常坐火车的朋友会发现,在铁路线路的两条钢轨之间,安装了许多黄色小匣子,它们的名字就叫——“应答器”,别看这小匣子貌不惊人,它可是铁路行车重要的安全保障工具。今天就来一起学习铁路应答器知识。
“叫你一声你敢答应吗?”这是《西游记》里面银角大王与孙悟空的对话情节,孙悟空答应了一声,那葫芦“嗖”的一声,把孙悟空装了进去。实际上,呼叫和回答,这就是应答器的工作过程。
应答器是用于地面向列车信息传输的点式设备,分为固定(无源)应答器和可变(有源)应答器。主要用途是向列控车载设备提供地面固定信息和可变信息。具体来说,应答器可以向列控车载设备传送以下信息:
(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“线路坡度”、“线路速度”、“轨道区段”、等参数。
(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:固定固定障碍物信息、列车运行目标数据、链接数据等。
应答器的分类
应答器系统包括地面设备和车载设备两部分组成。地面设备由无源应答器、有源应答器及轨旁电子单元LEU组成。车载设备由查询主机、车载天线及天线电缆等组成。
无源应答器(组),用于发送固定不变的数据,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、列控等级切换等。
无源应答器
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,有源应答器设置在车站进站端和出站段,主要发送进路信息和临时限速信息。
有源应答器
地面电子单元(LEU)是一种数据采集与处理单元,根据外界变化的条件,选择存储在LEU中的其中一条报文传送给地面有源应答器进行发送,或将外部发送的应答器报文直接向有源应答器传送。
应答器的工作原理
谈到应答器的工作原理,简单来说,当列车上的查询器通过地面应答器时,应答器被查询器瞬态功率激活进入工作状态,并向查询器连续发送存储于应答器中的行车数据。
当车辆的天线靠近感应器时,感应器的感应线圈检测到27MHz的磁场,能量收集电路将此磁场能量转换为电能,为感应器提供了所需的电源,使其开始运作。
感应器的控制单元是整个系统的大脑,一旦电源就绪,它会检查通过C接口接收的数据是否有效。如果数据无效或不存在,控制单元会利用存储在消息存储器中的数据,并将其通过FSK调制后,发送到数据传输模块。经过功率放大器增强信号后,通过耦合线圈将数据发射出去。只要电源持续供应,控制单元就会持续发送信号,这表示车辆的天线一直位于感应器的上方。当控制单元启动时,如果检测到C接口的数据有效,它会发送这些数据;如果无效,则发送感应器中预存的标准信息。
一旦车辆的天线移出感应器的覆盖范围,感应器就会失去电源,随即停止发送数据。C接口的电源仅供该接口的电路使用,为控制单元和数据传输模块提供电力,因此,只有在车辆天线靠近时,有源感应器才会发送数据。
应答器的命名
每个应答器(组)都有一个编号,并且该编号在全国铁路范围是唯一的,命名规则是以"B"开头,后加里程标或信号机名称。
这种命名方式不仅便于管理和识别,还有助于快速定位到具体的应答器位置。公里标的命名参照区间通过信号机的命名规则执行,这意味着应答器的命名与其所在的位置密切相关,反映了其地理位置信息。
每个应答器编号由大区编号、分区编号、车站编号和应答器单元编号共同构成。这种编号方式确保了在全国范围内每个应答器的唯一性,便于追踪和管理。在每条报文的帧头中,都会包含该应答器(组)的编号以及该应答器在组中的位置,而在链接信息包中,会提供所链接的应答器的编号,从而形成一个完整的应答器识别系统。
应答器未来发展方向
随着美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟Galileo卫星导航系统以及我国北斗导航定位系统的推广使用,在既有的列控系统中引人卫星导航,已成为下一代列控系统技术发展的趋势。在北斗定位的基础上,辅以组合定位技术,积极开展虚拟应答器技术成为未来的研究方向。
基于北斗定位系统的虚拟应答器可通过软件处理北斗卫星组合定位单元的导航信息,实现应答器的相关功能。虚拟应答器技术可以减少地面应答器的铺设,降低列车控制系统的建设成本和维护费用,并且可以向列车提供连续的定位信息,增加列车定位的准确性。
虚拟应答器结构框图
随着我国铁路发展,路网越来越密,行车速度越来越高,行车间隔越来越短,对列车定位精度要求越来越高,应答器系统作为轨道交通中重要的基础设备,具有广泛的应用前景,对我国轨道交通发展具有重要意义。
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(部分内容来源:e车网、铁路信号技术交流 等)