CN101549703B - 一种长作用距离有源应答环线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长作用距离有源应答环线装置，应用于铁路信号自动控制领域，用以解决现有技术中改变控车命令以及应答器接收检测维护系统难度较大的问题。包括：兼容欧洲标准有源应答器基本功能的电气设计；加长的有源应答环线设计。安装于两条钢轨中间有源应答环线装置替代标准应答器，该装置的应答环线部分长达4米，电气谐振点参数为4.23MHz，所述装置可以向机车发送兼容标准应答器的4.23MHz的频移键控FSK载频信号。使用本发明之后，可以把以前对机车位置的精度苛刻要求放宽，机车只要停在长达4米左右的有源应答环线装置上都可以实现信息的连续接收，大大降低了改变控车命令以及应答器接收检测维护运用时对机车位置的要求。

Description

一种长作用距离有源应答环线装置

技术领域

本发明涉及铁路信号自动控制领域，特别是涉及到欧洲标准应答器系统在我国应用中遇到的关于控车指令连续传输、设备检测检修的一些难题而创新设计的一种长作用距离有源应答环线装置。

背景技术

在城市轨道交通的列车控制系统中，通过应答器系统实现机车的定位，通过无线数据传输方式实现调车命令的收发，在无线数据传输系统发生故障时，通过有源应答器实现对无线调车命令的补充。例如在机车折返时，如果无线系统故障，则需要通过有源应答器传送调车命令，但在现有的情况下由于应答器的有效作用范围很小，约600mm(即点式系统相关指标)，使得实现对无线调车命令的补充极为困难。另外铁路自动控制系统相关设备的日常检测维护是很重要的工作，如果出现设备带病运行，未检测出来就上线运行，将严重影响运输效率，甚至危害行车安全。目前国外没有类似的使用需求，而且国外在设备检测检修的要求与国内不同，因此国外没有类似的设备。国内的设备相比国外要复杂许多，设备既有的检测检修管理方法要求所有的车载设备在检测时要做到全面测试，而近年来新引进的点式应答器系统在中国模式下的检测手段不够方便，由于点式系统的有效作用范围很小，决定了其系统在检修过程中的检测盲区很大，只能在特定的条件下才能做到全面检测。

综上，在城市轨道交通的列车控制系统中，应答器系统的有效范围很小，参见图1所示，通常只是在地面应答器和车载天线位置重合的很小范围(约600mm)，使得改变控车命令以及检测维护系统难度较大。

发明内容

本发明提供一种长作用距离有源应答环线装置，用以解决现有技术中实时改变控车命令以及检测维护系统难度较大的问题。

普通应答器内部线圈面积很小，不论是有源应答器还是无源应答器的有效作用范围都一样，大约只有600mm左右。

本发明的一种长作用距离有源应答环线装置，应用于铁路信号自动控制领域，该装置可以实现有源应答器的基本功能，但是在有效作用距离上能够得到较大地延展，简单地说是为了解决应答器在我国实际应用中的一些难题发明了一种非标准的有源应答器相关装置，其有效作用距离目前已经在4m左右进行了验证。该装置包括：有源应答环线，由置于两条钢轨中间的一根金属导体围成，且所述有源应答环线的长度不低于4米；有源应答器功能模块，用于与所述有源应答环线配合，向机车发送4.23MHz的FSK载频信号，能够兼容欧洲标准应答器。所述的有源应答器功能模块是参照欧洲应答器标准要求的设计部分，所述较大面积的金属线圈环线装置替代了原有的标准应答器内部面积很小的发送线圈，通过重新设计调整使其整体的有源应答环线装置电路参数的电气性能仍然能够对4.23MHz的信号谐振，并且能够像普通应答器一样向机车可以连续发送4.23MHz载频的频移键控FSK信号。

所述装置的环线中可以发送标准应答器所需的4.23MHz的FSK信号。其中有源应答环线的形状为矩形，宽度250mm左右，长度可以达到4米，可以实现信息通讯的有效作用距离可以达到4米以上。

本发明有益效果如下：

在城市轨道交通的列车控制系统中，考虑在无线数据传输系统发生故障时，通过有源应答器实现对无线调车命令的补充。例如在机车折返时，如果无线系统故障，要想通过有源应答器传送调车命令，在现有的情况下由于应答器的有效作用范围很小(600mm)几乎不可能实现，扩大应答器信息的有效作用距离是个很实用的解决方案。本发明可以使机车与地面的信息通讯有效作用距离达到4米以上，大大降低了信息有效传输的难度要求，使得整套方案的可操作性大为提高。

目前国外没有类似的使用需求，而且国外在设备检测检修的要求与国内不同，因此国外没有类似的设备。国内的设备相比国外要复杂许多，设备既有的检测检修管理方法要求所有的车载设备在检测时要做到全面测试，而近年来新引进的点式应答器系统在中国模式下的检测手段不够方便，每次检测都将面临很大的困难。本发明的效果是可以使日常的检测难度系数大为降低，使得例行的常规全面检查可以实现，具有很高的实用价值。

附图说明

图1为现有点式应答器系统与机车配合的示意图；

图2为现有点式应答器系统的组成结构图；

图3为现有点式应答器系统的车载设备与地面设备实现信息接收部分的结构图；

图4为现有点式系统设备的有效作用范围示意图；

图5为本发明实施例中的长作用距离有源应答环线装置示意图；

图6为本发明实施例中的长作用距离有源应答环线装置的有效作用范围示意图；

图7为本发明实施例中的长作用距离有源应答环线装置与机车配合的示意图。

具体实施方式

目前点式应答器系统的组成结构参见图2所示，车载查询器通过车载天线向地面应答器连续发送27MHz能量，下行链路功率载频发送：27.095MHz±5kHz，接收应答器信息，上行链路信号接收：载频：4.234MHz±200kHz，频偏：282.24KHz±5％，调制速率：564.48Kbps±2.5％，形成无差错报文。通过带隔离RS485/CAN接口，给列控系统提供应答器信息。通过带隔离RS485输出自检信息和译码信息，供记录和远程监测使用车载天线是一种双工天线，能够向地面应答器发送27.095MHz的能量信号，接收由地面应答器返回的上行链路频移键控FSK(Frequency-shift keying)调制信号并将该信号通过车载查询器专用电缆传送给车载查询器。车载天线内置检测单元，用于实现查询器电缆断线和短路、车载天线故障的在线监测。固定信息应答器接收27MHz能量信号，下行链路功率载频接收：27.095MHz±5kHz，发送应答器信息，上行链路信号发送：上边频：3.951MHz±1kHz，下边频：4.516MHz±1kHz，调制速率564.48±1Kbps，调制方式：FSK。可以通过无线编程器修改信息、通过便携式应答器测试仪读取信息。可变信息应答器是一种可以发送由LEU传输来数据报文的高速数据传输设备，主要功能和特点如下：(1)可变信息应答器接收来自LEU电缆的8.82KHz偏置电压信号，经过整流稳压后为应答器有源部分提供电源；(2)可变信息应答器接收来自LEU的双向差分电平编码DBPL形式的应答器报文，再经过FSK调制生成符合A接口规范的上行链路电压信号；(3)当可变信息应答器接收到车载天线传递的27MHz载频能量时，将上行链路电压信号进行功率放大，通过发射天线将携带应答器报文信息的上行链路信号发射出去；(4)通过无线编程器能够读出和检查存储在应答器中的默认数据报文；LEU实时接收列控中心传送的数据报文并发送给对应可变信息应答器，实时更新可变信息应答器的数据，实现应答器对变化数据的发送；故障安全设计和完善的系统自检功能，确保C接口输出信息的正确性；提供LEU本地报文存储器电可擦除可编程只读内存EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)编程接口，通过串行口编程；LEU应具有自检测、监测与有源应答器间通信状态等功能，应将检测数据实时传送给车站列控车站列控中心根据调度命令、进路状态、线路参数等产生进路及临时限速等相关控车信息，通过有源应答器及轨道电路传送给列车。

现有点式应答器系统的车载设备与地面设备实现信息接收部分的结构构图参见图3所示。车载天线与地面应答器之间通过电磁感应实现激励信号27M传送给地面应答器，应答器通过耦合的27MHz激励信号转换成电源，之后发送4.23MHz的数据信息到车载天线，通过车载解码器实现信息接收。

目前点式系统设备的有效作用范围参见图4所示，只有车载的天线恰好与地面的应答器位置重合时(在固定的0.6米范围内)，车载设备可以接受到地面的信息，并且可以确认相关的检测环节的工作状态，这对于机车停车的位置精度要求很高，很难实现。

为了降低城市轨道交通的列车控制系统中改变控车命令以及检测维护的操作难度，本发明提供了一种长作用距离有源应答环线装置，具体参见图5所示，长作用距离有源环线装置是满足标准应答器的基本功能需求，针对天线的有效作用距离参数进行重新设计，有源应答环线装置的有效作用距离可以达到持续4米左右。根据标准应答器的实际应用情况，有源应答环线的宽度大约250mm效果比较好。长作用距离有源应答环线装置的两个主要功能模块：有源应答器功能模块(标准应答器的功能模块设计)、有源应答环线(加长的有源应答环线设计)。标准应答器的功能模块设计主要是为了兼容欧洲标准应答器的电气特性，加长的有源应答环线则可以把有效作用距离进行延伸，目前已经实现了4米的有效作用距离。通过测试改进可以达到较好效果的有源应答环线宽度在250mm左右，环线长度可以不低于4米。该有源应答环线替代了原有的应答器内部面积很小的发送线圈(长度小于300mm)，线圈的电感特性由于其面形状大小发生巨大的变化，原来的电器参数下的谐振特性也发生了较大变化，通过重新设计调整其系统电路参数使其电气性能仍然能够稳定地对4.23MHz的信号谐振，并且能够像普通应答器一样把4.23MHz信号发送给车载接收设备，使得车载设备可以在较大范围内连续接收应答器的信息，可以实现地面对机车之间的连续数据通讯。参见图6和图7所示，机车接收装置只要在这大约4米的范围内都能接收到地面的信号(使机车接收距离达到4米左右)。

综上，使用本发明之后，可以把以前对机车位置的精度苛刻要求放宽了，机车上的接收装置只要停在长达4米的有源应答环线装置上面都可以实现信息的连续接收，达到对车载设备检测等要求，大大降低了条件要求很容易实现。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种长作用距离有源应答环线装置，应用于铁路信号自动控制领域，其特征在于，包括：

有源应答环线，由置于两条钢轨中间的一根金属导体围成，且所述有源应答环线的长度不低于4米；

有源应答器功能模块，用于与所述有源应答环线配合，向机车发送4.23MHz的FSK载频信号，能够兼容欧洲标准应答器；

所述有源应答环线实现了有源应答环线装置的有效作用范围延长到不低于4米的效果，并且通过重新设计调整系统电路参数，实现了有源应答环线装置向车载设备发送4.23MHz的频移键控FSK载频信号，使车载设备在有源应答环线装置上方水平不低于4米的范围内能连续接收到有源应答环线装置的信息，实现地面对车载设备之间的连续通信。

2.如权利要求1所述的一种长作用距离有源应答环线装置，其特征在于，所述金属导体围成的有源应答环线为矩形。

3.如权利要求1或2所述的一种长作用距离有源应答环线装置，其特征在于，所述金属导体围成的有源应答环线其宽度约为250毫米。

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