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查询应答器 电车三班 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 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。 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。 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 1.3.1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。 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 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