第6讲 车地通信技术.pptVIP

主讲人：刘晓娟 Contents 1、基于查询应答器的点式通信 铁路系统中的查询应答器是地面与机车之间进行短程无线信息传输的装置。 20世纪90年代，欧洲各国逐步建立了统一标准的查询应答器系统（EUROBALISE）。目前我国正在按照欧洲标准进行查询应答器的研究开发工作。 目前查询应答器系统在可用性、可靠性、可维护性等方面已有很大改善，适应国内运用情况，达到了实用化的要求。 在列控系统中应用较为广泛。 应答器传输系统是基于感应耦合和移频键控技术的系统。 查询应答器特点 具有无线车地数据传输功能，适用于各种线路条件。 性能与功能具有广泛适应性和扩展性。既可用于一般线路或高速铁路，也可用于城市轨道交通。 地面设备易于安装，不影响工务设备的正常使用。 地面应答器及车载天线实用性强，可在各种气候下使用。 使用寿命长，基本无需维护，可节约维修资金。 电磁场稳定，可以获得高质量的传输效果。 一次性投资可服务于多种运用，实现少投入、多产出，经济效益显著。 查询应答器分类 固定数据应答器：也称无源型查询应答器。存储一个可再编程的报文并将其传输给通过列车。无需安装电缆或者其他设备。相当于计算机存储系统中ROM类型。其信息一旦固定在应答器后，只能原封不动地读出，不可改变。可提供诸如里程标、区间长度、限速值、坡道值等信息。 可变数据应答器：也称有源型查询应答器。应答器本身具备电源，所以它存储的信息是可变的，相当于计算机存储系统中RAM类型。因此当查询器与应答器耦合谐振时，立即发出了应答器内部已存储好的随机信息。可提供实时信息，如股道号、进出站、通过等。 应答器传输系统 由地面应答器、车载查询器和查询器主机组成。 应答器向经过列车发送数据报文。每条报文至少都含有唯一的标记，可使列车确定它在线路上的绝对位置。 报文是在列车经过应答器时传送的。应答器车载天线激活应答器传输报文。车载查询器使用激活的能量通过数据总线将报文传输至车载计算机。 应答器系统工作原理 电磁感应原理 车载天线与应答器之间是按电磁耦合的原理工作的。当能量频率≤30MHz，电场起着次要作用 ，磁场起着主导作用。 对无源应答器来说，系统的供电必须从感应电压获得。在频率、线圈结构一定的条件下，可计算出应答器临界动作的最小磁场强度，进而估算出天线发射功率。 应答器系统工作原理 无源应答器原理：无源应答器主要由能量转换电路、频率合成器、信息贮存电路组成。 无源应答器原理 车载天线向地面连续辐射27.095MHz的高频电磁能量，地面无源应答器的高频界面一旦接收到电磁能量后立即激活工作，ROM区的数据经过时钟控制电路，送往频率合成器，由频率合成器产生相位连续的FSK数据载频信号，再经高频界面将信号向机车天线传送。 整个工作过程，构成了完善的数字调频系统，特别是应答器中的专用电路“频率合成器”，它既保证了频点的准确性，又保证了FSK的相位连续性。 无源应答器的频率与机车能量发送器同步，其稳定度为1×10-6；应答器启动时间为0.3ms；无源应答器所需要的最小工作能量为30mw，而应答器与机车天线相互垂直作用时，最大可得到400mw的能量。 有源应答器原理 有源应答器的设计与无源应答器相似，但数据来 自于地面电子单元（LEU）。 当地面电子单元（LEU）与有源应答器连接故障时，有源应答器可切换到无源工作模式，即当接收到车载天线发送的能量时，可提供存储的缺省报文。 地面电子单元（LEU）原理 地面电子单元（LEU）由数据采集电路、控制电路（CPU）、滤波放大电路组成。采用双机校核 。 应答器报文举例 线路坡度 【ETCS-21】 应答器报文举例---线路速度 【ETCS-27】 2、基于数字音频轨道电路的连续式通信 音频无绝缘数字轨道电路和绝缘轨道电路相比较， 具有较明显的优点。无绝缘接头大大提高了轨道电路的可靠性，在长轨区段安装时不用锯轨，在电化轨道区段降低了轨道电路的不平衡系数，改善了钢轨线路的运营质量。 无绝缘音频轨道电路还具有向车载设备传输报文信息的功能，从而使轨道电路既具有检查轨道占用、空闲状态的功能，同时还具有传输信息功能。 目前得到较为广泛使用的几种音频无绝缘数字轨道电路分别有德国SIEMENS公司的FTGS轨道电路，法国ALSTOM公司的SDTC/DTC921轨道电路以及美国USS公司的AF-904轨道电路。这几种轨道电路也分别在我国的广州、上海等城市的地铁中得到了应用。 数字编码式音频轨道电路的结构 数字编码式音频轨道电路工作原理 音频发生器由标准石英振荡器组成，产生9.5 kHz 至16.5 kHz 8种标准频率（频差为1kHZ）中的任何一种。 脉码调制器按一定的比特模式对音频信号进行调制。在德国西门子公司和美国USS公司生产的系统中，采用64 Hz