CN115973234A - 新型应答器系统实现多种功能的方法、设备和系统 - Google Patents

Abstract

本发明新型应答器系统实现多种功能的方法、设备和系统，提出基于新型应答器系统车载和地面设备的组合实现多种功能，能应用于多种列车运行控制场景、车辆信息的管理和车地实时互动，能够简化设备种类，降低建设成本和减少维护工作量，兼容多种列控系统即实现互联互通，同时提高运输效率和安全。

Description

新型应答器系统实现多种功能的方法、设备和系统

技术领域

本发明属于轨道交通领域，利用地面和车载应答器系统设备的多种组合实现多种功能，能应用于多种场景，能够简化设备种类，降低建设成本和减少维护工作量，同时提高运输效率和安全。

背景技术

现有列控系统设备种类繁多，维护难度大，成本高，实现自动驾驶难度较大，各系统间互联互通很难，通过简化列控设备，采用统一通用设备搭建列控系统并很好支持自动驾驶和车站无人管理，因此需要一种可靠、低维护量、相对成熟的技术实现车地双向通信、列车定位、列车占用和完整性检查、车辆信息管理等，以及应用此技术构建的列车运行控制系统、车辆管理系统等。

现有的列车运行控制系统存在下述问题：

1)目前列车占用和完整性检查采用轨道电路以及站内电码化来实现，轨道电路受气候、环境影响较大，对道床要求很高，同时容易受牵引回流等干扰，造成分路不良、红光带等问题较多。

2)目前轨道电路的应用需要在钢轨一定距离设置绝缘节或电气绝缘节，影响牵引电流回流路径，同时增加成本和维护量。

3)轨道容易生锈地方、轻车情况下，不适合轨道电路的应用。

4)计轴设备投资大，不利于线路设备简化方向，对电源可靠性要求高，容易造成轴信息丢失问题，也容易因干扰造成错误计轴。

5)因铁路运输向着高速化和重载化发展，为保证运输安全，列车尾部车辆需安装各种状态采集检测设备、监测设备、控制设备和通信设备，这些设备目前很难找到合适安装空间，尤其是货运列车尾部车辆；同时这些设备需要供电，而货运列车车厢本身是没有电源的，这又需要安装储电和发电设备，又增加设备安装和固定难度。

6)因车辆没有预留设备安装位置，导致设备安装于车辆存在困难。设备即使能安装于货运列车最后一节车辆上，大部分安置于车钩处，安装位置较低靠近铁轨，存在干扰、振动大等问题。

7)目前设备即使安装在列车尾部车辆上，存在安装、固定、移除、搬运困难，有些发电设备需固定到货运车辆上带来列车编组和解编问题，影响列车运输效率。

经专利检索，与本发明有一定关系的专利主要有以下专利：

1.申请号为“202111035613.5”、申请日为“2021-09-06”、公开号为“CN113602323A”、公开日为“2021-11-05”、名称为“用应答器实现列车占用及完整性检查和列控的方法和系统”、申请人为“陈建明”的中国发明专利，本发明本发明利用应答器实现列车占用及完整性检查和列控方法和系统，利用LEU、有源应答器、列首和列尾应答器车载天线与BTM构成车地双向通信，通过在轨道沿线成组布置双向通信有源应答器和LEU，将线路划分多个区间，通过车地双向通信，实现列车占用检查和完整性判断,简化轨道电路仅用于断轨检查或通过超声波在轨道传输信息检查断轨，单独构成基于应答器实现车地双向通信的列车运行控制系统，或作为基于无线通信的列车运行控制系统的后备模式，简化轨旁设备，提高运输效率。

2.申请号为“202010441750.8”、申请日为“2020.05.22”、公开号为“CN111572599A”、公开日为“2020.08.25”、名称为“一种基于点对点双向通信的列车定位唤醒装置及方法”、申请人为“广州铁科智控有限公司; 广州地铁集团有限公司”的中国发明专利，本发明公开了一种基于点对点双向通信的列车定位唤醒装置及方法,通过设置连接至地面ATS的地面定位天线和设置在列车上的车载定位传感器,并通过车载传感器处理单元根据车载定位传感器所接收到的来自地面定位天线的定位信号的强度来实现列车的定位,本发明中的技术方案可以代替现有的利用应答器接收天线或车载测速单元来实现休眠时车辆位置的实时监测与持续获取位置的方案,并借助双向通信机制代替WLAN或LTE等方式来使得车载传感器处理单元接收来自于地面ATS的唤醒命令,可以在实现唤醒功能的同时达到了简化系统设计、提高定位精度、降低全车休眠时的功耗的效果。

上述专利采用应答器方案的要么只能作为定位和地到车数据传输，或只能进行双向激活，而采用其他技术实现列车占用、定位、车地双向通信，甚至实现类似轨道电路的分区功能，但仅提出分区概念，增加新设备且与现有系统不兼容。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提出基于新型应答器系统车载和地面设备的组合实现多种功能，能应用于多种列车运行控制场景、车辆信息的管理和车地实时互动，能够简化设备种类，降低建设成本和减少维护工作量，兼容多种列控系统即实现互联互通，同时提高运输效率和安全。

新型应答器系统包括车载设备和地面设备，车载设备包括车载应答器查询装置、车载应答器收发装置、车载无源应答器，布置于轨道上设备包括既有地面无源应答器、改造后的地面无源应答器、既有地面有源应答器、地面双向通信应答器、地面应答器查询装置，地面轨旁放置的设备包括现有LEU、模块化设计改造后的LEU可通过配置支持地面有源应答器、地面双向通信应答器、地面应答器查询装置，通过组合实现多种功能和应用于不同场景。

车载应答器查询装置即现有应答器系统车载设备由BTM和车载天线组成设计参照标准SUBSET-036；车载应答器收发装置包含主机和车载天线能够接收上行链路应答器数据、发送下行链路应答器数据或下行能量波；车载无源应答器（可安装于机辆模式列车车辆尤其是货运列车车辆的底部作为车辆信息载体、可安装于列车尾部车辆底部作为列尾装置用于机辆模式列车完整性检查和列尾状态检查）可被上行链路应答器数据信号或上行能量波激活提供能量，发送下行链路应答器数据。

既有地面无源应答器和有源应答器设计参照现有标准SUBSET-036；地面双向通信应答器提供A接口可发送上行链路应答器数据或上行能量波通道、可接收下行链路应答器数据通道，提供C接口接收上行链路应答器数据通道和发送下行链路应答器数据通道；改造后的地面无源应答器可使用下行能量波和下行链路应答器数据信号激活提供能量，工作时钟由自身设备如快速启动晶振提供，发送A接口上行链路应答器数据；地面查询应答器装置提供A接口上行能量激活信号和接收下行链路应答器数据，参照地面双向通信应答器的下行链路和固定发送4.2MHz频率能量波，能够通过C接口发送数据至LEU。

地面设备轨旁放置的设备包括现有LEU与现有的有源应答器组合地面设备使用，模块化设计改造后的LEU可通过配置支持地面有源应答器、地面双向通信应答器、地面应答器查询装置，根据现场应用需求配置。

现有应答器系统采用的是车载应答器查询装置，轨道布置有源应答器和无源应答器，轨旁或车站布置LEU，实现列车定位和定位校准、地→车单向通信传递固定数据（线路基本参数、线路速度信息、特殊定位信息等）和可变数据（临时限速、进路信息等），应用于大铁信号系统、城轨信号系统等。

通过新型应答器系统实现的功能可用于普铁、低密度铁路、客专、城轨、城际、市域、磁浮、调车、轨道车、厂矿、井下轨道车等众多场景的列车或机车或调车或轨道车运行控制和支持全程自动驾驶：

l 新建轨道交通和改造轨道交通信号系统或列控系统可采用车载应答器收发装置、地面双向通信应答器、改造后的地面无源应答器、车载无源应答器、改造后的LEU构成的应答器系统，不仅能提供现有应答器系统提供的功能，另外可实现线路闭塞分区的等效灵活划分、车地双向通信等，地面控车设备可实现列车位置自动追踪包括股道识别、运行方向识别、列车占用检查、列车完整性检查（通过列尾设备承载平台配置列尾车载应答器收发装置或列车尾部车辆安装车载无源应答器实现列尾定位）、列尾状态检查，车载控车设备（ATP、ATO或LKJ等）可获取列车定位校准和股道识别、运行方向识别、列尾状态等，支持全程自动驾驶。

l 安装有车载应答器收发装置的列车可运行于既有应答器系统线路，车载应答器收发装置能够发送下行能量波激活无源应答器和接收上行链路应答器数据；安装有既有的应答器查询装置的列车可运行新型应答器系统构建地面应答器系统，车载应答器查询装置能够发送下行能量波激活改造后的地面无源应答器，并能接收改造后的地面无源应答器和地面双向通信应答器的上行链路应答器数据；因此新型应答器系统与既有应答器系统能够互联互通。

l 列车尾部车辆安装单套或多套车载无源应答器，地面布置双向通信应答器或地面应答器查询装置，地面控制设备（联锁、列控中心、数据源服务器、地面一体化设备等）可获取列尾车辆位置、状态（如列车管压力信息）等，从而实现列车完整性检查、列车占用检查和列尾状态监测；车载控车设备可间接通过地面获取列尾状态如制动和位置、贯通实验列尾制动压力确认等。

l 车载下行发送报文更新可在到达地面应答器前方一定距离进行更新，经过地面应答器时不更新报文；地面上行应答器报文更新在列车经过时不更新，可参照现有方案。

应答器构成的等效闭塞分区系统中，车载控车设备丢失应答器或应答器组信息，可以参照现有轨道电路构成闭塞分区系统的掉码处理方式，移动授权距离达到两个及以上等效闭塞分区的情况可限制速度通过当前等效闭塞分区，若车载控车设备收到当前等效闭塞分区终端应答器信息按新的移动授权信息运行，若依旧没有收到当前等效闭塞分区终端应答器信息按目视行车或地面信号监控列车限速运行。

地面控制设备丢失应答器或应答器组信息时，列车占用信息维持原样，后方列车的移动授权不变，只有后续地面控车设备获取下行链路应答器信息，列车占用信息更新，后方列车的移动授权更新；或地面控制设备丢失应答器或应答器组信息时，如果车地间存在其它可靠双向通信方式地面控制设备可通过通信获取列车车载定位，地面控制设备可继续进行列车占用更新以及移动授权的更新。

通过应答器系统实现精准停车且自动发车时，可采用停车位置时地面应答器与车载天线作用距离处于正常的应答器通信范围内，停车超出范围时可由司机手动对标，可实现停车位置的车地双向通信，从而实现停车后站台屏蔽门或安全门与车门联控，接收发车指令和发车位置定标，进而实现全程自动驾驶。

车载测速装置可采用多传感器融合测速测距，减少应答器构成的等效闭塞分区内的定位误差和站内股道定位误差。

车辆安装车载无源应答器，车载无源应答器可与地面双向通信应答器或地面应答器查询装置组合使用，地面设备可获取车辆编号、车辆定位包括股道占用识别、车辆运行方向、车辆状态，可计算出车辆速度等信息；地面设备可自动录入车辆位置信息等进入铁路运输管理信息系统，地面设备可通过应答器数据或通过铁路运输管理信息系统获取车辆信息和状态（如车辆归属局段、车型、装车站、卸车站、空重状态及重量、检修状态、货物信息等），车辆的车载无源应答器内数据可通过便携式应答器读取工具（或固定于轨旁但天线可沿轨道移动的应答器读写工具）进行更改并确认，便于调度、决策、调整等，实现铁路货运车辆智能信息化管理。

车辆安装的车载无源应答器可与车辆安装的传感器（传感器可用于采集车辆关键状态如车辆制动系统状态、轴温和振动、车重等）连接，传感器电源可由车辆安装的电池提供，车载无源应答器的控制电路可由蓄电池供电、地面应答器上行链路能量波或上行链路应答器数据信号激活供电（地面应答器上行链路能量波激活能量只用于车载无源应答器工作，电池只能单向向车载无源应答器处理电路供电），传感器和应答器处理电路设计满足低功耗要求及采用车规级车载电池能够满足长时间续航，地面设备可获取车辆关键状态信息。

车载无源应答器包括列尾车载无源应答器（处理电路可由电池供电）可自行维护一个精度不高的时间，从而记录带时间的关键状态和异常状态（只记录变化量超过阈值的状态），地面设备通过获取车载无源应答器维护的时间，通过相对时间比较，由地面控制设备向车载控车设备提供车辆状态和列尾状态并带有粗颗粒时间信息，车载控车设备根据列尾和车辆状态控制列车运行；车载无源应答器和列尾车载应答器收发装置的下行链路应答器数据：如配置可下发列尾状态和/或车辆状态，采用循环覆盖方式记录，对于制动状态可记录制动动作和动作中减压量，对于其它状态只记录变化量超过阈值的状态用以向地面设备或间接向车载设备提供从而进行异常处理。

当车载无源应答器由地面上行信号或上行能量波激活，此时下发数据只包含固定数据如车载无源应答器编号等；当车载无源应答器的处理电路可由车载电池供电时，当车辆经过地面双向通信应答器时或地面应答器查询装置时，报文可变内容不做更新。

地面设备可通过编组链接关系确认车辆编号，用以校核运输过程中地面设备收取车载无源应答器下行链路数据错误、丢失导致车辆编号错误、丢失等情况。

编组站驼峰编解组时需要获取车辆信息、位置、股道占用识别、速度，地面控制设备可根据车辆或车列信息计算出车辆坡顶推放速度送调车的控车设备或司机用以控制调车推顶速度，地面控制设备通过中间坡位置布置应答器组（可由双向通信应答器或地面应答器查询装置组成）获取车辆速度，地面控制设备可通过控制地面调速工具（如地面车辆减速器等）控制车辆速度，可通过多级速度采集和地面调速，控制不同车辆以合适速度进入调车线；地面控制设备与联锁装置、列控装置、调度装置互联，优化溜放进路控制，提高编解组效率。

编组站不管是驼峰控制或是调车折返来编解组，通过各股道设置地面双向通信应答器或地面应答器查询装置，车辆安装车载无源应答器，可用以确认车辆进入预定股道或位置，从而实现列车编解组确认。

地面设备可通过地面布置应答器组（可由双向通信应答器或地面应答器查询装置组成），可对安装有单套或多套车载无源应答器的车辆（地面设备通过车载无源应答器经过地面应答器组可计算出速度，地面设备通过地面应答器接收装置经过车辆冗余的车载无源应答器可计算出速度）计算出该车辆通过的速度，用于编组站车辆溜坡速度采集以及地面设备控制车辆减速器施加制动力大小控制溜放车辆速度和停车位置，可通过多个测速和多级制动区实施车辆的速度控制和停车位置控制，控制车辆或车列以合适速度进入调车线。

厂矿列车进行自动装载和卸载作业时，需要各车辆精确定位信息，通过车辆安装车载无源应答器和地面布置双向通信应答器或地面应答器查询装置，地面设备可获取车辆编号和位置（地面设备通过地面布置地面应答器组或车辆冗余安装车载无源应答器可计算出车辆运行速度，或通过通信接收机车车载控车设备发送的列车速度信息）；地面设备获取车辆信息和列车状态进而判断是否符合条件（列车状态、车辆信息、到达装载点和速度达到要求），地面设备根据条件实施货物自动装载；车载控车设备可通过车地无线通信与地面设备交互获取车辆到达卸载点和卸载允许指令，机车车载控车设备判断列车速度满足限速条件即而实施对应车辆卸载货物。

机车车载控车设备可根据地面应答器的定位校准和车载连续测速定位系统计算出列车速度和定位，从而推算出各车辆定位；地面设备可通过车地无线通信获取列车状态、车辆信息和车辆定位，获取车辆信息和列车状态进而判断是否符合条件，地面设备根据条件实施货物自动装载；机车车载控车设备可根据地面应答器的定位校准和车载连续测速定位系统计算出列车速度和定位，从而推算出各车辆定位，再通过应答器车地双向通信（或车地无线通信）获取卸载允许指令，再根据各车辆位置控制车辆的卸货。

车载应答器收发装置、车载应答器查询装置、车载无源应答器的收发天线可共用，并且可与检测天线集成一起；地面双向通信应答器、地面无源应答器（包括改造后的地面无源应答器）、地面应答器查询装置的收发天线可共用，并可与检测天线集成在一起。

修改后的LEU具备在与地面控制设备断开通信时能够输出上行链路默认LEU报文，地面双向通信应答器具备在LEU故障时能够输出上行链路默认应答器报文；车载应答器收发装置在与车载控车设备断开通信时能够发送下行链路默认报文；因此通过默认报文，车载控车设备和地面控制设备能够识别出设备故障并提示处理。

本发明的有益效果为：本发明属于轨道交通领域，新型应答器系统车载和地面设备的组合实现多种功能，能应用于多种列车运行控制场景及车辆信息的管理，能够简化设备种类，降低建设成本和减少维护工作量，同时提高运输效率和安全。

附图说明

图1为车载无源应答器和地面设备的上行链路和下行链路系统示意图。

图中：1—地面应答器查询装置/地面双向通信应答器、2—车载无源应答器装置、3-LEU、4-应答器报文读写工具、5-地面控制设备。

图中：A2-天线单元向应答器传输应答器下行链路报文接口、A3-地面应答器向天线单元传递射频能量的接口、A6-应答器报文读写工具、C1-LEU向应答器传输上行链路应答器报文的接口、C2-应答器向LEU传输下行链路应答器报文的接口、C6-LEU向应答器提供电源的接口、S-地面控制设备与LEU双向交互数据和状态的通信接口。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的描述：

本发明车载无源应答器的整体数据链路的功能如图1所示：包括地面应答器查询装置/地面双向通信应答器1、车载无源应答器装置2、LEU设备3、应答器报文读写工具4、地面控制设备5。

新型应答器系统包括车载设备和地面设备，车载设备包括车载应答器查询装置、车载应答器收发装置、车载无源应答器，布置于轨道上设备包括既有地面无源应答器、改造后的地面无源应答器、既有地面有源应答器、地面双向通信应答器、地面应答器查询装置，地面轨旁放置的设备包括现有LEU、模块化设计改造后的LEU可通过配置支持地面有源应答器、地面双向通信应答器、地面应答器查询装置，LEU设备提供对外通信接口，通过组合实现多种功能和应用于不同场景。

既有车载应答器查询装置、地面有源应答器、地面无源应答器、LEU参照标准SUBSET-036和已有设计。

车载应答器收发装置、车载无源应答器、地面双向通信应答器、改造后的地面无源应答器、模块设计的LEU参照专利CN202211114178X、CN2022109841666、CN2021110356135。

地面查询应答器装置提供A接口上行能量激活信号和接收下行链路应答器数据，参照地面双向通信应答器的下行链路设计和固定发送4.2MHz能量波的设计（选取4.2MHz频率为兼容地面双向通信应答器的上行链路数据激活车载无源应答器，当不考虑兼容性，可采取其它频率及编码方式），能够通过C接口发送数据至LEU，可采用DBPL编码，由LEU提供电源。

新建铁路和改造铁路信号系统或列控系统可采用车载应答器收发装置、地面双向通信应答器、改造后的地面无源应答器、车载无源应答器、改造后的LEU构成的应答器系统，不仅能提供现有应答器系统提供的功能，另外可实现线路闭塞分区的等效灵活划分、车地双向通信等，地面控车设备可实现列车位置自动追踪包括股道识别、运行方向识别、列车占用检查、列车完整性检查（通过列尾设备承载平台配置列尾车载应答器收发装置或列车尾部车辆安装车载无源应答器实现列尾定位）、列尾状态检查，车载控车设备（ATP、ATO或LKJ等）可获取列车定位校准和股道识别、运行方向识别、列尾状态等，支持全程自动驾驶。

列车尾部车辆安装单套或多套车载无源应答器，地面布置双向通信应答器或地面应答器查询装置，地面控制设备（联锁、列控中心、数据源服务器、地面一体化设备等）可获取列尾车辆位置、状态（如列车管压力信息）等，从而实现列车完整性检查、列车占用检查和列尾状态监测，车载控车设备可间接通过地面获取列尾状态如制动和位置、贯通实验列尾制动压力确认等；列尾设备承载平台安装有车载应答器收发装置，地面布置双向通信应答器，地面控制设备（联锁、列控中心、数据源服务器、地面一体化设备等）可获取列尾车辆位置、状态（如列车管压力信息）等，从而实现列车完整性检查、列车占用检查和列尾状态监测，车载控车设备可与列尾设备承载平台直接无线通信获取列尾状态，或可间接通过地面获取列尾状态如制动和位置、贯通实验列尾制动压力确认等。

车载下行链路发送报文更新可在到达地面应答器前方一定距离进行更新，经过地面应答器时不更新报文；地面上行应答器报文更新在列车车载天线经过时不更新，可参照现有方案。

应答器构成的等效闭塞分区系统中，车载控车设备丢失应答器或应答器组信息，可以参照现有轨道电路构成闭塞分区系统的掉码处理方式，移动授权距离达到两个及以上等效闭塞分区的情况可限制速度通过当前等效闭塞分区，若车载控车设备收到当前等效闭塞分区终端应答器信息按新的移动授权信息运行，若依旧没有收到当前等效闭塞分区终端应答器信息按目视行车或地面信号监控列车限速运行。

地面控制设备丢失应答器或应答器组信息时，列车占用信息维持原样，后方列车的移动授权不变，只有后续地面控车设备获取下行链路应答器信息，列车占用信息更新，后方列车的移动授权更新；或地面控制设备丢失应答器或应答器组信息时，如果车地间存在其它可靠双向通信方式地面控制设备可通过通信获取列车车载定位，地面控制设备可继续进行列车占用更新以及移动授权的更新。

通过应答器系统实现精准停车且自动发车时，可采用停车位置时地面应答器与车载天线作用距离处于正常的应答器通信范围内，停车超出范围时可由司机手动对标，可实现停车位置的车地双向通信，从而实现停车后站台屏蔽门或安全门与车门联控，接收发车指令和发车位置定标，进而实现全程自动驾驶。

车载测速装置可采用多传感器融合测速测距，减少应答器构成的等效闭塞分区之间的定位误差和站内股道定位误差。

车辆安装车载无源应答器，车载无源应答器可与地面双向通信应答器或地面应答器查询装置组合使用，地面设备可获取下行链路应答器数据，从而获取车辆编号、车辆定位包括股道占用识别、车辆状态和信息，可计算出车辆速度等信息；地面设备可自动录入车辆位置信息等进入铁路运输管理信息系统，地面设备可通过应答器数据或通过铁路运输管理信息系统获取车辆信息和状态（如车辆归属局段、车型、装车站、卸车站、空重状态及重量、检修状态、货物信息等），车辆的车载无源应答器内数据可通过便携式应答器读取工具（或固定于轨旁但天线可沿轨道移动的应答器读写工具）进行更改并确认，便于调度、决策、调整等，实现铁路货运车辆智能信息化管理。

车辆安装的车载无源应答器可与车辆安装的传感器（传感器可用于采集车辆关键状态如车辆制动系统状态、轴温和振动、车重等）连接，传感器电源可由安装于车辆的电池提供，车载无源应答器的控制电路可由蓄电池供电和地面应答器上行链路能量波激活并供电（地面应答器上行链路能量波激活能量只用于车载无源应答器工作，电池只能单向向车载无源应答器处理电路供电），传感器和应答器处理电路设计满足低功耗要求及采用车规级车载电池能够满足长时间续航，车辆的应答器下行链路应答器数据由固定数据（车辆编号）和可变数据（车辆状态信息）构成，当车载无源应答器被能量波激活使能过程中，此时可变数据不更新，关键状态可被记录并于下次下发，地面设备可获取车辆关键状态信息。

车载无源应答器包括列尾车载无源应答器（处理电路可由电池供电）可自行维护一个精度不高的时间，从而记录带时间的关键状态和异常状态（只记录变化量超过阈值的状态），地面设备通过获取车载无源应答器维护的时间，通过相对时间比较，地面设备可获取具有大致时间信息的车辆状态及信息，车载控车设备可通过地面控制设备获取车辆状态和列尾状态并带有粗颗粒时间信息，车载控车设备根据列尾和车辆状态控制列车运行；车载无源应答器和列尾车载应答器收发装置的下行链路应答器数据：如配置可下发列尾状态和/或车辆状态，采用循环覆盖方式记录，对于制动状态可记录制动动作和动作中减压量，对于其它状态只记录变化量超过阈值的状态用以向地面设备或间接向车载设备提供从而进行异常处理。

当车载无源应答器由地面上行信号激活，此时下发数据只包含固定数据如车载无源应答器编号等；当车载无源应答器的处理电路可由车载电池供电时，当车辆经过地面双向通信应答器时或地面应答器查询装置时，报文可变内容不做更新。

地面设备可通过编组链接关系确认车辆编号，用以校核运输过程中地面设备收取车载无源应答器下行链路数据错误、丢失导致车辆编号错误、丢失等情况。

编组站驼峰编解组时地面设备可通过新型应答器系统获取车辆信息、位置、股道占用识别、速度，地面设备可根据车辆或车列信息计算出车辆坡顶推放速度送调车的控车设备或司机用以控制调车推顶速度，地面控制设备通过中间坡位置布置应答器组（可由双向通信应答器或地面应答器查询装置组成）获取车辆速度，地面控制设备可通过控制地面调速工具（如地面车辆减速器等）控制车辆速度，可通过多级速度采集和地面调速，控制不同车辆以合适速度进入调车线；地面设备与联锁装置、列控装置、调度装置互联，优化溜放进路控制，提高编解组效率。

编组站不管是驼峰控制或是调车折返来编解组，通过各股道设置地面双向通信应答器或地面应答器查询装置，车辆安装车载无源应答器，可用以确认车辆进入预定股道或位置，从而实现列车编解组确认。

地面设备可通过地面布置应答器组（可由双向通信应答器或地面应答器查询装置组成），可对安装有单套或多套车载无源应答器的车辆（地面设备通过车载无源应答器经过地面应答器组可计算出速度，地面设备通过地面应答器接收装置经过车辆冗余的车载无源应答器可计算出速度）计算出该车辆通过的速度，用于编组站车辆溜坡速度采集以及地面设备控制车辆减速器施加制动力大小控制溜放车辆速度和停车位置，可通过多个测速和多级制动区实施车辆的速度控制和停车位置控制，控制车辆或车列以合适速度进入调车线。

厂矿列车进行自动装载和卸载作业时，需要各车辆精准定位信息，通过车辆安装车载无源应答器和地面布置双向通信应答器或地面应答器查询装置，地面设备可获取车辆编号、位置、并可计算出车辆速度或通过通信接收机车车载控车设备发送的速度；地面设备获取车辆信息和列车状态进而判断是否符合条件（列车状态、车辆信息、到达装载点和速度达到要求），地面设备根据条件实施货物自动装载；车载控车设备可通过车地无线通信与地面设备交互获取车辆到达卸载点和卸载允许指令，机车车载控车设备判断列车速度满足限速条件即而实施对应车辆卸载货物。

机车车载控车设备可根据地面应答器的定位校准和车载连续测速定位系统计算出列车速度和定位，从而推算出各车辆定位；地面设备可通过车地无线通信获取列车速度和状态、车辆信息和车辆定位，进而判断是否符合条件，地面设备根据条件实施货物自动装载；机车车载控车设备可根据地面应答器的定位校准和车载连续测速定位系统计算出列车速度和定位，从而推算出各车辆定位，再通过应答器车地双向通信（或车地无线通信）获取卸载允许指令，再根据各车辆位置控制车辆的卸货。

车载应答器收发装置、车载应答器查询装置、车载无源应答器的收发天线可共用，并且可与检测天线集成一起；地面双向通信应答器、地面无源应答器（包括改造后的地面无源应答器）、地面应答器查询装置的收发天线可共用，并可与检测天线集成在一起。

本发明的有益效果为：提出基于新型应答器系统车载和地面设备的组合实现多种功能，能应用于多种列车运行控制场景、车辆信息的管理和车地实时互动，能够简化设备种类，降低建设成本和减少维护工作量，兼容多种列控系统即实现互联互通，同时提高运输效率和安全。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各项权利要求限定。

Claims (10)

1.新型应答器系统实现多种功能，其特征在于：新型应答器系统包括车载设备和地面设备，车载设备包括既有车载应答器查询装置、车载应答器收发装置、车载无源应答器，布置于轨道上设备包括既有地面无源应答器、改造后的地面无源应答器、既有地面有源应答器、地面双向通信应答器、地面应答器查询装置，地面轨旁放置的设备包括现有LEU、改造后的LEU可通过配置支持地面有源应答器、地面双向通信应答器、地面应答器查询装置，通过新型应答器设备的组合实现等效闭塞分区的灵活划分、车地通信、列车定位和股道识别、运行方向识别、列车位置自动追踪、列车轨道占用和股道占用检查、列车完整性检查、站内精准停车和自动发车对标、站台门与车门联控、过分相及级间或不同信号制式切换提示、进出隧道和鸣笛提示、列尾位置和状态采集和检查、车辆定位和信息管理等功能，支持列车自动折返控制、列车全程自动驾驶和车站无人值守远程控制，可用于普铁、低密度铁路、客专、城轨、城际、市域、磁浮、调车、轨道车、厂矿、井下电机车等众多场景的列车或机车或调车或轨道车运行控制和自动驾驶以及车辆信息管理。

2.根据权利要求1的新型应答器系统实现多种功能，其特征在于：

地面查询应答器装置提供A接口上行能量波和接收下行链路应答器数据，参照地面双向通信应答器的下行链路和固定发送4.2MHz能量波，通过C接口可采用DBPL编码发送数据至LEU;车载下行链路应答器发送报文更新可在到达地面应答器前方一定距离进行更新，车载天线经过地面应答器时不更新报文，地面上行应答器报文更新在列车经过时不更新可参照现有方案。

3.根据权利要求1的新型应答器系统实现多种功能，其特征在于：

列车尾部车辆安装单套或多套车载无源应答器，地面布置双向通信应答器或地面应答器查询装置，地面控制设备可获取列尾车辆位置、列尾状态等，从而实现列尾定位、列车完整性检查、列车占用检查和列尾状态监测，车载控车设备可间接通过应答器系统实现的车地通信获取列尾状态如制动和位置、贯通实验列尾制动压力确认等；

列尾设备承载平台安装有车载应答器收发装置，地面布置双向通信应答器，地面控制设备可获取列尾位置、列尾状态等，从而实现列尾定位、列车完整性检查、列车占用检查和列尾状态监测，车载控车设备可与列尾设备承载平台直接无线通信获取列尾状态，或可间接通过应答器系统实现的车地通信获取列尾状态如制动和位置、贯通实验列尾制动压力确认等；

利用车载无源应答器或列尾设备承载平台安装车载应答器收发装置实现现有列尾装置功能。

4.根据权利要求1的新型应答器系统实现多种功能，其特征在于：

新型应答器构成的等效闭塞分区系统，车载控车设备丢失应答器或应答器组信息，可参照现有轨道电路构成闭塞分区系统的掉码处理方式，移动授权距离达到两个及以上等效闭塞分区的情况可限制速度通过当前等效闭塞分区，若车载控车设备收到当前等效闭塞分区终端应答器信息按新的移动授权信息运行，若依旧没有收到当前等效闭塞分区终端应答器信息按目视行车或地面信号监控列车限速运行；

地面控制设备丢失应答器或应答器组信息时，列车占用信息维持原样，后方列车的移动授权不变，只有后续地面控车设备获取下行链路应答器信息，列车占用信息更新，后方列车的移动授权更新；或地面控制设备丢失应答器或应答器组信息时，如果车地间存在其它可靠双向通信方式地面控制设备可通过通信获取列车定位，地面控制设备可继续进行列车占用更新以及移动授权的更新。

5.根据权利要求1的新型应答器系统实现多种功能，其特征在于：

车载测速装置可采用多传感器融合测速测距，减少应答器构成的等效闭塞分区内的定位误差和站内股道定位误差；

通过应答器系统实现精准停车且自动发车时，可采用停车位置时地面应答器与车载天线作用距离处于正常的应答器通信范围内，停车超出范围时可由司机手动对标，可实现停车位置的车地双向通信，从而实现停车后站台屏蔽门或安全门与车门联控，接收发车指令和发车位置定标，进而实现全程自动驾驶。

6.根据权利要求1的新型应答器系统实现多种功能，其特征在于：车辆安装车载无源应答器，车载无源应答器可与地面双向通信应答器或地面应答器查询装置组合使用，车载无源应答器可被上行链路能量波或上行链路应答器数据信号激活，地面设备可获取车辆编号、车辆定位包括股道占用识别、车辆运行方向、车辆状态，可计算出车辆速度等信息，地面设备可自动录入车辆位置信息等进入铁路运输管理信息系统，地面设备可通过应答器数据或通过铁路运输管理信息系统获取车辆信息和状态，安装于车辆的车载无源应答器内数据可通过应答器读写工具进行更改并确认，实现铁路货运车辆智能信息化管理；

车辆安装的车载无源应答器可与车辆安装的传感器连接，传感器电源可由安装于车辆的电池提供，车载无源应答器的控制电路可由蓄电池供电和地面应答器上行链路能量波或上行链路应答器数据信号激活供电，传感器和应答器处理电路设计满足低功耗要求及采用车规级车载电池能够满足长时间续航，地面设备可获取车辆关键状态信息；

车载无源应答器的处理电路可由电池供电，可自行维护时间，从而记录带时间的关键状态和异常状态，地面设备通过获取车载无源应答器维护的时间，通过相对时间比较，地面设备可获取具有时间信息的车辆状态及信息，车载控车设备可通过地面控制设备获取车辆状态和列尾状态并带有粗颗粒时间信息，车载控车设备根据列尾和车辆状态控制列车运行；车载无源应答器和列尾车载应答器收发装置如配置可下发列尾状态和/或可变车辆状态，采用循环覆盖方式记录，对于制动状态可记录制动动作和动作中减压量，对于其它状态只记录变化量超过阈值的异常状态用以向地面设备或间接向车载设备提供并进行异常处理；

当车载无源应答器由地面上行信号或能量波激活，此时下发数据只包含固定数据；当车载无源应答器的处理电路可由车载电池供电时，当车辆经过地面双向通信应答器或地面应答器查询装置时，报文可变内容不做更新；

地面设备可通过编组链接关系确认车辆编号，用以校核运输过程中地面设备收取车载无源应答器下行链路数据错误、丢失导致车辆编号错误、丢失等情况。

7.新型应答器系统实现多种功能及应用场景，其特征在于：地面设备可通过地面布置应答器组，应答器组可由地面双向通信应答器或地面应答器查询装置组成，可对安装有单套或多套车载无源应答器的车辆计算出该车辆通过的速度，地面设备根据应答器组接收到车载无源应答器数据的时间和地面应答器组内应答器间距离计算车辆速度；地面设备可根据应答器接收到车辆上的冗余车载无源应答器数据的时间和冗余车载无源应答器间距离计算出车辆速度；此种计算车辆速度的方法可用于地面控制设备通过地面双向通信应答器与车载应答器收发装置、车载无源应答器包含列尾车载无源应答器组合应用场景。

8.新型应答器系统实现多种功能及应用场景，其特征在于：

编组站驼峰编解组时地面设备可通过新型应答器系统获取车辆信息、位置、股道占用识别、速度，地面设备可根据车辆或车列信息计算出车辆坡顶推放速度送调车的控车设备或通知司机用以控制调车推顶速度，地面设备通过中间坡位置布置应答器组获取车辆速度，地面控制设备可通过控制地面调速工具控制车辆速度，可通过多级速度采集和地面调速，控制不同车辆或车列以合适速度进入调车线；地面设备与联锁装置、列控装置、调度装置互联，优化溜放进路控制，提高编解组效率；

编组站不管是驼峰控制或是调车折返来编解组，通过各股道设置地面双向通信应答器或地面应答器查询装置，车辆安装车载无源应答器，可用以确认车辆进入预定股道或位置，从而实现列车编解组控制和确认。

9.新型应答器系统实现多种功能及应用场景，其特征在于：

通过车辆安装车载无源应答器和地面布置双向通信应答器或地面应答器查询装置，地面设备可获取车辆编号、车辆位置、并可计算出车辆速度或通过车地通信接收机车车载控车设备发送的列车速度，地面设备进而判断是否符合条件实施对应车辆自动装载货物；车载控车设备可通过车地无线通信与地面设备交互获取车辆到达卸载点和卸载允许指令，机车车载控车设备判断列车速度满足限速条件即而实施对应车辆卸载货物；

或机车车载控车设备可根据地面应答器的定位校准和车载连续测速定位系统计算出列车速度和定位，从而推算出各车辆定位；地面设备可通过车地无线通信获取列车速度和状态、车辆信息和车辆定位，进而判断是否符合条件，地面设备根据条件实施货物自动装载；机车车载控车设备可根据地面应答器的定位校准和车载连续测速定位系统计算出列车速度和定位，从而推算出各车辆定位，再通过应答器车地双向通信或车地无线通信获取卸载允许指令，再根据各车辆位置控制车辆的卸货。

10.新型应答器系统实现多种功能及应用场景，其特征在于：

新型应答器系统各设备的收发天线及检测天线可集成一起；修改后的LEU具备在与地面控制设备断开通信时能够输出上行链路默认LEU报文，地面双向通信应答器具备在LEU故障时能够输出上行链路默认应答器报文；车载应答器收发装置在与车载控车设备断开通信时能够发送下行链路默认报文；因此通过默认报文，车载控车设备和地面控制设备能够识别出设备故障并提示处理。

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