第二章(6) 应答器

第二章信号系统基础设备（应答器）罗钦[e-mail]186649365942020/1/171一、应答器的发展（1）固定点式设备。早在50年前，一些国家就开始研究点式停车装置，在一些固定点，特别是进站信号前方安装点式设备，这个点式装置及机车上均有感应线圈，当需要列车在进站信号前方停车时，点式装置可以发生特定的停车信号频率，列车通过装有该设备的点时，机车上的线圈与点式设备线圈之间产生谐振，使机车接收到停车信息。2020/1/172一、应答器的发展（2）查询应答器。一种可以发送数据报文的高速数据传输点式设备得到广泛应用，这就是查询-应答器，又称为点式应答器（Balise，Beacon），它已经成为现代铁路信号系统中的重要地面设备，成为沟通列车与地面的一种点式信息交换装置，当列车通过装有该设备的点时，列车与该设备发生信息交换，它不仅可以实现列车与地面的信息交换，还可以根据它安装的物理位置检测列车的当前位置。2020/1/173二、应答器的基本概念1、基本组成查询应答器系统由查询器和应答器两部分组成。如果是为了列车获取地面信息，查询器安装在机车上，应答器安装在地面上；反之，应答器也有安装在机车上，查询器安装在地面上，用于把列车的有关信息，如车次号、列车类型传输给地面系统的。2020/1/174二、应答器的基本概念2、应答器的安装方式在列控系统应用中，为了获取地面信息，一般应答器是安装在地面的，应答器在地面的安装一般有两种方法：（1）安装在钢轨间中央道床上，我国CTCS系统都是把应答器安装在钢轨间中央道床上；（2）安装在一根钢轨外侧。根据应答器在地面的安装方法，机车上的查询器与之对应进行安装。2020/1/175二、应答器的基本概念2、应答器的安装方式2020/1/176三、应答器的分类根据能源供应及信息提供方式，应答器可分为无源应答器及有源应答器。1.无源应答器点式无源应答器，或称固定信息应答器，与外界无物理连接，不需要外加电源，平时处于休眠状态，无源应答器自身功耗很低，仅在列车通过并获得车载查询器发送的功率载波能量时被激活，激活后立即发送调制好的数据编码信息。无源应答器中的信息是经特殊设备固化在应答器存储单元里，一般安装以后不能改变，用于发送固定信息，如线路速度、坡度、轨道电路参数、信号点类型等信息。2020/1/177三、应答器的分类2.有源应答器有源应答器，或称可变信息应答器，通过外接电缆获得电源。有源应答器中的信息是可以通过外接电缆由地面控制设备实时改变的，一般设置在进站和出站信号机前方，用于向列车传送实时可变信息，如临时限速、前方进路等。2020/1/178四、应答器的组成应答器系统分为地面设备和车载设备两部分。地面设备包括地面应答器和地面电子单元（LEU）。车载设备包括车载天线、车载解码器和应答器传输模块（BTM）。车载解码器除对应答器报文进行解码还原，还包含载频发生器与功率放大器。2020/1/179五、应答器的工作原理以无源应答器为例说明其工作原理：无源应答器由两部分组成：一是接收能源无线和发送信息天线；二是信息储存装置。列车接通应答器时，首先通过能源无线发送变频能源给地面应答器，应答器通过能源接收天线接收高频能源并转变成电能提供给信息储存装置及发送天线；信息储存装置将信息编码通过发送天线送向机车查询器；机车查询器通过接收天线收到地面数据，这样耦合一次，即完成一次传送信息任务。2020/1/1710五、应答器的工作原理2020/1/1711五、应答器的工作原理2020/1/1712五、应答器的工作原理2020/1/1713数据传输示意图六、应答器的传输信息2020/1/1714应答器向列控车载设备传送的信息主要包括：1．线路基本参数，如线路坡度、轨道区段等参数。2．线路速度信息，如线路最大允许速度、列车最大允许速度等。3．临时限速信息，当由于施工、天气等原因引起的对列车运行速度进行限制时，向列车提供临时限速信息。4．车站进路信息，根据车站接发车进路，向列车提供“线路坡度”、“线路速度”、“轨道区段”等线路参数。5．道岔信息，给出前方道岔侧向允许列车运行的速度。6．特殊定位信息，如升降弓、进出隧道、鸣笛、列车定位等。7．其他信息，固定障碍物信息、列车运行目标数据、链接数据等。七、其他的列车定位技术2020/1/1715轨道感应环线轨道感应环线系统，顾名思义，地面沿着轨道布置有感应环线，列车上安装了感应线圈，列车在轨道上行驶与感应线圈相互感应，就可以构成与地面的连续、双向信息交换。七、其他的列车定位技术2020/1/1716轨道感应环线原理：在轨道上铺设交叉感应回线，并对回线通以一定频率的正弦信号，然后通过车载感应线圈和地面交叉感应回线的电磁偶合完成信号和数据的传输。传递信息：地面向列车传递各种速度数据、线路速度、目标速度、目标距离等信息。列车向地面主要传递列车位置确认信息及其它列车数据（如列车长度、速度、机车类型等）。采用这种这种方式，通过地面控制中心系统及车载列控设备可以实现列车的闭环控制。七、其他的列车定位技术2020/1/1717GPSGPS系统由美国发射的24颗导航卫星构成的空间部分和分布在世界各地的地面监控部分组成。这些卫星都均匀分布在6个轨道面上卫星向地面发射两个波段的信号，能在全球范围内，向任意多用户提供高精度的、全天候的、连续的、实时的三维测速、三维定位和授时。卫星的分布使得地球上任何位置都可同时观测到4颗以上的卫星。各星不断将自身参数、测距码发往地面，用户使用GPS接收机接收相应信号，并按一定准则解算出接收天线处的位置和速度等，从而实现对物体定位跟踪。七、其他的列车定位技术2020/1/1718GPSGPS系统包括三大部分：空间部分（GPS卫星星座）；地面控制部分（地面监控系统）；用户设备部分（GPS信号接收机）。七、其他的列车定位技术2020/1/1719GPSGPS误差来源:1、卫星星历误差：卫星的实际位置与预报位置之间的偏差;2、星钟误差:卫星钟的实际时间与电文所给出的时间之差;3、电离层延迟偏差:电离层中传播的延迟;4、对流层误差:较低大气层导致的信号传播延迟;5、接收机误差:来源于用户接收机的量化、噪声、动态特性、信道间偏差、多径效应等;6、SA影响误差:属于政策性固定误差,包括卫星时钟高频抖动,导航电文的ε技术,P码采用的AS技术。七、其他的列车定位技术2020/1/1720GPS天线司机GSM-R天线GPS卫星GPS接收机车载计算机各种传感器（如查询应答器、惯性传感器等）通信控制接口人机接口GPS卫星GPS列车定位系统示意图