简谈列控系统应答器编码策略和编码装置

1）要求列控中心存储容量大。一般车站需要几 万条报文。
2）对临时限速调度命令有限制条件。根据临时 限速调度命令内容，要在预存的报文中选出对应的一 条，如果命令与所存的报文不一致，则该命令不能被 列控中心接收，因此，对临时限速调度命令制定有 规则，影响命令下发的效率以及临时限速的运用。
3）基础数据改动复杂。当基础数据变化时，需 要全部重新编制应答器报文，并重新验证。
控制码 ：cb=001 扰码的生成多项式如下 ： h（x）=x32+x31+x30+x29+x27+x25+1 修整码 ：额外修正数据位。 校验码 ：通过计算得到的 85 位 Check bit 校验码。 3.1 编码过程 步 骤 1 ：将 830 位 用 户 报 文 按 每 10 位 分 为 一 组，用一个所有位的函数替换前 10 位 ； 步骤 2 ：选择 12 位扰码 B，按 S b 生成多项式 对 830 位数据加扰 ； 步骤 3 ：将加扰后的数据每 10 位为一组，并按 一特定的字母表查表变换为 11 位长的字 ； 步骤 4 ：选择 10 位修整码 Esb ； 步骤 5 ：产生 85 位校验码 ；
能符合条件检查，需要重新选择扰码 S b、修整码
Esb，并重新计算校验码。
2）编码结果不唯一
选择扰码 Sb、修整码 Esb 的算法不同，得到的
编码结果不同，但不同的编码结果不会对解码产生
任何影响。
4 应答器编码方案
4.1 概述 在既有线 CTCS-2 级列控系统中，有源应答器
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发送的报文预先编制后，存储在轨旁列控设备或者 联锁设备中，这种方式存在以下缺陷 ：
No.3 代 萌：简谈列控系统应答器编码策略和编码装置
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校验码定义为 ： b84x84+…+ b1x + b0= R f（x）g（x）[ b n-1x n-1+… +b85x85]+o（x）
2 应答器用户报文构成
应答器可以简单的理解为应答器报文存储器和 发送器。应答器报文可以分为应答器用户报文和应 答器编码报文，如图 2 所示。
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2.1 应答器用户数据表 应答器用户数据在既有线是以应答器用户数据
3 应答器报文编码
报文编码过程完全遵循 UNISIG SUBSET-036 的规定。应答器报文组成如图 3 所示。
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加扰用户报文 ：用户报文由基础数据定义的 830 位应用报文，将用户报文由每 10 位转换为 11 位后的加扰用户报文。
铁路通信信号工程技术(RSCE) 2017年6月
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实时编码性能要求。 3）通信接口 通信接口分为两个部分 ：与轨旁设备的通信接
口和与 LEU 主控板的通信接口。 与轨旁设备的安全通信协议采用 F S F B /2 安全
步骤 6 ：条件检查，产生的报文需满足下面全
部条件 ：
条件 1 ：字母表条件 ：每个 11 位的字应与特定的
字母表相符合 ；
条件 2 ：同步偏离解析条件 ：偏离一位时，连
续符合字母表条件的码字最多不能超过 2 个 ；其他
情况下，长报文最多不能超过 10 个 ；
条件 3 ：汉明距检查。设 i 是 11 的倍数，bi-1…
表的形式存在的，在客运专线中为工程数据表，两 者包含的数据内容相同。应答器报文是根据应答器 数据表中描述的线路参数，利用规定的应答器信息 包格式，根据控车需要，组合编制成应答器用户报 文，描述相应的线路参数。
用户数据转换为应答器报文的过程是应答器设 备运用中的关键环节。为保证应答器用户数据的完 整性和准确性，应答器数据表的编制必须按照原铁 道部制定的统一标准进行编写。其主要内容包括应
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1）DSP 工作内容 按照 FSFB/2 通信协议，DSP 接收轨旁设备发 送的数据，如果该数据不是 830 位用户报文，则将 该数据直接转发给 L E U ；如果是用户报文，则由 F P G A 进行编码，编码完成后进行安全处理，再向 LEU 主控板发送经编码后的 1 023 位传输报文。 D S P 只需要对新用户报文进行编码，即接收到 TCC 数据后，先比较判断与前一数据是否相同。如 果相同，则向 L E U 发送上一次编码结果，这样可 以减少数据传输的延迟时间。 2）FPGA 编码 当需要编码时，FPGA 从 DSP 得到用户数据并 开始编码，编码结果回送到 DSP。 F P G A 编码运算是编码方案中的最关键一个环 节，由于 F P G A 可以实现流水线并行计算，比普通 的单线程程序速度要快几十倍或者更多，所以满足
Vi-22），（Vi-23 … Vi-33）… 连续符合字母表条件的码
字最多不能超过 30 个。
应答器报文具有非常强大的检错能力，对传输
中的随机位错误、突发性连续位错误、位滑移和位
插入、连续报文变化、报文格式混淆、数据过采样
和欠采样错误均可检出。

3.2 编码过程特点
1）编码过程所需时间不确定
当完成一次数据加扰和生成校验码后，往往不
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简谈列控系统应答器编码策略和编码装置
代萌
（济南铁路局电务处，济南 250023）
摘要 ：在列控系统中，应答器在既有线提速改造、客运专线和新建高速铁路中都发挥着巨大作用。 首先分析应答器报文构成、用户报文组成，接着分析欧洲标准的应答器编码策略，最后研究几种应 答器编码方案和设计。 关键词 ：列控系统 ；应答器 ；编码策略 ；编码装置 Abstract: In the train control system, the balise plays an important role in speed-up reconstruction of existing lines, passenger dedicated lines and new high-speed railways. This paper analyzes the composition of balise messages and user messages, as well as European balise coding strategy, and studies several balise coding schemes and designs. Keywords: train control system; balise; coding strategy; coding device DOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2017.03.005
bi -22
与
b …b i -341-1
i -341-22
的
汉
明
距
至
少
为
3
；当
k = ±1、±2、±3 时，b i -1…b i -22 与 b … i -341- k -1
bi-341-k-22 的汉明距至少为 2 ；
条件 4 ：漏取样检查。设 Vj= bj-2k，j=0…n-1，
对 于 k=1、2、3 以 及 任 意 i，（Vi-1 … Vi-11），（Vi-12 …
1）应答器链接 应答器链接数据主要包含内容 ：到被链接应答 器的距离（或距离增量）、被链接应答器的编号、链 接多少个应答器、被链接应答器允许的安装误差和 链接失败时 ATP 采取的错误等。 2）线路坡度 线路坡度内容主要包括 ：到坡度变化点的距离 （或距离增量）、距离及长度的单位、坡度值和坡度 变化点的数量。 3）线路速度 线路速度数据内容主要包含 ：到速度变化点的 距离（或距离增量）、距离及长度单位、列车类型、 线路允许的运行速度、速度变化点的数量以及头有 效或尾有效。 4）等级转换 等级转换数据主要内容包括 ：到等级转换点的 距离、距离及长度的单位、转换的 C T C S 等级、等 级转换预告区段的长度和等级转换的数量等。 5）特殊区段信息 特殊区段信息内容主要包含 ：无电区段、无线 盲区等特殊区段信息。 6）调车危险 调车危险数据内容主要包含 ：防止列车以调车 运行模式进入区间。 7）默认报文 默认报文数据内容主要包含 ：当 T C C 接收不 到有效信息时，向 LEU 发送默认报文 ；当 LEU 与 TCC 通信故障时，向应答器发送默认报文 ；当应答
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从轨道传输到列车（上行链路）的信息包括 ： 信号数据、控制数据、位置和地理信息、能量收集信 息、列车目标运行信息、线路信息、永久限速、临时 限速、移动授权、坡度以及连接数据等信息。
本文从应答器用户报文构成、编码策略和应答 器编码方案 3 个方面来详细说明。
1 概述
列控系统中，应答器传输是一个基于在路边基 础设施和列车之间进行安全相关信息点式传输系统。 如图 1 所示。
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器接收到无效信息时，发送默认报文。 8）轨道区段 轨道区段数据内容主要包含 ：到信号机的距离（或
者距离增量）、距离的单位、信号机或信号点的类型、 轨道区段载频、轨道区段长度和轨道区段数量等信息。
9）临时限速 临时限速数据内容主要包含 ：到临时限速区段的 距离、距离的单位、临时限速信息有效区段长度、到 临时限速区段的距离、临时限速区段的长度、临时限速 对列车头和车尾有效性、临时限速的限制速度等信息。 10）区间反向运行 区间反向运行数据内容主要包含 ：到反向运行 开始点的距离、距离的单位和反向运行区间的长度。 11）大号码道岔 大号码道岔数据内容主要包含 ：到大号码道岔 的距离、距离的单位和道岔侧向列车最大允许通过 速度等信息。
铁路通信信号工程技术(RSCE) 2017年6月，第14卷第3期
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答器位置表 ；正向区间信号点、轨道区段表 ；区间线 路坡度表 ；区间线路允许速度表 ；反向区间信号点、 轨道区段表 ；区间线路坡度表 ；区间线路允许速度 表 ；铁路线路里程断链明细表 ；车站进路数据表等。 2.2 应答器用户报文构成
为此，提出应答器报文实时编码方案，可以有 两种途径实现此功能。 4.2 LEU中增加实时编码功能
在 LEU 内增加硬件实时编码功能。 由于软件实时编码时间比较长，考虑采用专用 的硬件方案实现编码算法，保证每个周期进行实时 的编码运算、安全处理和周期通信，如图 4 所示。
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其中 : fL（x）=x10+x9+x7+x6+x4+x3+x2+x+1 gL（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
根据 C T C S -2 有关应答器设备设置及使用要 求，相应应答器数据报文应由以下用户信息报文组成 ： 报文头（50 位）、用户报文信息包和结束包（8 位）。
应答器用户信息包主要包含以下几个方面 ：应 答器链接、线路坡度、线路速度、等级转换、特殊 区段信息、调车危险、线路里程、文本信息、轨道 区段、临时限速、区间反向运行、大号码道岔和绝 对停车信息。