CN103078659A - 通过信号机与有源应答器实现控车的方法以及有源应答器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直接通过信号机与有源应答器实现控车的方法以及用于上述方法中的有源应答器，属于铁路行车安全领域。该方法包括：有源应答器与信号机相连，从所述信号机中提取点灯控制条件；根据所述点灯控制条件选择要发送的应答器报文；所述有源应答器接收到车载设备的激活信号后，将所述应答器报文发送给车载设备。通过本发明提供的方法以及有源应答器则不需要通过LEU来控制有源应答器，不仅简化了现有系统，工程造价低、施工简单、有利于推广应用，并且还能达到阻止冒进、实现列车的安全防护的目的，同时能够适应国内各种类型的车载设备，扩展性强。

Description

通过信号机与有源应答器实现控车的方法以及有源应答器

技术领域

本发明涉及铁路行车安全，适用于铁路控车和/或调车作业的安全防护领域，特别涉及一种不使用LEU等设备，直接通过信号机与有源应答器实现控车的方法。 

  

背景技术

地面电子单元，简称LEU（Line-side Electronic Unit），是当代铁路列车运行控制系统的重要地面信号设备，LEU与有源应答器间采用专用屏蔽电缆进行连接。 

目前我国高速铁路中，其基本的控车和/或调车的工作原理是：将地面信号机的显示信息通过车站的LEU等编码设备生成数据信号，LEU通过0.5km～2.5km长的专用电缆与现场的有源应答器连接，将生成的数据信号通过上述电缆发送给有源应答器，有源应答器将电缆耦合的信号经过解码处理后，再以调频FSK的无线感应方式向机车传送；机车的车载设备通过天线接收到地面的信息，再经过放大、解调、译码等手段还原成地面的原始数据，最后送往列车控制系统实现智能控车。 

但在既有线的改造中，如果想要通过LEU获得信号机的显示信息，再由LEU将上述显示发送给有源应答器，则需要安装LEU以及LEU与有源应答器之间的连接电缆，这样不仅成本极高，并且实施也非常麻烦。以某动车段为例，地面信号机总数量340架，则需要配对340套LEU编码设备以及340路电缆，才能与现场的340台有源应答器相连接，进而实现地面与机车的通讯，这样成本就太高，并且施工难度也增加。 

  

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种直接通过信号机与有源应答器实现控车的方法，而不需要通过LEU来控制有源应答器，该方法包括： 

有源应答器与信号机相连，从所述信号机中提取点灯控制条件；

根据所述灯显信息从内部存储器中选择相应的报文；

所述有源应答器接收到车载设备的激活信号后，将所述报文发送给车载设备。

本发明还提供了一种用于上述方法中的有源应答器，包括： 

用于与信号机相连且从所述信号机中提取点灯控制条件的接口模块；

用于存储应答器报文的存储模块；

用于根据从所述点灯控制条件从所述存储模块中选择相应的应答器报文的判断选择模块；

以及用于将所述应答器报文发送给车载设备的发送模块。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种直接通过信号机与有源应答器实现控车的方法以及有源应答器，本发明不需要通过LEU来控制有源应答器，不仅简化了现有系统，工程造价低、施工简单、有利于推广应用，并且还能达到阻止冒进、实现列车的安全防护的目的，同时能够适应国内各种类型的车载设备，扩展性强。 

  

附图说明

图1 为本发明实施例一提供的通过信号机与有源应答器实现控车的结构示意图； 

图2 为本发明实施例一提供的通过电阻隔离法从信号机提取点灯条件的原理图；

图3 为本发明实施例一提供的通过电流传感器隔离法从地面信号机提取点灯条件的原理图；

图4 为本发明实施例二提供的有源应答器的原理框图；

图5为本发明实施例二提供的有源应答器中的接口模块与条件检查单元的具体实现电路图；

图6为本发明实施例二提供的有源应答器中的接口模块的另一种实现电路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明确，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明主要用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。 

实施例一 

本发明实施例提供了一种直接通过信号机与有源应答器实现控车的方法，该方法不仅适用于列车的调车防护系统，还适用于其它与信号机简单连接的类似控车场合，具体包括：

有源应答器与信号机相连，从所述信号机中提取点灯控制条件；

根据所述点灯控制条件从内部存储器中选择相应的应答器报文；

所述有源应答器接收到车载设备的激活信号后，将所述应答器报文发送给车载设备。

如图1所示，有源应答器安装在信号机正前方10米～15米的两轨中央，与信号机直接相连，当信号机“开放”时，如亮白灯时，有源应答器根据点灯控制条件选择相应的应答器报文，做好向机车发送“允许”进路信号的准备，当机车驶入有源应答器作用区域时，就能接收到有源应答器的信号，允许机车通过信号机；如果信号机“关闭”，如亮蓝灯时，有源应答器则根据点灯控制条件选择相应的应答器报文，将准备发送默认的“禁止”信号；这样即使机车有冒进的可能性，一旦驶入有源应答器的作用区域，有源应答器的禁止信号就被机车接收，列车控制系统就会立即引起紧急制动达到阻止冒进、安全防护的目的； 

具体的，在本发明实施例中，从信号机中提取点灯控制条件的方法具体为电阻隔离法与电流传感器隔离法；

如图2所示，电阻隔离法是指用高阻值的隔离电阻取出点灯控制条件，进而达到控制有源应答器的目的，点灯控制条件是一个开关量即可，隔离电阻的目的，是防止外线一旦出现短路故障，不影响信号机正常工作；该方法能适用于各种信号机，包括LED发光二极管等类型；

如图3所示，电流传感器隔离法是指用传感器隔离的方法取出点灯控制条件，一旦信号机的灯丝点亮，就会有2A的电流经过电流传感器，通过电磁感应在传感器的次级就会获得控制电压，该方法主要适用于功率型的信号机，如白炽灯泡等。

在本发明实施例中，有源应答器所需要的激活能量是由机车辐射得到的，当机车驶入有源应答器的作用区域时，有源应答器收到机车辐射的27.095MHz的能量信号，进而获得电源功率来激活有源应答器，因此有源应答器不需要从信号灯的灯丝上获取电源功率，所以即使外线出现短路故障时也不会影响信号机的正常工作；由于有源应答器只有在列车经过时，列车上的车载设备向有源应答器发送激活信号，此时有源应答器才向车载设备发送已根据点灯控制条件选择好的应答器报文，而在没有列车经过时，有源应答器不向外发送应答器报文，因此本发明不需要改动车载设备，可以适应国内各种类型的车载设备。 

本发明提供的直接通过信号机与有源应答器实现控车的方法，不需要通过LEU来控制有源应答器，不仅简化了现有系统，工程造价低、施工简单、有利于推广应用，并且还能达到阻止冒进、实现列车的安全防护的目的，同时能够适应国内各种类型的车载设备，扩展性强。 

实施例二 

本发明实施例提供了一种应用于本发明实施例一所描述的方法中的有源应答器，是对现有的“欧标”有源应答器进行改进得到的，应用于直接通过有源应答器与信号灯实现控车的方法中，如图4所示，具体该有源应答器包括：用于与信号机相连的接口模块，从信号机中提取到的点灯控制条件；用于存储应答器报文的存储模块；用于根据点灯控制条件从所述存储模块中选择相应的应答器报文的判断选择模块；以及用于将所述应答器报文发送给车载设备的发送模块；

具体的，本发明实施例中的接口模块主要由雷电防护、整流滤波与光电隔离器件组成；

本发明实施例中的判断选择模块具体包括：条件检查单元，用于对点灯控制条件进行判断，根据主、副灯丝的逻辑条件，以及点灯条件的信/噪比等情况,提取出满足需要的电平信号，主要由逻辑判决电路、比较器电路等构成；控制单元，用于根据条件检查单元的判断结果选择要发送的应答器报文，其中控制单元又包括读取控制单元与发送控制单元，读取控制单元决定读取哪个数据区，发送控制单元是决定发送哪条数据内容，只有读取控制单元与发送控制单元的内容相同时，才能让发送模块将选择的应答器报文发送给车载设备；

本发明实施例中的发送模块具体包括：载波发生器单元，用于接收到机车辐射的27.095MHz的能量信号，进而获得电源功率来激活有源应答器，同时高频能量信号再通过载波发生器组成两个边频信号；FSK键控单元，用于根据所述选择的应答器报文与所述边频信号进行调制,形成FSK载波信号，将所述FSK载波信号发送给车载设备，完成地面与机车的通讯；

本发明实施例中的存储模块可用于分别存储不同的数据，如可变应答数据与固定数据，并且该有源应答器还包括无线编程接口模块，用于完成对存储模块的数据读写操作；

本发明实施例的有源应答器还包括无线编程接口模块，用于完成对存储模块的读写操作。

当车载设备接收到有源应答器发送的FSK载波信号后，对该信号进行放大、解调、译码等工作，最后将还原的数据信号发送到列车控制系统实现智能控车，达到安全防护的目的。 

具体的，对本发明实施例中的有源应答器的原理进行说明，有源应答器通过接口模块与信号机相连，当信号机开放时，点灯控制条件加载到有源应答器的接口模块上，从而获得点灯控制条件，再由有源应答器中的条件检查单元从上述点灯控制条件中提取出需要的电平信号进行判断，再将判断结果分别发给控制单元中的读取控制部分与发送控制部分，读取控制部分根据判断结果从存储模块中选择相应的应答器报文，然后发送控制部分判断选择的应答器报文与其收到的判断结果是否是相应的，若否，则不会向FSK键控电路提供应答器报文，若是相应的，则将选择的应答器报文提供给FSK键控电路，在应答器感应线圈收到机车辐射的27.095MHz的能量信号后，通过A4接口将上述能量信号传给有源应答器，从而激活有源应答器并将高频能量信号通过载波发生器组成两个边频信号，然后FSK键控电路将上述应答器报文与上述边频信号进行调制,构成FSK载波信号，将该FSK载波信号通过A1接口发向机车，其中存储模块中存储的数据是由A5编程接口写入的，其中A1接口是有源应答器向天线单元传输上行链路应答器报文的接口，A4接口是天线单元向有源应答器传输应答器所需电源的接口，即远程供电信号，A5接口是采用电磁感应方式对无源应答器的报文写入或对有源应答器的默认报文写入时的接口。 

进一步的，当本发明中的有源应答器采用电阻隔离法从信号机中提取点灯控制条件时，该有源应答器中的接口模块与条件检查单元的电路图具体如图5所示；具体的，从信号机中提取的输入条件与接口模块中的防雷电路相连，即防雷电路与信号机中的各灯丝及公共线相连，大于24V的雷电能量将被防雷电路短路吸收；当信号机亮白灯时，主灯丝的12V交流电压依次通过V1二极管整流、电阻R、稳压管V2与光电耦合器V3，在V3的输出侧将直流电平输出，接口模块完成了电平转换任务；其中电路中的稳压管V2的导通阈值电压设计在7V以上，提高了光电耦合器V3的抗干扰能力，并且电阻R和电容C的作用是限制光电耦合器V3的电流和RC积分滤波； 

相应的，条件检查单元则主要由异或逻辑运算电路组成，例如，对一个信号灯的检查，只有主灯丝和副灯丝同时处于互斥条件时，异或逻辑运算电路才能2选1输出；而当输入条件是多灯显示时，异或逻辑运算电路必须保证多选一条件输出，凡不符合逻辑的条件都不能输出，由有源应答器输出默认的限制信息。

进一步的，当本发明中的有源应答器采用电流传感器隔离法从信号机中提取点灯控制条件时，该有源应答器中的接口模块的电路图具体如图6所示；具体的，接口模块主要包括滤波电路、放大电路与整流电路，有源应答器从信号机中获取的输入条件首先需要经过滤波电路进行滤波处理，再经放大电路进行交流放大，最后再通过整流电路输出电平控制条件，而对控制条件的逻辑检查部分则与图5中示出的条件检查单元的电路图相同，在此不再重复。 

本发明所说的直接通过有源应答器与信号机实现控车的方法可用于调车作业中，实现调车作业的安全防护，如调车信号机可显示白色灯光和蓝色灯光，其中白色灯光代表列车可以超越该信号机调车，蓝色灯光代表列车不准超越该信号机调车，因此位于该信号机前方的有源应答器中则存储着两条应答器报文，即调车允许报文与调车危险报文，调车允许报文与白色灯光相对应，调车危险报文与蓝色灯光相对应；所以当有源应答器从信号机中采集到的点灯控制条件为白色灯光时，则选择调车允许报文输出，当有源应答器从信号机中采集到的点灯控制条件为蓝色灯光时，则选择调车危险报文输出，从而保证了调车的安全。 

进一步的，本发明所说的方法除了可以用于调车作业中外，还可以适应于其它与信号机简单连接的类似控车场合，如列车的进站、出站以及列车在区间内的运行，以三显示的出站色灯信号机为例进行说明，该出站色灯信号机可显示一个绿色灯光、一个黄色灯光、一个红色灯光和两个绿色灯光，相应的，在该出站色灯信号机前方的有源应答器中则存储着与上述灯显信息相对应的应答器报文，如当有源应答器从信号机中采集到的点灯控制条件为一个红色灯光时，则从存储模块中选择与该灯显信息对应的不准列车越过该信号机的应答器报文，对该应答器报文进行调制处理，然后在收到车载设备发送的激活信号时将调制后的应答器报文发送给车载设备，从而保证了列车的行车安全。 

并且本发明所述的方法不仅可用于动车段中，也可以用于普通列车中。 

本发明提供了一种直接通过信号机与有源应答器实现控车的方法，以及用于上述方法中的有源应答器，不需要通过LEU来控制有源应答器，不仅简化了现有系统，工程造价低、施工简单、有利于推广应用，并且还能达到阻止冒进、实现列车的安全防护的目的，同时能够适应国内各种类型的车载设备，扩展性强。 

总之，对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 

Claims (9)

1.一种直接通过信号机与有源应答器实现控车的方法，其特征在于，所述方法包括：

有源应答器与信号机相连，从所述信号机中提取点灯控制条件；

根据所述点灯控制条件选择要发送的应答器报文；

所述有源应答器接收到车载设备的激活信号后，将所述应答器报文发送给车载设备。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述信号机中提取点灯控制条件的方法为：用电阻隔离法提取点灯控制条件。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述信号机中提取点灯控制条件的方法为：用电流传感器隔离法提取点灯控制条件。

4.一种用于权利要求1所说的方法中的有源应答器，其特征在于，所述有源应答器包括：

用于与信号机相连且从所述信号机中提取点灯控制条件的接口模块；

用于存储应答器报文的存储模块；

用于根据从所述点灯控制条件从所述存储模块中选择相应的应答器报文的判断选择模块；

以及用于将所述应答器报文发送给车载设备的发送模块。

5.如权利要求4所述的有源应答器，其特征在于，所述接口模块通过电阻隔离法从所述信号机中提取点灯控制条件。

6.如权利要求4所述的有源应答器，其特征在于，所述接口模块通过电流传感器隔离法从所述信号机中提取点灯控制条件。

7.如权利要求4所述的有源应答器，其特征在于，所述判断选择模块具体包括：

条件检查单元，用于对点灯控制条件进行判断，主要由逻辑判决电路、比较器电路等构成；

控制单元，用于根据条件检查单元的判断结果选择要发送的应答器报文。

8.如权利要求4所述的有源应答器，其特征在于，所述发送模块具体包括：

载波发生器单元，用于接收到机车辐射的27.095MHz的能量信号，进而获得电源功率来激活有源应答器，同时高频能量信号再通过载波发生器组成两个边频信号；

FSK键控单元，用于根据所述选择的应答器报文与所述边频信号进行调制,形成FSK载波信号，将所述FSK载波信号发送给车载设备，完成地面与机车的通讯。

9.如权利要求4所述的有源应答器，其特征在于，所述有源应答器还包括无线编程接口模块，用于完成对存储模块的读写操作。

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