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第二节 查询应答器的工作原理
3.1地面应答器 应答器是一个信息编码调制器,由于其电源由查询器感 应而生,故其功耗要求非常严格。另外,本设备为铁路专 用器材,对传输参数有特殊要求,一般通用芯片无法满足 要求,因此选用低功耗的FPGA (现场可编程逻辑器件) 来实现信息的编码和调制,最后通过天线送出。应答器 还包括FLASH,可预存数据,也可内嵌到FPGA中。规模 生产后,可以用ASIC芯片代替。其基本原理框图见图
查询应答器
• 电车三班 20097942 何文乐
• 第一节 查询应答器基本原理 • 第二节 查询应答器的工作原理 • 第三节 查询应答器的发展前景
Hale Waihona Puke 第一节 查询应答器的功能和特点
查询应答器是一种具有综合利用价值、保证列车运行安全、提 高运输效率的重要基础设施。 1.1 应答器的功能 查询应答器系统包括应答器、查询器、查询器主机等3个主要 设备,查询应答器是一种原理上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机车与地面间的相互通信。 安装于两根钢轨中心枕木上的地面的应答器不要求外加电源, 平时处休眠状态,仅靠接收查询器的功率而工作,并能在接收查询功 率的同时向查询器发送大量的调制编码信息。 安装于机车底部的查询器不断向地面发送瞬态功率并在机车通 过地面应答器时接收来自应答器的编码信息。车载主机除了向查询 器发送瞬态功率信号外,其主要任务是处理查询器接收到的来自应 答器的高频调制编码信息。
• 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。
当安装在列车底部的查询器与地面应答器之间 的磁场强度达到规定的范围时,应答器线圈感应到 查询器发出的功率信号,应答器电源电路通过变换 器、检波和电压调节,输出系统工作所需的电压, 系统进入工作状态。波形变换电路从感应线圈谐振 频率信号中提取系统工作时钟,同时供给编码器和 调制电路。编码器读取预置在系统FLASH中的信 息,并给调制器输出编码条件。调制器从系统时钟 获得产生FSK调制信号的上边频f1和下边频f2。 调制完成后的FSK信号要经低通滤波器整型之后 放大,由天线发射出去。整个过程需要3~5ms。
3.2车载查询器
车载查询器比应答器复杂许多,但因为车载设 备应由车载电池电源馈电,没有功耗要求,因此可 以有多种实现方法。查询器的主要功能是接收应答 器发来的信号,解调出数据信号,解码后再通过串 行输出送至车上设备。原理框图见图：
另外,车载查询器还包括1个电源和无线接口模块, 1个较大的 天线。传输子系统的工作要求取决于天线装置的结构和应答 器的结构。发生可靠传输的应答器上列车行进方向的距离,要 大于所需的最小接触距离,其中,要考虑应答器和应答器传输 模块(BTM)的编码策略和动态启动次数。信号解调、编解码 和串行通信部分,可以用通用的电路及1个单片机芯片完成,或 直接由1个DSP芯片完成全部功能。
谢谢
1.3 查询应答器的分类 地面应答器按照供电来源,可分为有源和无源 应答器2种类型。
1.3.1有源应答器
设置在车站进站信号机前方的有源应答器,由可变信息应答器、道旁 电子单元(LEU)、车站信息编码设备及联接电缆组成。车站信息编码设备 与车站联锁系统结合,采集来自联锁系统的有关信息(如列车进站的股道 号、股道长度、临时限速等),通过串行接口传送至道旁电子单元,再通过 它控制可变信息应答器的发送,为列车提供实时信息,解决人工输入易出 差错的问题。车站信息编码设备与道旁电子单元之间的电缆与进站口的 信号机、轨道电路信号传输电缆合并,采用铁路内屏蔽数字信号电缆。可 变信息应答器要向车载运控装置提供列车进站的股道号、股道长度、临 时限速等动态信息,因此查询应答器系统必须与车站联锁系统进行接口
1.2 应答器的特点 应答器具有以下主要特点。 (1)无源设备,不要求提供外接电源。(有源应 答器除外) (2)可提供固定的信息内容,如里程标、区间长 度、限速值、坡道值等。 (3)可变编码应答器可提供实时信息,如股道 号、进出站、通过等等。 (4)无源应答器使用寿命长,无需维护,可节约 维修资金,无更多的资金耗费。 (5)不受话路限制,传输信息量大,有利于实现 系统故障导向安全。 (6)不受频带限制,频率运用灵活。 (7)电磁场稳定,可以获得高质量的传输效果。 (8)具有高速、高可靠的无线车地数据传输功 能,适于各种线路条件。
第三节 查询应答器的发展前景
中国铁路需要跨越式发展,将以运输能力的快速扩充和 技术装备水平的快速提高为主线,以较短的时间、较少 的环节和代价,实现与发达国家相同的目标,逐步在主要 干线建设客运专线,实现客货分线运输,同时建设大能力 货运通道。全国铁路将在今后5年内组织实施2次大规 模提速。查询应答器将以担当车-地信息传输而在高速 铁路信号系统中发挥作用。随着我国铁路的进一步发 展、列车控制技术的进一步成熟,查询应答器有着较为 广泛的应用前景。
1.3.1无源应答器
安装于两根钢轨中心地面上的无源应答器,不需要外加电源,平时处 于休眠状态,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,同时发送调制好的数据编码信息。其编码策略具有强检错、易解 调的特点。 无源应答器自身功耗很低,包装上考虑醚型聚胺脂填充,外壳为硬塑 料,以确保防水、防撞击,便于工务、电务养护并可防盗窃。
