ATS与PIS接口协议信号提供.docx

1、ATS与PIS接口协议信号提供编 号：BJCP-IF-0001北京轨道交通昌平线ATS-PIS接口协议卡斯柯信号有限公司2009年10月16日修订记录版本号编写日期页码 / 章节 内容0.0.1郭辉16/10/2009All创建全文0.0.2田丰19/10/2009更正“北京地铁昌平线”为“北京轨道交通昌平线”更正“旅客向导系统”为“乘客信息系统”更正签署页“站台显示屏”为“乘客信息系统”0.0.3郭辉20/10/2009增加了备用控制中心的接口安装位置说明删除停车场信息将4.2.8中“有相同值的字节”修改为“有相同值的字符”3.1 安装位置 55.1.3 ACK信息 91概述1.1目的本文档

2、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ATS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

3、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应用文档APPDocumentReferenceAPP1北京轨道交通昌平线信号系统合同Table 1 : 应用文档1.6定义与缩写缩写 Abbreviation英文 English中文 ChinesePISPassenger Information System乘客信息系统ATSAutomatic Train Supervision自动列车监控系统SIGSignal System信号系统OCCOperation Control Ce

4、ntre控制中心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OCCSIG-PIS接口的安装位置在控制中心，连接方式如下图所示： Figure 2 : 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。3.1.2临时/备用控制中心OCCSIG-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： Figure 3 : 临时/备用控制中心SIG-PIS连接方式图中红色

5、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，ATS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ATS侧为DB9 Male，PIS侧为DB9 Female。通信连接使用5条线：Tx+, Tx-, Rx+, Rx-, GND。具体接线方式如下表所示：ATS端DB9引脚PIS端DB9引脚TxD+(B)RxD+(B)TxD-(A)RxD-(A)RxD+(B)TxD+(B)RxD-(A)TxD-(A)GNDGNDTable 3 : 422串口引

6、脚4协议层4.1传输配置端口配置如下： 配置参数速率38400bps起始位1数据位8校验位无停止位1Table 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：Figure 4 : 2个字节的发送方法4.2信息帧ATS和PIS之间的信息交换通过相互发送消息完成，消息封装在信息帧中，帧数据格式如下：信息头目的地址源地址序列域控制域数据域校验域1字节1字节1字节1字节1字节0-240

7、0字节2字节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。目的地址有两种类型，如下表所列：值描述0xA0ATS端地址，表明该帧是由PIS发送至ATS。0x0APIS端地址，表明该帧是由ATS发送至PIS。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

8、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ATS。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

9、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STX信息被发出时增加1，接收序号必须且仅当一个STX信息被收到时增加1。发送方发送方发送序号接收方接收方接收序号 通信会话开始发送序号0通信会话开始接收序号0发送方发送的第一个STX信息发送序号1接收方接收的第一个STX信息接收序号1下一个STX信息发送序号2、3、15、0、1下一个STX信息接收序号2、3、15、0、1Table 7 : 序列域的变化4.2.5控制域为

10、1字节长度，表明了所发送的信息帧的类型。对于不同的信息，它有以下类型：类型值描述DC2（设备控制）0x12要求开始通信会话（只用于ATS）DC3（设备控制）0x13通信会话的开始确认（只用于PIS）ACK（确认）0x06确认信息NACK(非确认)0x15非确认信息（校验错信息）STX（正文）0x02数据发送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。这个域的构成和说明见下表：长度控制状态信息标志数据内容2字节1字节1字节N字节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

11、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

12、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，ATS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。信息DC2结构如下：FIELDS DESCRIPTION OF THE MESSAGEDesignationSize(BYTE)TypeRangeMinRangemaxEnumerated valuesQuantumUnitOptional fieldDescriptionHeader1Integer0x7e0x7e0x7eN/AN/ANoSOHDestination Address1Integer0

13、x0A0x0A0x0A=PIS Address.N/AN/ANoDestination of this frame.Source Address1Integer0xA00xA00xA0=ATS Address; N/AN/ANoSource of this frame.Serial Domain1Integer000/0N/AN/ANoBit0-3:Receiving Serial Number; Bit4-7:Sending Serial Number.Control Domain1IntegerDC2DC20x12=DC2;N/AN/ANoType of the frame.Data Do

14、main0N/AN/AN/AN/AN/AN/AN/ANot used in this message.Check DomainCRC low1Integer0255N/AN/AN/ANoCRC low dataCRC high1integer0255N/AN/AN/ANoCRC high dataTable 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

15、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ATS重新建立通讯的请求。信息DC3结构如下：FIELDS DESCRIPTION OF THE MESSAGEDesignationSize(BYTE)TypeRangeMinRangemaxEnumerated valuesQuantumUnitOptional fieldDescriptionHeader1Integer0x7e0x7e0x7eN/AN/ANoSOHDestination Address1Integer0xA00xA00

16、xA0=ATS Address.N/AN/ANoDestination of this frame.Source Address1Integer0x0A0x0A0x0A=PIS Address; N/AN/ANoSource of this frame.Serial Domain1Integer000/0N/AN/ANoBit0-3:Receiving Serial Number; Bit4-7:Sending Serial Number.Control Domain1IntegerDC3DC30x13=DC3;N/AN/ANoType of the frame.Data Domain0N/A

17、N/AN/AN/AN/AN/ANoNot used in this message.Check DomainCRC low1Integer0255N/AN/AN/ANoCRC low data.CRC high1Integer0255N/AN/AN/ANoCRC high dataTable 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。ACK

18、信息结构如下：FIELDS DESCRIPTION OF THE MESSAGEDesignationSize(BYTE)TypeRangeminRangemaxEnumerated valuesQuantumUnitOptional fieldDescriptionHeader1Integer0x7e0x7e0x7eN/AN/ANoSOHDestination Address1Integer0x0A0xA00xA0=ATS Address;0x0A=PIS Address;N/AN/ANoDestination of this frame.Source Address1Integer0x0A

19、0xA00xA0=ATS Address;0x0A=PIS Address;N/AN/ANoSource of this frame.Serial Domain1Integer0255N/AN/AN/ANoBit0-3:Receiving Serial Number; Bit4-7:Sending Serial Number.Control Domain1IntegerACKACK0x06=ACK;N/AN/ANoType of the frame.Data Domain0N/AN/AN/AN/AN/AN/ANoNot used in this message.Check DomainCRC

20、low1Integer0255N/AN/AN/ANoCRC low data.CRC high1Integer0255N/AN/AN/ANoCRC high data.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ATS用于确认发现了CRC校验错的信息。NACK信息结构如下：FIELDS DESCRIPTION OF THE MESSAGEDesignationSize(BYTE)TypeRangeminRangemaxEnumerated valuesQuantumUnitOptional fi

21、eldDescriptionHeader1Integer0x7e0x7e0x7eN/AN/ANoSOHDestination Address1Integer0x0A0xA00xA0=ATS Address;0x0A=PIS Address;N/AN/ANoDestination of this frame.Source Address1Integer0x0A0xA00xA0=ATS Address;0x0A=PIS Address;N/AN/ANoSource of this frame.Serial Domain1Integer0255N/AN/AN/ANoBit0-3:Receiving

22、Serial Number; Bit4-7:Sending Serial Number.Control Domain1IntegerNACKNACK0x15=NACK;N/AN/ANoType of the frame.Data Domain0N/AN/AN/AN/AN/AN/ANoNot used in this message.Check DomainCRC low1Integer0255N/AN/AN/ANoCRC low data.CRC high1Integer0255N/AN/AN/ANoCRC high data.Table 13 : 信息NACK结构发送序号不增加，接收序号是最

23、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。STX信息结构如下：信息头目的地址源地址序列域控制域数据域校验域1字节1字节1字节1字节1字节N字节2字节SOHPIS地址/ATS地址ATS地址/PIS地址*/*STX长度控制状态信息标志数据内容校验低校验高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信息标志信息标志为1字节长度，下表列

24、出所有信息标志的取值：从至信息标志值描述ATSPISATS_PIS_TRAIN_PIS_INFO0X21PIS信息。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(04班)到站时间、列车跳停信息、末班车信息。PIS与ATS恢复连接时，ATS立即给PIS发送每个站台的PIS信息，在双方通信建立期间，ATS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，ATS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

25、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ATS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：FIELDS DESCRIPTION OF THE MESSAGEDesignationSize(BYTE)TypeRangeminRangemaxEnumerated valuesQuantumUnitOptional fieldDescriptionHeader1Integer0x7e0x7e0x7eN/AN/ANoSOHDestination Address1Integer0x0A0x0A0x0A=PIS Address;N/AN/ANoDestination of

26、 this frame.Source Address1Integer0xA00xA00xA0=ATS Address;N/AN/ANoSource of this frame.Serial Domain1Integer0255N/AN/AN/ANoBit0-3:Receiving Serial Number; Bit4-7:Sending Serial Number.Control Domain1IntegerSTXSTX0x02=STX;N/AN/ANoType of the frame.Data DomainLength2Integer02400N/AN/AN/ANoLength of Control_Status, Message_Flag and Data Content.Control_Status1Integer0x000x000x00=Reserved.N/AN/ANoN/AMessage_Flag1Integer0x210x210x21=ATS_PIS_TRAIN_PIS_INFON/AN/ANoN/AData ContentPlatform_cnt1Integer025