ATS与PIS接口协议(信号提供)

编号：BJCP-IF-0001
卡斯柯信号有限公司
2009年10月16日
目录
1概述 (4)
1.1 目的 (4)
1.2 系统范围 (4)
1.3 接口描述 (4)
1.4 串口描述 (4)
1.5 应用文档 (4)
1.6 定义与缩写 (4)
2设计约束 (5)
3物理接口 (5)
3.1 安装位置 (5)
3.1.1 控制中心OCC (5)
3.2 连接方式 (6)
4协议层 (6)
4.1 传输配置 (6)
4.2 信息帧 (7)
4.2.1 信息头 (7)
4.2.2 目的地址 (7)
4.2.3 源地址 (7)
4.2.4 序列域 (7)
4.2.5 控制域 (8)
4.2.6 数据域 (8)
4.2.7 校验域 (8)
4.2.8 数据透明 (8)
5信息类型 (8)
5.1 用于通信控制的信息 (9)
5.1.1 DC2信息 (9)
5.1.2 DC3信息 (9)
5.1.3 ACK信息 (9)
5.1.4 NACK信息 (10)
5.1.5 STX信息 (10)
5.2 ATS到PIS的信息 (11)
5.2.1 PIS信息 (11)
5.3 PIS到ATS的信息 (15)
6ATS与PIS的通信方式 (15)
6.1 通信模式 (15)
6.2 通信建立 (15)
6.3 序号控制 (15)
6.4 超时控制 (15)
6.5 没有被确认的信息 (16)
7责任划分 (16)
8测试 (16)
9接口管理 (16)
9.1 ATS/PIS接口联络人员 (16)
9.2 接口会议 (16)
9.3 问题解决措施 (16)
10附录 (16)
10.1 消息ID定义 (17)
10.2 车站编号及车站站台编号 (17)
10.3 目的地编号 (17)
10.4 其他 (18)
1概述
1.1目的
本文档是为了描述北京轨道交通昌平线自动列车监控系统(ATS)和乘客信息系统(PIS)之间的接口关系。

本文档由以下内容组成：
➢ATS与PIS之间的接口方式
➢接口控制和接口数据传输格式
➢接口内容及接口内容的具体消息格式。

1.2系统范围
北京轨道交通昌平线共有11个车站。

并且在定泗路设停车场一座，在十三陵设车辆段一个。

1.3接口描述
SIG-PIS接口是信号系统与乘客信息系统之间的信息通道，属于非安全接口。

信号系统向PIS 系统发送A TS检测到的列车配置及当前位置信息(正线)，PIS不向信号系统发送任何应用信息。

SIG-PIS 接口如下图所示：
Figure 1 : SIG-PIS接口描述
1.4串口描述
RS-422标准全名是平衡电压数字接口电路的电气特性(ANSI/TIA/EIA-422- B-98)，最大传输距离为4000英尺(约1219米)，最大传输速率为10Mb/s。

1.5
Table 1 : 应用文档
Table 2 : 定义与缩写
2设计约束
考虑到北京轨道交通昌平线分段开通的具体情况，ATS-PIS接口必须具备足够容量以满足线路延伸的要求。

3物理接口
3.1安装位置
3.1.1控制中心OCC
SIG-PIS接口的安装位置在控制中心，连接方式如下图所示：
以太网Ethernet network
Figure 2 : 控制中心SIG-PIS连接方式
图中红色虚线上方为A TS侧设备，红色虚线下方为PIS侧设备，PIS铺设一根串口通信电缆至ATS设备配线架。

3.1.2临时/备用控制中心OCC
SIG-PIS接口的安装位置在临时/备用控制中心，连接方式如下图所示：
以太网Ethernet network
Figure 3 : 临时/备用控制中心SIG-PIS连接方式
图中红色虚线上方为ATS侧设备，红色虚线下方为PIS侧设备，PIS铺设一根串口通信电缆至ATS设备配线架。

3.2连接方式
在控制中心、临时/备用控制中心，A TS通过5芯屏蔽电缆(色谱)连接到PIS侧指定端口。

ATS与PIS之间的连接采用RS-422串口通信方式，其中A TS侧为DB9 Male，PIS侧为DB9 Female
Table 3 : 422串口引脚
4协议层
4.1传输配置
端口配置如下：
Table 4 : 传输配置
ATS和PIS之间的通信模式采用点对点全双工模式。

通信建立后，如果有信息要发送的话，双方立即发送信息。

数据位发送从最低位开始到最高位止。

数据字节的发送也是从最低字节到最高字节(注：采用
X86系列CPU 处理字码的方式)。

例如两个字节的发送按照以下方法：
低字节Low byte 高字节High byte
第一位First 第二位Second 第
八位eighth 第九位Ninth 第十位tenth 第十六位Sixteenth
Figure 4 : 2个字节的发送方法
4.2 信息帧
Table 5 : 信息帧格式
帧分成7个区域，除数据域外，其它采用固定的长度。

4.2.1
信息头
为1个字节长度。

用SOH （0x7e ）代表信息帧的开始标志。

4.2.2
目的地址
为1字节长度。

表明了信息发送的目的地。

接收方通过地址知道是否信息属于自己。

任何一个
信息被发给其他方，都必须填写目的地址。

Table 6 : 目的地址定义
4.2.3
源地址
为1字节长度，表明了信息是从哪里发出来的，任何信息在发送时都必须填上源地址，接收方
可以凭借此地址判断消息的来源是否正确。

比如PIS 可以判断出其接收到的消息是否来自控制其接口的A TS 。

PIS 到ATS 的信息，源地址是Table 6目的地址定义表中PIS 的地址0x0A ； ATS 到PIS 的信息，源地址是Table 6目的地址定义表中ATS 的地址0xA0。

4.2.4
序列域
为1字节长度。

这个字节分为两部分：接收序列号和发送序列号。

位0-3：接收序列号，从0到15循环使用，这是最后一次接收到对方正确信息帧的序号。

位4-7：发送序列号，从0到15循环使用，这是最后一次发送的信息帧的序号。

发送序号和接收序号有以下作用：避免丢失消息和重复处理消息。

发送方的发送序号(接收方的接收序号)：系统用这个序号确认从发送方发出的信息没有丢失，并且没有从发送方来的信息被处理两次。

发送方的接收序号(接收方的发送序号)：系统使用该序号确认发送方从接收方正确接收到的最后一帧数据。

发送序号和接收序号必须在通信会话开始时初始化为零。

然后，发送序号必须且仅当在一个
Table 7 : 序列域的变化
4.2.5控制域
Table 8 : 控制域定义
4.2.6数据域
最大长度为2400字节。

它仅用于数据信息，包含发送方发送给接收方的全部数据信息。

这个
Table 9 : 数据域定义
长度区为2个字节，定义了包括控制状态区、信息标志区、数据内容区在内，共有多少字节数据信息。

控制状态代表了是主控还是备用，1个字节，该字节为备用，其值为0x00；
信息标志为1个字节长度，定义了数据区中信息的信息类型。

4.2.7校验域
为2个字节长度，用于接收方检查所接收到的数据帧是否正确，采用CRC校验算法，其生成多项式为G(X)=X16+X12+X5+1(ISO 3309)。

计算的字节包括从目的地地址字节到数据域的最后一个字节中的每一个字节。

CRC校验运算的初始值是0。

4.2.8数据透明
从目的地址到CRC校验的全部字符中，任何与SOH（0x7E）有相同值的字符将被发送两次。

5信息类型
5.1用于通信控制的信息
5.1.1DC2信息
这种信息用于要求另一端的系统打开通信，仅用于ATS，PIS只是接收该信息。

PIS和ATS在通讯话路的建立方面是不对等的，A TS是通讯的发起方，PIS不能是通讯的发起方。

DC2信息在ATS 程序启动或通讯中断后由ATS发送。

Table 10 : 信息DC2结构
在这一帧信息中发送序号和接收序号是0，当另一端的系统(PIS)收到这一信息后，也将发送序号和接收序号复位为0。

另一端的系统(PIS)将应答这一信息：
如果正确的收到这一信息并且有效打开通信口，使用DC3信息应答，表示PIS和ATS双方要求重新建立通讯连接；
如果在收到的信息中，监测到CRC校验错，用NACK信息应答；
如果不认为自己是信息的接收目的地，不应答。

5.1.2DC3信息
这种信息被PIS用于告知ATS，其已经接收到A TS重新建立通讯的请求。

Table 11 : 信息DC3结构
发送序号和接收序号是0。

只有PIS可以发送DC3的信息。

5.1.3ACK信息
这种信息被PIS和ATS用于确认已经接收到对方发送来的数据。

它也被ATS和PIS用于在己方超过1000ms后没有数据帧发送给对方时，确认通信正常。

一方收到另一方的ACK信息后，不需要立刻发送应答信息。

Table 12 : 信息ACK结构
发送序号不增加，接收序号是最后一次正确接收到对方数据信息的发送序号。

5.1.4NACK信息
这种信息被PIS和A TS用于确认发现了CRC校验错的信息。

Table 13 : 信息NACK结构
发送序号不增加，接收序号是最后一次正确接收到对方数据信息的发送序号。

5.1.5STX信息
这种信息被系统用来发送数据信息。

Table 14 : 信息STX结构
发送序号被增加1，接收序号为前次正确接收信息的发送序号。

其中数据域中长度不包括本身2个字节。

关于STX的具体信息所代表的内容被包含在信息标志中，如列车位置信息等。

5.1.5.1控制状态
此字段保留，内容为0x00。

5.1.5.2信息标志
Table 15 : 信息标志定义
5.2ATS到PIS的信息
5.2.1PIS信息
ATS向PIS发送每个站台预计的至多下4班列车(0~4班)到站时间、列车跳停信息、末班车信息。

PIS与ATS恢复连接时，A TS立即给PIS发送每个站台的PIS信息，在双方通信建立期间，A TS 每隔20秒发送一次所有站台的PIS信息，站台PIS信息中任意一项列车运行信息有变化时，A TS立即以站台为单位发送该站台的PIS信息。

每一个PIS消息帧至多发送10个站台的数据，例如共有60个站台，那么所有站台的PIS信息将通过6帧消息发送，每次发送10个。

消息内容中包含所有A TS系统中的计划车和头码车，不包含其它属性的列车，消息结构如下：
Table 16 : ATS_PIS_TRAIN_PIS_INFO字段描述
Station_id表示车站编号。

platform_id表示该车站内的站台编号。

ValidityField 表示该列车信息是否有效，0为该列车信息无效，1为该列车信息有效。

Train_unit_number表示列车车体号。

train_service_number表示列车服务号。

destination_id表示该列车的目的地编号。

Pre_arrival为列车即将进站标记，在“列车计划到站时间-系统当前时间<=20秒”时，pre_arrival=1，在列车到站及其他情况下pre_arrival=0。

scheduled_arrival_time及scheduled_departure_time表示该列车预计到达(离开)该站台的时间，到达(离开)时间以从1970年1月1日零点（00:00:00）以来经过的秒数表示。

Arrival_status表示列车是否已经到站停车，0为还没有到站，1为列车到站。

Departure_status表示列车是否已经离站，1为已经离站，0为否。

Hold_status表示该列车是否处于扣车状态，0表示没有扣车，1表示扣车命令已经发送给列车。

Skip_status表示列车跳停状态，1为列车将跳停该站台，0为列车将在该站台停车。

Out_of_service表示控制中心调度员人工设置站台上列车“清客”。

Last_train为列车末班车状态，1表示该列车为时刻表中相同目的地的末班车，0表示该列车不是末班车。

对于同一站台不同目的地的末班车，PIS通过destination_id及本标记共同判别。

列车到达站台的顺序为Train1、Train2、Train3及Train4。

5.3PIS到ATS的信息
无
6ATS与PIS的通信方式
6.1通信模式
ATS和PIS按点到点全双工模式通讯。

6.2通信建立
当A TS和PIS通信中断后，ATS发送DC2信息尝试开启通信，如果PIS正常，它将用DC3信息返回，让A TS知道它们之间的通信是好的，当ATS从PIS接收到DC3信息，就认为双方已经建立正常通信。

这时，ATS和PIS的发送序号和接收序号都被复位为0。

6.3序号控制
发送序号(消息中) ：
对于DC2和DC3信息，发送序号总是0。

对于ACK和NACK信息，发送序号保持和原来的一样。

对于STX信息，发送序号增加1。

接收序号(消息中) ：
对于DC2和DC3信息，接收序号总为0。

对于ACK、NACK和STX信息，接收序号为最后一次正确接收信息的发送序号。

接收方对消息中的发送序号的检查：对于DC2和DC3信息，发送序号为0。

否则丢弃。

对于ACK和NACK信息，发送序号将和前一条接收信息的发送序号相同,否则发NACK。

对于STX信息，接收信息的发送序号为前次接收信息的发送序号增加1(mod 16)。

否则，如果接收到期望的下一条信息，将发送NACK信息；对于接收到期望的上一条信息发送ACK；对于其他信息不处理。

接收方的接收序号检查：
对于DC2和DC3信息，接收序号为0。

对于NACK信息，重发NACK接受序号所指明的下一帧。

6.4超时控制
对于STX和DC2信息，每条信息设置一个计时器。

如果一条信息在1000ms时间超时后没有被确认，这条信息将被重发。

6.5没有被确认的信息
已经被发送并没有被确认信息的重复次数不能超过2次，否则系统将误认为链路故障，重新建立链路。

在建立链路时，ATS发送DC2信息到PIS，PIS返回DC3信息，若1000ms后A TS收不到DC3信息，则再次发送DC2信息,直至链路建立。

7责任划分
总体上，A TS负责PIS/ATS信息接口牵头，PIS负责PIS硬件及软件的设计和开发牵头。

Table 17 : 责任划分
8测试
ATS负责牵头组织接口测试，并编制测试大纲及测试记录文档，PIS确认测试大纲及测试记录文档，并配合实施接口测试。

测试文档中包括本接口文档中涉及的所有内容，如物理接口测试、协议测试及消息内容的测试。

ATS将在本接口文档中各消息内容确定后提供测试文档。

9接口管理
9.1
Table 18 : ATS/PIS接口联络人员
9.2接口会议
根据计划召开接口会议，可根据需要增减会议的次数。

目的是就接口的定义达成一致。

9.3问题解决措施
在接口的设计及开发过程中，A TS/PIS双方保持联系，不断完善和修订本接口文档。

在项目合同期内，可能会出现一些问题无法通过接口会议协商解决，解决这类问题的过程如下：
1.依据合同，各自解决自己的问题；
2.双方评估该问题给他们的项目所造成的影响，并提出可能的解决方案；
3.讨论问题的解决方案，以解决问题或对整个地铁项目影响最小为准，必要时由业主出面协调。

10附录
10.1消息ID定义
Table 19 : 消息ID定义
Table 20 : 车站编号及车站站台编号10.3目的地编号
Table 21 : 目的地编号10.4其他
N/A
北京轨道交通昌平线信号系统
ATS与乘客信息系统接口文件
版本号：0.0.3。