应答器报文信息格式采用铁道部统一的技术标准，应答器设置满足CTCS-3系统、兼容CTCS-2系统的要求。 3）LEU
LEU通过串行通信接口与TCC设备连接，将来自TCC的报文连续向有源应答器发送，从而实现向车载设备发送可变信息。
当LEU与TCC通信故障或接收的数据无效时，LEU向有源应答器发送默认报文。 4） 轨道电路
? 区间轨道电路
区间采用计算机编码控制的ZPW-2000（UM）系列无绝缘轨道电路，轨道电路的传输长度满足相关技术条件的要求。
轨道电路的正常码序为：L5-L4-L3-L2-L-LU-U-HU，满足CTCS-2级300km/h速度列车安全运行的要求。 ? 站内轨道电路
复杂大站：正线及股道区段采用计算机编码控制的ZPW-2000（UM）系列有绝缘轨道电路，其它区段采用25Hz轨道电路。
一般车站：全站采用与区间同制式的、由计算机编码控制的ZPW-2000（UM）系列有绝缘轨道电路。
为避免邻线轨道电路的干扰，当站内横向相邻同方向载频的轨道电路长度超过650m（线间距不小于5m）时，应对轨道电路进行分割。 5） 列控中心（TCC）
TCC是CTCS-2级列控系统地面子系统的核心部分。根据轨道区段占用信息、联锁进路信息、线路限速信息等，产生列车行车许可命令，并通过轨道电路和有源应答器，传输给车载子系统，保证其管辖内的所有列车的运行安全。
TCC采用2×2取2安全计算机平台，具有技术成熟、可靠等特点。TCC之间通过安全局域网进行连接，实现TCC之间、与车站联锁之间安全信息传输。
CTCS-3级列控系统各车站、线路所及中继站均设置一套TCC，中继站距离一般不超过15公里，特殊困难地段不能超过20公里。 4.2．CTCS3车载设备
车载设备采用分布式机构。设备包括车载安全计算机（VC）、GSM-R无线通信模块（RTM）、轨道电路信息接收单元（TCR）、应答器信息接收模块（BTM）、记录器（JRU）、人机界面（DMI）、列车接口单元（TIU）等。车载设备总体结构如图4-3所示。
车载设备采用分布式结构。设备包括车载安全计算机（VC）、应答器信息接收模块（BTM）、轨道电路信息接收单元（TCR）、测速测距单元（SDU）、人机界面（DMI）、列车接口（TIU）、司法记录单元（JRU）、GSM-R无线通信单元（RTU）、动态监测接口等。
车载设备与动车组的接口采用继电器或MVB总线方式。 车载设备中的车载安全计算机（VC）、应答器信息接收模块（BTM）、安全输入输出接口（VDX）、轨道电路信息接收单元（TCR）、测速测距单元（SDU）、人机界面（DMI）等关键设备均采用冗余配置。
车载安全计算机中的CTCS-3控制单元和CTCS-2控制单元独立设置，CTCS-3控制单元负责在CTCS-3线路正常运行时的核心控制功能，CTCS-2控制单元负责后备系统的核心控制功能。
300km/h动车组不装设列车运行监控装置（LKJ）。
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车载设备DMI-1GSM-R电台动态监测装置DMI-2MVB总线 输出接口列车转换网关＋记录器 动车组输入接口ProfiBus总线C3控制单元C2控制单元RS-485总线MVB总线C2控制单元C3控制单元车载安全计算机应答器信息接收模块应答器信息接收模块车载安全计算机CAU应答器天线CAU应答器天线通用加密单元通信接口单元安全数字接口测速单元1测速单元2轨道电路信息接收单元轨道电路信息接收单元无线通信模块紧急制动
PGPGPUCPUCPUCPUC雷达速度传感器轨道电路接收天线
图4-3车载设备总体结构
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5．GSM-R系统
GSM-R （GSM for Railway）是在 GSM 蜂窝系统上增加了调度通信功能和适合高速环境下使用的要素组成，能满足国际铁路联盟提出的铁路专用调度通信的要求。由于 GSM-R 可实现跨越国界的高速和一般列车之间的通信；能将现有的铁路通信应用融合到单一网络平台中，以减少集成和运行费用；而且由于 GSM-R 是由已标准化的设备改进而成，GSM 平台上已经提供了大量的业务，因而引入铁路专用的功能时只需最低限度地改动，故能保证价格低廉、性能可靠地实现和运行；在 GSM Phase 2＋中添加了 ASCI（增强的语音呼叫业务）特性，能灵活地提供专网中所需的语音调度服务如 VBS、VGCS 和 eMLPP，因此 GSM-R 是面向未来的技术，它将从广阔的GSM 公网市场和 GSM 技术的不断演进中获益，具有巨大的发展空间，GSM-R 在欧洲取得巨大的成功，目前超过 30个铁路公司已承诺在其国际路网中使用该技术。
GSM-R 系统很多技术借鉴了公网的 GSM 技术，保留了 GSM 的大体结构，使得从一开始GSM-R 系统就是一个成熟可靠的系统，它的绝大多数软硬件都已在现网中得到检验。不仅如此，由于二者都可以工作在 900M频段，因此在无线网络规划方面也是基本相同的， GSM-R系统的规划设计也可借助于已成熟的 GSM 系统工具，可以方便快捷地为用户提供网络设计安装。GSM-R 的基本特性已在铁路网的 MORANE 试验中得到安装、测试和验证。出于众多的需要，GSM 新技术如 GPRS已经规范化并将安装使用。向 UMTS的演进将提供新的业务和更加强大的无线系统。GSM-R 据此可最大限度地引入新的业务。业务模型如图5-1所示。
图5-1 GSM与GSM-R的关系——业务模型
5.1 GSM/GSM-R工作原理
蜂窝移动通信系统诞生于 20 世纪 80 年代，第一代的模拟蜂窝系统解决了移动电话业务中长期存在的阻塞和服务质量差的问题。随着数字通信技术的发展，模拟蜂窝系统在用了十年左右的时间就被淘汰了，新的数字移动通信系统称为移动通信的主流。本文将从面状覆盖和线状覆盖两种覆盖方式的角度来介绍数字蜂窝网络。 5.1.1面状覆盖 5.1.1.1小区形状
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在面状覆盖的服务区中，通常采用正六边形的小区形状。六边形比正方形和正三角形在半径相同的情况下，覆盖面积要多 30%~100%。因此采用六边形的设计需要较少的小区，较少的发射基站。 5.1.1.2频率复用
在蜂窝系统中，系统会给每一个小区的基站分配一组信道，只要相隔距离足够远，相同的信道可以在另一个小区重复使用，这就是频率复用的思想。我们把由若干个使用全部频率的小区组成的集合称为一个簇，把不同簇中使用相同频率的小区称为同频小区，任意两个同频小区之间的距离称为同频复用距离。为了避免同频小区之间的干扰，必须选定一个合适的同频复用距离。
图5-2 寻找同频小区的方法
构成一个簇必须满足：簇的区域能彼此邻接且无空隙地覆盖整个面积；相邻簇间同频小区的距离相等且为最大。设一个簇中的小区数为 N，满足以上条件的 N 的取值是有限的，可以通过式 2-1 确定 N的值。
（式 5-1）
其中，i，j 为非零正整数。这一公式提供了寻找最近的同频小区的方法：沿某一小区的任意一条六边形链移动 I 个小区后，逆时针旋转 60 度后再移动 j 个小区，此时到达的小区即为同频小区。图 5-2 为 i=3，j=2，N=19 的情况。
设两个同频小区之间的同频复用距离为 D，小区的半径为 R，可用下式计算 （式 5-2）
由 5-2 式可见，小区的半径越小，同频复用距离就越小，频率利用率就越高。但是如果同频复用距离 D 越小，同频小区之间的干扰就会越大。为了更好的表达频率复用率与系
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统容量之间的关系，我们引用 D 与 R 的比值来作为衡量系统容量的一个重要参数，这一比值称为同频复用比，用 Q来表示：
（式 5-3）
可见，Q 的值只与簇的大小有关，Q 的值越小，系统容量越大；但是 Q 值大可以提高传播质量，因为同频干扰小。在实际的蜂窝系统设计中，要恰当的选择 Q值，在 容量和干扰之间进行折衷。目前常用的蜂窝网簇的结构有 N=12、9、7、4 和 3。 5.1.1.3 提高系统容量的方法
随着用户数量的增长，需要不断地提高蜂窝系统的容量。实际中常使用的提高蜂窝系统容量的方法有小区分裂和划分扇区。小区分裂根据用户密度的变化，在现有小区的基础上划分更小的小区来提高频率复用率。划分扇区利用天线的方向性来控制干扰，从而提高系统容量。
5.1.1.4位置理论
在蜂窝网络中有以下几类与区域有关的概念：
小区：一个 BTS所覆盖的全部或部分区域（扇区） ，是最小的可寻址无线区域。 位置区：移动台可以任意移动但不需要进行位置更新的区域，一个位置区可由一个或多个小区组成。当 MSC 寻找移动台时，只需要在移动台所属的位置区进行呼叫，而不需要在整个 MSC 区内呼叫移动台，如图 5-4。
MSC区： 一个 MSC 管辖下的所有覆盖区域， 一个 MSC 区可有一个或若干个位置区组成。
服务区：移动用户可以获得服务的所有区域。
MSC 可以通过位置区识别码（LAI）和全球小区识别码（GCI）来识别位置区和小区。位置区识别码由三部分组成：LAI = MCC+MNC+LAC，全球小区识别码是在 LAI的基础上再加上小区识别码（CI）构成的，其结构为 GCI = MCC+MNC+LAC，GCI可以全球范围内唯一地标识一个小区。
MSC 可以通过 BSC 的信令点代码（CCS7 地址）寻址一个小区，虽然在呼叫建立的过程中 MSC 不需要知道用户所在小区的位置，但是为了测量话务量 MSC 仍需要知道用户所在的小区。用户在 MSC 的 VLR 中的位置不是建立在小区的基础上的。在 VLR 中存储的是用户的位置区，即利用位置区来寻找用户。可以将一个或多个位置区为一地分配给一个 BSC，通过BSC 的信令点代码在所在的 MSC 中实现位置区和所有小区的地址逻辑。 还可以给小区分配一个位置标志码， 它是一个与小区相关的完整的电话号码， 可以用作 GSM 紧急呼叫的拨号信息，或者用来替代该信息，用作紧急呼叫的拨号短代码。
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