应答器在铁路信号系统中的应用.docx

1、应答器在铁路信号系统中的应用 1摘 要本论文主要阐述了应答器在铁路信号系统中的应用。近年来我国铁路发展迅速,应答器作为列车控制系统中地-车信息传输的重要设备,已在既有线、客运专线以及高速铁路中广泛应用.因此,应答器设置的合理性、报文编制的规范性以及报文内容的正确性,直接影响着列车的行车安全和运输效率.全自动化的应答器数据验证工具,可以提高应答器数据的验证效率和智能化程度,同时,可以提高应答器数据的正确性和实际应用的安全性.关键词：应答器；应答器的结构；应答器的原理- I -目 录摘 要I引 言11 应答器21.1 应答器的分类和用途21.2 应答器命名规则21.3 应答器设置规则32 应答器的

2、结构与原理52.1 CTCS-2中应答器的作用52.2 应答器的工作原理52.3应答器结构及性能参数62.3.1安装位置及外观72.3.2应答器机械特征72.3.3应答器抗杂物理能力72.4应答器的结构93 CTCS-2 CTCS-3级共用应答器技术103.1 CTCS-2CTCS-3应答器的背景103.2 CTCS-2级系统应答器的功能103.2.1 CTCS-2级系统应答器的设置原则103.3 CTCS-3级系统应答器的功能113.3.1 CTCS-3级应答器的设置原则114 应答器的设备及数据传输135 应答器的故障判断15结 论16致 谢17参 考 文 献18- II -引 言 我国铁

3、路正处于高速发展的阶段，通过应答器，有助于为实际系统应用提供参考，降低系统调式成本，提高效率。 应答器是采用数字技术实现数据的发送、传输、接收、处理并将处理得信息给予可靠输出的点式信息传输设备。20世纪70年代中期应答器被应用到铁路列车控制系统后，发展很快，尤其在欧洲有众多的类型的应答器应运而生。1996年欧洲铁路联盟为统一欧洲铁路应答器应答器的制度，同时也制订了欧洲铁路应答器的相关技术标准，从结构原理、使用功能，类型样式及使用范围都作了要求和说明。并通过对常见故障的分析判断，为新一代高速铁路的应答器研发与应用提供了一种思路。- 1 -1 应答器应答器是一种用于地面向列车信息传输的点式设备，分

4、为固定（无源）应答器和可变（有缘）应答器。1.1 应答器的分类和用途无源应答器（组），用于发送固定不变的数据，用于提供线路固定参数，如线路坡度、线路允许速度、轨道电路参数、链接信息、列控及切换。有源应答器：传输可变信息。必须通过专用的应答器电缆与LEU设备连接，可以根据LEU设备所发送的报文，变化的向列车传送的报文，变化的向列车传送应答器报文信息。与LEU(地面电子单元）连接，用于发送来自于LEU的报文，在既有线提速区段，有源应答器设备在车站进站端和出站端，主要发送进路信息和临时限速信息。无论是无源应答器还是有源应答器，其工作原理是一样的。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

5、式信息接收无线发送的电磁能量后，应答器将能量转换为工作电源。启动电子电路工作，把预先存储存或LEU传送的。1023为应答器传输报文循环发送出去，直至电能消失。主要用途是向列控车载设备提供可靠地面固定信息和可变信息。1.2 应答器命名规则参照ETCS应答器相关标准对应答器进行编号，适用于中国铁路的列车运行控制区段。全国铁路应答器编号应具有唯一性。每个应答器的编号由（大区编号+分区编号）与（车站编号+应答器单元编号）共同构成。全国铁路应答器的编号实行统一管理，全国铁路按一定原则划分若干大区，每个大区分为若干区，每个分区包含若干车站（含区间）。原则上每个车站对应一个车站编号，应答器以应答器（组）为基

6、本单元进行编号，应答器编号应根据情况预留今后的发展空间。大区编号及分区编号参照附件执行；新增、调整编号时由铁路局（公司）向铁道部运输局申请，批复后方可实施。车站编号及单元编号由铁路局（公司）和工程设计部门按照应答器编号规则纳入工程设计，并报铁道部运输局核备。大区编号 大区编号由三位十进制表示，编号范围为1-127.全国铁路按区域划分大区，以现行的电务段或客运段专线区域为参照，根据其管辖范围内车站的数量，每个区域可分配1-3个大区。分区符号分区编号由一位十进制表示，编号范围为1-7。大区编号内以线别和车站分布情况进行分区编号。原则上同一线别的车站应分配在同一分区内。车站数量较多时可分配多个分区。

7、车站数量较少时，多个线别可合并在一个分区内。车站编号车站编号由二位十进制表示，编号范围为1-60.一个分区内的车站数量最多一般不超过50个进行分配。原则上按照分区内车站的下行车的方向顺次进行车站编号。单元编号单元编号由三位十进制表示。编号范围为1-255.对车站管辖范围内的全部应答器进行统一编号。以列车正运行方向或图为参照。按正线贯通、从小到大的原则进行编号，下行编号为奇数，上行为偶数。应答器编号及命名方式例1；如图1-1，应答器位于045号大区、1号分区、23号车站，在信号平面布置图中表示为045-1-23，放置于车站名称下方。图1.1 应答器编号及命名方式1.3 应答器设置规则地面应答器设

8、置应同时满足CTCS-2级列控系统和CTCS-3级列控的需求，CTCS-3级列控系统与CTCS-2级列控系统共用应答器信息，在同一组应答器中可同时包含CTCS-2级和CTCS-3级列控系统数据。 一、区间应答器；区间每一个闭塞分区入口距调谐单元（BA）或机械绝缘节2000.5m处设置两个及以上无源应答器构成的应答器组，用于列车定位和向CTCS-2级车载设备发送线路允许速度。线路坡度。轨道区段及特殊等路线固定信息。应答器组内相邻的应答器间的距离应为50.5m。当区间相临两个应答器组之间的距离大于1500m时，在两个应答器组中间应增加单个应答器构成的应答器组，用于列车定位。 二、站内应答器；1、进

9、站信号机（含反向）外方30.5m处设置一个有源应答器和两个无源应答器构成的应答器组。用于提供列车定位。CTCS-2进线路参数和临时限速信息。2、车站到发线出站信号机外方200.5m处设置一个有源应答器和一个无源应答器构成的应答器组。用于，列车定位。CTCS-2进路参数。临时限速。绝对停车。3、正线出站信号机外方300.5m处设置两个无源应答器构成的应答器组。4、车站个股道中间设置由单个应答器构成的应答器组，用于列车停车定位。5、调车信号机处；对于调车作业并冒进调车信号将危及正线运行列车安全的调车信号机设置由1个有源应答器和无源应答器组成的应答器组，提供调车危险信息。2 应答器的结构与原理2.1

10、 CTCS-2中应答器的作用车站列控中心根据进路状态、线路参数、临时限速命令等产生进路及临时限速等相关控车信息，通过有源应答器传输给列车。应答器设于各进站端、出站端、区间适应位置及特殊地点，向车载设备传输定位信息、进路参数、线路参数、限速信息信息等，具体如下: （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“限度坡度”、“线路速度”、“轨道区段”等参数。 （5）道岔信息：给当前方道岔向允

11、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：固定障碍的信息、列车运行目标速度、链接数据等。宋体固定值 列控车载设备根据地面设备（包括应答器)提供的信号动态信息、线路参数、临时限速信息及有关动车组信息生成控制速度和目标距离模式曲线，监控列车安全运行。2.2 应答器的工作原理 应答器系统是一种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栓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由感应电压获取，仅靠瞬时接收车载天线功

12、率的同时向车载天线发送大量的编码信息。不论是无源应答器还是有源应答器，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。欧洲查询/应答器EUROBALISE的信号特征参数为；车载查询器中产生能量信号频率为；27.095MHZ。地面应答器的编码器将储存器中的信息进行编码后，以4.237MHZ的中心频率及282KHZ的上下边频对信息进行移频键控调制后发送。欧洲铁联对EUROBALISE的编码要求中规定了长码和短码两种，长码为1023个bit位，短码为341个bit位。为了保证位置信息的安全性，在

13、编码时，顶置在地面应答器中的信息设置了75bit的循环校验码（CRC）码；编码信息的码率为565KBPS，短码的适用速度为500KM/S以内，长码的适用速度为300KM/S以内。2.2.1应答器的电路板应答器的电路板示意图如图2-1所示，应答器控制模块是整个电路机控制核心，当电源建立后，它首先判断由C接口来的数据是否有效。若有效，则控制模块将发送C接口传来的数据，若依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，输出列数据收发模块，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

14、上电的工作周期内，无论接口数据有效与否，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，便停止数据的发送。C接口工作电源仅用于该接口电路部分，不给控制模块盒数据收发供电，因此，有源应答器也只有在车载天线出现时才发送数据。图2.1 应答器的电路板示意图2.3应答器结构及性能参数应答器的主要用途是向车载ATP控制设备提供可靠地地面固定信息。2.3.1安装位置及外观应答器系统是一种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机车间的相互通信。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，仅靠瞬时接收车载天线的功率而工作，并能在

15、接收车载天线功率的同时向车载天线发送大量的编码信息。安装于机车底部的车载天线不断向地面发送功率并在机车通过地面应答器接收来自应答器的编码信息。当列车经过无源应答器上方时，无源应答器接收到车载天线发射的电磁能量后，将其转换成电能，能使地面应答器中的电子电路工作，把存储在地面应答器中的1023位数据报文循环发送出去，直至电能消失（及车载天线已经离去）。通过报文读写工具BEPT可以向改写无源应答器的数据报文。通过BEPT可以对无源应答器存储的数据报文进行读出，校核。当与LEU通信故障时（接口“C”故障），有源应答器可以自动切换到无源应答器工作模式，发送缺省报文。2.3.2应答器机械特征应答器由壳体（黄盒子）、电路板、灌封材料构成。壳体是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7公斤。2.3.3应