信号列控设备之应答器

知识点：应答器

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。随着列车运行速度不断提高，仅依靠轨道电路发送闭塞信息，在信息量方面已经不能满足列车安全高速行驶的要求，需增加应答器向列控车载设备提供大量固定信息和可变信息。

地面应答器设备包括：无源应答器、有源应答器、应答器地面电子单元(LEU)以及应答器读写工具等。为实现系统功能，列控地面设备还通过车站列控中心与车站联锁系统、CTC／TDCS车站分机连接。

一、应答器的功能

应答器有以下功能：接收电能信号，探测、解调远程能量信号；产生上行链路信号，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。

应答器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、轨道区段长度等参数。

（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。

应答器用于向CTCS-2级列控系统车载设备提供线路速度、线路坡度、轨道电路、临时限速等线路参数信息；向CTCS-3级列控系统车载设备提供位置、级间转换、建立无线通信等信息。

应答器以报文的形式发送信息，因此需要定义报文的格式和所代表的含义。我国列控系统中，应答器报文采用欧洲标准。每条应答器报文都是由一个50位的报文帧头、若干信息包以及一个8位的结束包构成，共计830位，每个信息包都具有各自的格式和定义。为了保证传输的安全性和可靠性，要按照欧洲标准对其进行加扰编码，形成1023位的传输报文，应答器、LEU、列控中心中储存、传输的都是1 023位的传输报文。

二、应答器的分类

根据应答器所传输报文是否可变，应答器分为固定信息应答器(无源应答器)和可变信息应答器(无源应答器)。

每个无源应答器预先固定写入一条应答器报文，列车经过该应答器时，固定发送预先写入的报文。无源应答器用于发送固定不变的数据。无源应答器设于闭塞分区入口和车站进、出口处，用于向列控车载设备传输闭塞分区长度、线路速度、线路坡度、列车定位等静态信息。

有源应答器设置于车站进、出口处，通过专用的应答器电缆与LEU连接，根据LEU设备所发送的报文，变化地向列车传送应答器报文信息，主要是进路信息和临时限速信息。有源应答器的报文按应答器编码规则编制，内容包括编号、链接关系、临时限速(至限速始点距离、限速区长度、限速速度)、进路长度、电码化及线路载频、线路固定信息等。

三、应答器的结构

有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。它们均符合欧洲标准。

1．应答器机械特性

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。

2．应答器的电路板

    当车载天线接近应答器时，应答器的耦合线圈感应到27MHz的磁场，能量接收电路将其转化为电能，从而建立起应答器工作所需要的电源，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，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接口传来的收据。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。

    3．应答器的接口

应答器与其他设备连接以及报文传输主要有A接口、C接口。

（1）A接口

     A接口是应答器与列控车载设备之间的无线传输接口，它具有上行数据传输接口A1、供电接口A4、编程接口A5。

A1接口是应答器向列控车载设备传输数据报文的接口。当车载设备经过应答器上方时，应答器连续不断地将1 023位的传输报文发出。A1接口采用移频键控调制方式。

A4接口是列控车载设备向应答器提供工作电源的接口。车载天线单元通过连续发送频率为27.095 MHz的电磁波，应答器感应该电磁波，并将其转换为工作电源。

A5接口用于对应答器进行编程，即写入报文及生产制造标识信息。

（2）C接口

C接口是LEU与有源应答器之间的数据传输接口，具有C1接口、C6接口、C4接口。

C1接口用于LEU向有源应答器传送报文。LEU将1 023位的应答器传输报文进行码型变换，将其转换为DBPL码，通过电缆不间断地向有源应答器发送。分线盒至有源应答器的连接采用铜丝编织屏蔽层应答器数据传输电缆，

C6接口是由LEU给有源应答器接口电路提供电源的接口。

C4接口用于有源应答器向LEU发送有列车通过的信息。

四、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由感应电压获取，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。

不论是无源应答器还是有源应答器，其工作原理相同的。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，把预先存储或LEU传送的1023位应答器传输报文循环发送出去，直至电能消失(即车载天线离去)。

    通过报文读写工具BEPT可以改写无源应答器的数据报文，对无源应答器存储的数据报文进行读出、校核。

有源应答器通过与LEU的连接，可实时改变传送的数据报文。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，发送预先存储在应答器中的默认报文。

LEU与应答器通信中断时，有源应答器应有保证行车安全的缺省报文。在办理通过进路且出站有源应答器通信中断或列车未收到其报文时，若进站应答器预告有临时限速，车载ATP将按45km／h速度控制列车在区间运行；否则按线路规定速度控车。

五、应答器组

为完成传送的数据报文的任务，应答器组经常要成组运用，构成应答器组。由2～8个应答器组成。组内相邻应答器间的最小距离应为5.0+0.5m。

六、应答器编号和名称

1．应答器编号

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。

    在每一条报文的帧头中，都要包含该应答器(组)的编号以及每个应答器在组中的位置；在链接信息包中，要提供所链接的应答器的编号。

每个应答器(组)的编号由大区编号、分区编号、车站编号、应答器单元编号共同构成。应答器编号表示为：大区编号--分区编号--车站编号--应答器单元编号(应答器组内编号)。

大区编号是按全国铁路区域、以现行电务段或客运专线区域为参照而划分的，它由三位十进制数表示，编号范围为1～127。

分区编号由一位十进制数表示，编号范围为1～7。在大区编号内，以线别和车站分布情况进行分区编号，同一线别的车站应尽量分配在同一分区内，车站数量较多时可分配多个分区；车站数量较少时，多个线别可合并在一个分区内。

车站编号由两位十进制数表示，编号范围为1～60。一般按分区内车站的下行方向顺次进行车站编号，当多个线别合并在一个分区时，线别之间车站编号留出适当余量，既有分区内增减车站时，不得影响其他车站编号。

应答器单元编号由三位十进制数表示，编号范围为1～255。对车站管辖范围内(含区间)的全部应答器(组)进行统一编号，以列车正运行方向或用途为参照，按正线贯通、从小到大的原则进行编号，下行编号为奇数，上行编号为偶数。

每个应答器组可由1～8个应答器组成，以列车正运行方向为参照，列车首先经过的应答器为①，其他顺次编号。

2．应答器名称

应答器编号相当于是身份识别，而从该编号中很难看出其特征及安装位置，不便于维护和管理，因此，除编号外，每个应答器(组)应有其名称。应答器命名以B开头，后加里程标或信号机名称，其中里程标参照区间通过信号机命名规则。

七、应答器的安装

应答器安装高度示意图如图2所示。

图2    应答器安装示意图

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1、GB5226.1-2008 机械电气安全

2、GB19517-2009国家电气设备安全技术规范