铁道信号列控系统中应答器的应用和研究.doc

哈尔滨铁道职业技术学院
课程设计

课程题目：列控系统中应答器设备的应用及研究专业：铁道信号（城市轨道交通方向）
班级：一班
指导教师：刘熙

2013年5月11日星期六

应答器是CTCS-2级列控系统中车地信息传输的主要设备之一。应答器是一种高速数据传输设备，在CTCS-2级列控系统中采用欧洲标准点式应答器向车载设备传输。主要包括线路的坡度。同时对CTCS-2级列控系统车载设备提供线路速度、轨道电路。临时限速等线路参数信息。
应答器的功能
应答器向列控车载设备传送以下信息；
线路基本参数：如线路坡度、轨道区段长度等参数。
线路速度信息：如线路最大允许速度、列车最大允许速度等。
临时限速信息：当由于施工等原因引起的列车运行速度限制时，向列车提供临时限速信息。
车站进路信息:根据车站接发车进路，向列车提供“线路坡度”、“轨道区段”等线路参数。
道岔信息：给出前方道岔侧向允许列车运行速度。
特殊定位信息：如升降弓、进出隧道、鸣笛、列车定位等。
其他信息：固定障碍物信息：列车运行目标数据、连接数据等。
二、应答器的分类和用途
应答器部分地面设备包括有源应答器、无源应答器、LEU（地面电子单元）和应答器读写信息。
应答器从用途上可分为有源应答器和无源应答器。从外形尺寸上分为标准尺寸应答器和缩小尺寸应答器。既有线提速设备采用缩小尺寸应答器。
有源应答器和无源应答器外观结构相同，无源应答器与外界无物理连接，负责向列车传送地面固定信息，这些信息预先存在应答器内。有源应答器通过电缆与LEU电缆连接，负责向列车传送实时可变信息，这些信息来自LEU。电缆断线时发送自身预存信息。
无源应答器在图形中用△表示有缘应答器用▲表示
因此，应答器必须具有以下功能：接收电能信号，探测、解调远程能量信号；通过接口A1向列控车载设备传送报文；选择启动方式,确定是发送自身存储的报文还是发送接口C来的报文；串音防护
；管理操作/编程模式；接收来自接口C的数据；控制I/O接口特性；产生“列车通过”信号。
三、应答器的结构
在既有线提速区段采用了阿尔斯通和西门子两家公司的应答器。阿尔斯通的有源应答器和无源应答器结构完全相同，通过电缆及插接件与LEU连接，就作为有源应答器使用。西门子的有源应答器在生产中已经将电缆固定在应答器上。他们均符合欧洲标准。
应答器的机械特性
应答器由壳体（黄盒子）、电路板、灌封材料构成。壳体由玻璃纤维类材料热压而成；电路板厚度为3.2mm,安装在壳体内，它包含了用于发送和接收的电磁感应耦合线圈。应答器外部尺寸：长480mm,宽350mm，高70mm。重量约7kg。
应答器的电路板原理框图如图

C接口部分
C接口
工作电源耦合线圈

输入c1过滤保护数据收发
27mhz高频
EMC防护带通滤波数据提取接收滤波器
滤波器（dbpl解码）
A接口
工作电源

应答器
报文存储控制模块
制造信息
存储
当车载天线接近应答器时，应答器的耦合线圈感应到27MHz的磁电源，应答器开始工作。
应答器控制模块是整个电路的控制核心，当电源建立后，他首先判断由C接口传来的数据。是否有效。若有效，则控制模块将发送C接口传来的数据。若该数据无效或无数据，则使用存储在报文存储器中的数据，将其进行FSK调制后，输出到数据收发模块，经功率放大后由耦合线圈发送。只要电源存在，控制模块就不间断地发送。
一旦控制模块作出报文选择（选择存储的数据还是C接口传来的数据），在这次上电的工作周期内，无论C接口数据有效与否，应答器都不会改变发送的数据。
当车载天线离开应答器上方后，应答器失去了电源，便停止数据发送。C接口工作电源仅用于该接口电路部分，不给控制模块和数据收发供电，因此，有源应答器也只有在车载天线出现时才发送数据。

四、应答器的工作原理及工作过程
应答器的工作过程可分为3个步骤；首先，当列车高速通过应答器时，应答器接收车载天线发送的电磁能量，当应答器收到车载天线发送的频率为27.095MHz无线信号时，通过电磁耦合转换电能，建立起功夫、工作电源并开始工作，不间断循环串行，发送1023位传输报文，直至能量消失。上行数据的中心频率为4.234MHz.
系统采用电磁感应原理构成的高速点式数据传输设备，用于在特定地点实现地面与列车间的相互通信。车载天线与应答器之间按电感耦合的原理进行工作。
安装于两根钢轨中心枕木上的地面应答器不要求外加电源，平时处于休眠状态。应答器的工作电源是有感应电压获取，仅靠瞬时接收车载天线的功率而工作，并能在接收到车载天线功率的同时向车载天线发送大量的编码信息。
不论是有源无源应答器，其工作原理相同。当列车经过地面应答器上方时，应答器接收到列控车载设备点式信息接收天线发送的电磁能量后，应答器将电磁能量转换为工作电源，启动电子电路工作，把预