部存储的固定信息；而现有的有源应答器需要通过专用高频双绞屏蔽电缆与地面电子单元(LEU)连接，它由地面电子单元(LEU)供电并提供需要发射的可变应答器报文。该现有的有源应答器电路构成如图2所示，包括C接口部分、A接口部分、以及存储和控制模块。其中，C接口部分连接地面电子单元(LEU)，接收地面电子单元(LEU)的供电信号以及报文基带信号。地面电子单元(LEU)的供电信号和报文基带信号耦合在一对差分线上进行传输，送达到有源应答器。在有源应答器中，存储单元主要存储一些固定的报文信息，在地面电子单元(LEU)与有源应答器连接出现故障时，将发送这些固定的报文信息。在有源应答器中，控制模块负责选取需要发送的报文。
[0005]应答器传输系统地面设备中的地面电子单元(简称LEU)是一种数据采集与处理单元，地面电子单元(LEU)是整个应答器传输系统中的重要组成部分，它根据外界条件的变化，选择存储在地面电子单元(LEU)中的其中一条报文传送给地面有源应答器进行发送，或将列控中心(TCC)发送的应答器报文直接向有源应答器传送，现有地面电子单元(LEU)的系统框图如图3所示，其主要功能如下：
[0006](1)报文接收
[0007]输入通道和接口单元采用冗余机制，有双套同时工作，即使有一路通道或接口电路发生故障，也不会影响地面电子单元(LEU)与列控中心(TCC)之间的通信。
[0008]微处理器通过通信接口周期性地从列控中心(TCC)接收报文，并把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变为连续的报文输出。如果通道故障或地面电子单元(LEU)内部故障，微处理器无法接收到正确的列控中心(TCC)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。
[0009]此外，采用安全通信协议保证通信的可靠性，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的正确性。
[0010](2)逻辑控制单元
[0011]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的速率将报文(如1023比特长的报文)循环地输出。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正弦波供电信号。
[0012](3)功率放大
[0013]由于C接口定义的报文数据信号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信号耦合到一个变压器内，从而实现了在一对传输线上传送两种信号。
[0014]综上，现有的应答器传输系统地面设备存在以下不足：
[0015](1)连接地面电子单元(LEU)与有源应答器的电缆是专用高频双绞屏蔽电缆，它存在价格昂贵、可靠传输距离短(中华人民共和国铁道行业标准TB/T 3485
‑
2017要求最长不超过2.5km)、传输速率低(564.48kbps)、报文传输时延大。
[0016](2)列控中心(TCC)通过通信接口(RS485/422串行接口)将报文信息发送给地面电子单元(LEU)，串行接口速率低(38.4kbps)，报文传输延时大。
[0017](3)易受雷电干扰，外在电磁干扰能影响到报文基带信号质量。
[0018](4)地面电子单元(LEU)将放大后的供电信号与报文信号耦合到专用高频双绞屏蔽电缆上传输，导致报文信号受到了供电信号的干扰，降低了系统传输的可靠性。由于供电信号频率(8.82kHz)落在报文基带信号频带(564.48kHz)内，用于滤除供电信号的带通滤波器也滤除了部分报文基带信号，降低了DBPL解码正确率。
[0019](5)由于单个地面电子单元(LEU)通常连接多个远近距离不同的有源应答器单元，多个有源应答器收到的信号质量一致性较差。距离近的有源应答器接收信号好，距离远的有源应答器接收信号差。
[0020](6)地面电子单元(LEU)至有源应答器之间为单工通信，地面电子单元(LEU)只能检测到电缆线路是否故障，而有源应答器是否正确接收到报文并不会告知地面电子单元(LEU)。

技术实现思路

[0021]本专利技术目的在于克服现有技术不足，开发了全新一代的光电复合应答器传输系统。
[0022]本专利技术技术方案如下：
[0023]全新一代光电复合应答器传输系统，包括车载设备、地面设备和列控中心，车载设备和列控中心之间通过地面设备通信，其特征在于，所述地面设备包括光电复合有源应答器和光电复合地面电子单元；其中，一个或者多个光电复合有源应答器和光电复合地面电子单元之间用光电复合缆连接，光电复合地面电子单元和列控中心之间采用光纤通信。
[0024]第一部分：光电复合有源应答器
[0025]所述光电复合有源应答器包括A接口部分，O/E接口部分，制造信息存储，报文存储以及应答器控制模块。其中，A接口部分、报文存储以及应答器控制模块，以及它们之间的功能关系皆采用了现有技术，其中A接口部分包括耦合线圈，过滤保护，27M高频接收滤波器，数据收发，A接口工作电源。
[0026]所述O/E接口部分包括：EMC防护模块，O/E接口工作电源模块，GTP接口，GTP外围接口电路，光口数据收发模块，数据提取模块，逻辑控制模块，串行接口。O/E接口部分对外连接光电复合缆，光电复合缆包括电源线与光纤。
[0027]所述EMC防护模块连接光电复合缆的电源线，作为其输入，EMC防护模块的输出与所述O/E接口工作电源模块相连，O/E接口工作电源模块为整个O/E接口部分电路供电。
[0028]光电复合缆中的光纤通过GTP外围接口电路与所述GTP接口连接，然后经由光口数据收发模块的输入/输出数据线连接到数据提取模块。
[0029]进一步的，所述光口数据收发模块包括：GTP RX模块、GTP TX模块、GTP数据存储模块和GTP数据回传模块，其中，所述GTP RX模块接收来自GTP接口的报文数据，交由GTP数据存储模块储存，报文数据通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.全新一代光电复合应答器传输系统，包括车载设备、地面设备和列控中心，车载设备和列控中心之间通过地面设备通信，其特征在于，所述地面设备包括光电复合有源应答器和光电复合地面电子单元；其中，一个或者多个光电复合有源应答器和光电复合地面电子单元之间用光电复合缆连接，光电复合地面电子单元和列控中心之间采用光纤通信。2.如权利要求1所述全新一代光电复合应答器传输系统，其特征在于，所述光电复合有源应答器包括A接口部分，O/E接口部分，制造信息存储，报文存储以及应答器控制模块；所述O/E接口部分包括：EMC防护模块，O/E接口工作电源模块，GTP接口，GTP外围接口电路，光口数据收发模块，数据提取模块，逻辑控制模块，串行接口；O/E接口部分对外连接光电复合缆，光电复合缆包括电源线与光纤；所述EMC防护模块连接光电复合缆中的电源线，作为其输入，EMC防护模块的输出与所述O/E接口工作电源模块相连，O/E接口工作电源模块为整个O/E接口部分电路供电；光电复合缆中的光纤通过GTP外围接口电路与所述GTP接口连接，然后经由光口数据收发模块的输入/输出数据线连接到数据提取模块；进一步的，所述光口数据收发模块包括：GTP RX模块、GTP TX模块、GTP数据存储模块和GTP数据回传模块，其中，所述GTP RX模块接收来自GTP接口的报文数据，交由GTP数据存储模块储存，报文数据通过GTP数据回传模块和GTP TX模块回传通信至对端，同时，该报文数据传输到数据提取模块做进一步处理；所述GTP接口通过GTP外围接口电路与光纤连接；所述数据提取模块包括三个子模块：帧校验模块、报文解码模块和差分曼彻斯特编码波形输出模块，其中：所述帧校验模块完成报文校验，检查报文正确性；所述报文解码模块执行报文解码功能，包括三个子模块：位检查模块、码字生成模块和解码输出模块；输入报文首先由位检查模块检查报文的控制位、附加位是否正确；然后由码字生成模块完成10位到11位的码字转换，生成新码字；解码输出模块将解码获得的码字输出到差分曼彻斯特编码波形输出模块；所述差分曼彻斯特编码波形输出模块执行差分曼彻斯特编码并将波形输出到串行接口；所述逻辑控制模块功能是根据操作指令分别对光口数据收发模块、数据提取模块和串行接口进行逻辑控制，逻辑控制主要内容包括使能、复位、同步。3.如权利要求1所述全新一代光电复合应答器传输系统，其特征在于，所述光电复合地面电子单元包括光信号收发原始报文模块、逻辑控制及编码模块、光信号收发编码报文模块、程序存储模块、报文存储模块、检测记录模块和电源模块七部分功能模块；所述光信号收发原始报文模块包括：光通信接口和光口数据收发模块一；所述光通信接口包括：GTP接口、GTP接口外围电路；所述光通信接口有相同的两套接口，实现主备冗余配置；所述光口数据收发模块一包括：GTP RX模块、GTP TX模块、GTP数据存储模块和GTP数据回传模块；其中，所述GTP RX模块接收来自GTP接口的报文数据，交由GTP数据存储模块储存，报文数据通过GTP数据回传模块和GTP TX模块回传至列控中心，同时，该报文数据传输到逻辑控制及编码模块做进一步处理；
所述逻辑控制及编码模块包括：逻辑控制模块、DBPL编码模块和8.82KHz正弦波生成模块；所述逻辑控制模块首先根据光信号收发原始报文模块接收的报文信息来判断相应的目标光电复合有源应答器，然后控制DBPL编码模块对报文数据进行编码，最...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄新林，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：