CN201323574Y - 应答器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种应答器。属于铁路通信信号设备领域。该应答器包括：应答器车载设备通信接口单元和应答器道旁电子设备接口单元，其中，应答器道旁电子设备接口单元中设有应答器信息回送接口模块；应答器车载设备通信接口模块与应答器道旁电子设备接口单元通信连接，向车载设备发送报文数据；应答器的应答器道旁电子设备接口单元与应答器的应答器车载设备通信接口单元通信连接，用于与道旁电子设备连接通信，接收道旁电子设备输出的报文数据并通过车载设备通信接口单元传送至车载设备，并将反应该应答器自身工作状态和激活信息通过应答器信息回送接口模块产生的低频信号输出传送至道旁电子设备。该应答器反馈信号准确，通信距离可达4km以上。

Description

应答器

技术领域

本实用新型涉及铁路通信信号设备领域，尤其涉及一种用于铁路信号中的有源应答器。

背景技术

随着我国国民经济对铁路运输要求的不断提高，对铁路列车运行管理和安全控制的要求也上升到一个新的等级。为确保对高速列车的运行控制和安全保障，势必要实现调度命令、列车控制信息、安全信息的实时传送和交换。因此，在列车与地面之间构建一个可靠、高效、双向、大数据量的无线传输与交换系统是列车的高速运行的必要条件。

欧洲标准应答器子系统在欧洲ETCS中的各个级别均有运用。中国列车控制系统(CTCS)是参照欧洲列车控制系统(ETCS)制定的应用于我国现代铁路的列车控制系统。在CTCS系统中，欧洲标准应答器子系统是信号基础设施，具有重要意义。应答器子系统如图1所示，该应答器系统中包括地面应答器、道旁电子设备(简称LEU)及车载设备。该应答器是基于电磁耦合原理而构成的高速点式数据传输设备，在特定地点实现车-地面间的数据交换，其中，地面应答器安装于两根钢轨中心枕木上的地面应答器不需要外加电源，平时应答器处于休眠状态，仅在列车通过并接收到车载查询器发送的功率载波时被激活，同时发送调制的数据编码信号。安装于列车底部的车载查询器不断发送功率载波信号，当列车通过地面应答器时，接收处理发自应答器的调制数字编码信号。车载主机(BTM)将处理后的信号传送给列车控制设备。

现有的应答器子系统中，要求有源应答器中要设有与车载设备和道旁电子设备LEU通信的接口，要求有源应答器要安全可靠地将道旁电子设备LEU传输过来的信息通过与车载设备通信的接口以无线方式传输到车载设备上，并且要求道旁电子设备LEU可以获得应答器的激活信息。实际中，现有的有源应答器与道旁电子设备LEU之间采用电缆方式连接，道旁电子设备LEU向有源应答器发送8.82KHz的信号为应答器提供能量，利用564KHz的双相差分电平编码(简称DBPL)信号传输应答器报文。当应答器被激活时，应答器将接收到的应答器报文通过FSK信号发送到车载设备。但现有有源应答器不具有向LEU回送自身激活状态信息的功能，确定有源应答器是否被激活是通过LEU检测有源应答器负载变化导致的电流幅度增大的方式来实现的，但这种检测方式，要求有源应答器与LEU之间的连接距离通常要小于500m，才能满足有源应答器与LEU正常通信要求，才可以保证LEU正常检测有源应答器的激活状态，保持与有源应答器正确通信，若连接距离超过500m，会导致LEU无法正确检测有源应答器是否激活，由于连接电缆本身具有电阻、电感和电容的效应，长距离的电缆传输后LEU的信号的幅度会衰减、DBPL信号的波形会变形，有源应答器与LEU的信号传输的可靠性不可避免的降低，并且由于目前有源应答器采用的是透明传输(对接收的报文不进行校验)，有源应答器将从LEU传输来的DBPL信号解析得到的报文会透明传输到车载设备上，这样若报文出错也会影响行车安全，因此LEU与有源应答器长距离传输造成的可靠性降低也会对行车的安全造成影响。

另外，为保证行车安全，地面列控中心还需要及时监测有源应答器的工作状态，但现有的有源应答器也不具有向LEU回送自身工作状态的功能，因此现有技术常采用人工检测或安装在有源应答器上的专用检测设备定时检测的方式来检测有源应答器的工作状态，这样的检测方法会干扰有源应答器与LEU的正常工作，并大大提高了运行成本。因此，提供一种可将自身的工作状态信息和激活状态信息以低功耗、无干扰的方式反馈至LEU，并可保证在连接距离大于500m的情况下正常与LEU通信工作的有源应答器是个迫切需要解决的问题。

实用新型内容

基于上述现有技术所存在的问题，本实用新型实施方式的目的是提供一种应答器，可以实现远距离、双向信号传输，可将应答器激活信息和应答器自身的工作状态准确的传输反馈至道旁电子设备LEU。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:

本实用新型实施例提供一种应答器，包括：

应答器车载设备通信接口单元和应答器道旁电子设备接口单元，其中，所述应答器道旁电子设备接口单元中设有应答器信息回送接口模块；

所述应答器车载设备通信接口单元，与所述应答器道旁电子设备接口单元通信连接，用于与车载设备无线通信，将道旁电子设备传送至该应答器中的报文数据，以无线方式向所述车载设备发送；

所述应答器道旁电子设备接口单元，与所述应答器车载设备通信接口单元通信连接，用于与道旁电子设备连接通信，接收道旁电子设备输出的报文数据并通过所述应答器车载设备通信接口单元以无线方式传送至车载设备；并将应答器产生的反应该应答器自身工作状态以及应答器激活信息，通过应答器信息回送接口模块产生的低频信号输出传送至道旁电子设备。

所述应答器车载设备通信接口单元具体包括：

第一主控制模块、存储模块、第一天线、上行链路接口模块和下行链路接口模块；

所述第一主控制模块，与所述存储模块连接，用于对接收的报文数据进行处理，并存储至所述存储模块中；并与所述应答器道旁电子设备接口单元连接通信，将该第一主控制模块自检获得的自检信息传送至所述应答器道旁电子设备接口单元；

上行链路接口模块，连接在第一天线和所述第一主控制模块的信号输出端之间，用于将所述第一主控制模块处理后的控制信号输出至第一天线，由第一天线传输至车载设备；

下行链路接口模块，连接在第一天线和第一主控制模块的信号输入端之间，其供电输出端与所述应答器车载设备通信接口单元中各电路模块的供电端连接，用于将第一天线接收的车载设备的电磁信号整型后的报文信号输入所述第一主控制模块进行处理；并将电磁信号转换为电能为所述应答器车载设备通信接口单元供电。

所述上行链路接口模块具体由FSK调制子模块、隔离变压器子模块和滤波与功放子模块依次连接组成；

其中，所述FSK调制子模块，连接在所述第一主控制模块的信号输出端与隔离变压器子模块之间，用于对第一主控制模块输出的报文数据进行2FSK调制，确定编码对应的频率值；

所述隔离变压器子模块，用于信号耦合以及防雷保护；

所述滤波与功放子模块，与所述第一天线连接，用于将调制报文数据得到的FSK信号放大，并通过低通滤波处理后将FSK信号馈送至第一天线发送。

所述下行链路接口模块具体包括两部分，第一部分由第一隔离保护子模块、波形整型子模块和隔离子模块顺次连接而成；第二部分由第一隔离保护子模块的电压输出端与整流子模块和第一电压调节模块顺次连接而成；

其中，所述第一隔离保护模块，与所述第一天线连接，用于将第一天线与应答器的其他模块隔离，并以耦合的方式将第一天线接收的电磁信号输出至波形整型子模块和整流子模块。

所述应答器车载设备通信接口单元还包括：

第二天线和滤波及电压调节模块；

所述第二天线与所述滤波及电压调节模块连接，所述滤波及电压调节模块分别与第一主控制模块和存储模块连接，用于接收更新数据信号。

所述应答器道旁电子设备接口单元具体包括：

第二主控制模块、电缆接口、数据报文接口模块、应答器信息回送接口模块和偏置电压接口模块；

所述第二主控制模块，与所述应答器车载设备通信接口单元连接通信，并分别与数据报文接口模块、应答器信息回送接口模块和偏置电压接口模块连接，用于处理各模块发送或接收的报文数据；及对DBPL信号上承载的应答器报文进行CRC校验，将该第二主控制模块自检信息与接收的应答器车载设备通信接口单元的第一主控制模块反馈的自检信息综合成应答器的工作状态信息，并将该工作状态信息传送至应答器信息回送接口模块；

所述数据报文接口模块，连接在所述电缆接口1与所述第二主控制模块的信号输入端之间，用于将道旁电子设备传输的报文数据传送至所述第二主控制模块进行处理；

所述应答器信息回送接口模块，连接在所述第二主控制模块的信号输出端与所述电缆接口之间，用于产生表征了应答器自身工作状态以及应答器激活信息的低频信号，并通过电缆接口将产生的低频信号输出回送至道旁电子设备；

所述偏置电压接口模块，与所述数据报文接口模块连接，用于向所述数据报文接口模块提供偏置电压。

所述数据报文接口模块具体由第二隔离保护子模块、双工器、短路器和DBPL信号处理子模块顺次连接而成，第二隔离保护子模块的输入端与所述电缆接口连接，DBPL信号处理子模块的输出端与所述第二主控制器的信号输入端连接。

所述应答器信息回送接口模块具体由低频信号产生器、功放子模块和第三隔离保护子模块顺次连接而成；其中，低频信号产生器的输入端与所述第二主控制模块的信号输出端连接，所述第三隔离保护子模块的输出端与电缆接口连接。

所述低频信号产生器的功率为1～10mW，产生的低频信号的频率范围为0.5～1.5KHz。

所述偏置电压接口模块具体由整流滤波子模块和第二电压调节子模块连接而成；其中，整流滤波子模块与数据报文接口模块中双工器的电流输出端连接。

由上述本实用新型实施方式提供的技术方案可以看出，本实用新型实施方式中通过在应答器道旁电子设备接口单元中设置应答器信息回送接口模块，并通过应答器信息回送接口模块产生的低频信号，将反应该应答器自身工作状态以及应答器激活信息输出传送至道旁电子设备，使道旁电子设备可以准确监测应答器的工作状态和激活状态，解决了应答器工作状态实时监测的问题。由于低频信号的穿透力强，传输距离远，使采用低功耗电路实现的应答器在自身功耗很小的前提下，可以保证低功率状态下以较远的距离与道旁电子设备有效通信。使应答器与道旁电子设备之间的通信距离可以大大超过500m，可以达到1～4km以上，解决了应答器与道旁电子设备不能远距离通信或通信效果不好的问题。

附图说明

图1为现有技术提供的应答器系统各部分连接示意图；

图2为本实用新型实施例的应答器的结构框图；

图3为本实用新型实施例的应答器包括各具体模块的结构框图；

图4为本实用新型实施例的天线模块的结构示意图；

图5为本实用新型实施例的用双端齐纳二极管构成的保护电路图；

图6为本实用新型实施例的用压敏电阻构成的保护电路图；

图7为本实用新型实施例的倍压整流电路图；

图8为本实用新型实施例的稳压电路图；

图9为本实用新型实施例的双音频信号传输波型示意图。

具体实施方式

本实用新型实施方式提供一种应答器，用在铁路信号控制中的应答器系统中，该应答器具体包括：应答器车载设备通信接口单元和应答器道旁电子设备接口单元，其中，所述应答器道旁电子设备接口单元中设有应答器信息回送接口模块；应答器车载设备通信接口单元与所述应答器道旁电子设备接口单元通信连接，用于与车载设备通信，将地面列控中心经道旁电子设备传送至该应答器中的报文数据，向所述车载设备发送；应答器道旁电子设备接口单元与所述应答器车载设备通信接口单元通信连接，用于与道旁电子设备连接通信，接收道旁电子设备输出的报文数据并通过应答器车载设备通信接口单元以无线方式传送至车载设备，并将应答器激活信息和反应应答器自身工作状态的信息同时发送到电缆接口(包括第一电缆接口和第二电缆接口)，承载在低频信号上通过电缆接口(一般为第二电缆接口)输出传送回道旁电子设备。

为便于理解，下面结合附图和具体实施例对本实用新型的实施方式作进一步说明。

实施例一

本实施例提供一种铁道应答器系统中使用的应答器，它可以与道旁电子设备通信，可以保证在4km以上的距离，使道旁电子设备准确监测该应答器的工作状态，如图2、图3所示，该应答器的具体包括：

应答器车载设备通信接口单元和应答器道旁电子设备接口单元两大部分，其中，应答器道旁电子设备接口单元中设有应答器信息回送接口模块；

所述应答器车载设备通信接口单元与所述应答器道旁电子设备接口单元通信连接，用于与车载设备通信，将道旁电子设备传送至该应答器中的报文数据，向所述车载设备发送；

所述应答器道旁电子设备接口单元与所述应答器车载设备通信接口单元通信连接，用于与道旁电子设备连接通信，接收道旁电子设备输出的报文数据并通过应答器的车载设备通信接口单元以无线方式传送至车载设备；并将应答器反应该应答器自身工作状态以及应答器激活信息通过应答器信息回送接口模块产生的低频信号输出传送回道旁电子设备。

上述应答器中，应答器车载设备通信接口单元具体包括：第一主控制模块、存储模块、第一天线、上行链路接口模块和下行链路接口模块，及第二天线和滤波及电压调节模块；其中，第一主控制模块与存储模块连接，用于对接收的报文数据进行处理，并存储至所述存储模块中；第一主控制模块还用于与所述应答器道旁电子设备接口单元连接通信；

上行链路接口模块连接在第一天线和所述第一主控制模块的信号输出端之间，用于将所述第一主控制模块处理后的报文数据经第一天线输出至车载设备；实际中，上行链路接口模块具体由FSK调制子模块、隔离变压器子模块和滤波与功放子模块依次连接而；

其中FSK调制子模块，连接在所述第一主控制模块的信号输出端与隔离变压器子模块之间，用于对报文数据进行2FSK调制，确定报文数据调制后编码对应的频率值；

隔离变压器子模块，用于将接收信号耦合以及防雷保护；

滤波与功放子模块与所述第一天线连接，用于将报文数据调制后的FSK信号放大，并通过低通滤波处理后将FSK信号馈送至第一天线发送。

下行链路接口模块连接在第一天线和第一主控制模块的信号输入端之间，其供电输出端与所述应答器车载设备通信接口单元中各电路模块，用于将接收的车载设备的27.095MHz电磁信号整型后的时钟信号输入所述第一主控制模块，并将电磁信号转换为电能为所述应答器车载设备通信接口单元中各电路模块供电；

实际中，下行链路接口模块具体包括两部分，第一部分由第一隔离保护子模块、波形整型子模块和隔离子模块顺次连接而成；第二部分由第一隔离保护子模块的电压输出端与整流子模块和第一电压调节子模块顺次连接而成；其中，第一隔离保护子模块与第一天线连接，用于将第二天线与应答器的其他各电路模块隔离，并以耦合的方式将第一天线接收的电磁信号输出至波形整型子模块和整流子模块。

上述应答器的应答器车载设备通信接口单元中，还包括第二天线和滤波及电压调节子模块，第二天线与滤波及电压调节子模块连接，滤波及电压调节子模块分别与第一主控制模块和存储模块连接。

上述应答器中的应答器道旁电子设备接口单元具体包括：

第二主控制模块、电缆接口、数据报文接口模块、应答器信息回送接口模块和偏置电压接口模块；其中，电缆接口分为第一电缆接口和第二电缆接口，实际中可以使第一电缆接口与一对两芯电缆连接，第二电缆接口与另一对两芯电缆连接，两组两芯电缆作为连接LEU通信用的四芯电缆；

其中，第二主控制模块与应答器车载设备通信接口单元连接通信，并分别与数据报文接口模块、应答器信息回送接口模块和偏置电压接口模块连接，用于处理各模块发送或接收的报文数据；

数据报文接口模块连接在所述第一电缆接口与所述第二主控制模块的信号输入端之间，用于将道旁电子设备传输的报文数据传送至所述第二主控制模块进行处理；实际中，数据报文接口模块具体由第二隔离保护子模块、双工器、短路器和DBPL信号处理子模块顺次连接而成，第二隔离保护子模块的输入端与电缆接口连接，DBPL信号处理子模块的输出端与第二主控制器的信号输入端连接；

应答器信息回送接口模块连接在所述第二主控制模块的信号输出端与所述第二电缆接口之间，用于将该应答器的状态信息回送至道旁电子设备；实际中，应答器回送接口模块具体由低频信号产生器、功放子模块和第三隔离保护子模块顺次连接而成；其中，低频信号产生器的输入端与所述第二主控制模块的信号输出端连接，第三隔离保护子模块的输出端与第二电缆接口连接；实际中，组成应答器回送接口模块中的低频信号产生器的功率为1～10mW、可产生频率在0.5～1.5KHz的低频信号，这种低频信号产生器由于功率较小，在应答器本身电力供应很小的前提下，可以保证产生穿透力强、传输距离远的低频信号来将应答器的信息回送至LEU，保证了LEU可以准确监测应答器的工作状态。实际中，低频信号的频点应避开工频与轨道电路频率的谐波。具体使用中，可以采用双音频信号产生器作为低频信号发生器，双音频信号的不同组合后，可以更准确的向LEU反馈应答器的不同工作状态。并且为了使实用新型实施例中的应答器与现有的应答器系统兼容，功放子模块可以采用高效功放电路(一般采用效率高于70％的功放电路)，以使应答器的总体负载为90Ω＜|Z|＜150Ω，以达到与现有应答器系统兼容的目的。

偏置电压接口模块与数据报文接口模块连接，用于向各电路模块提供偏置电压；偏置电压接口模块具体由整流滤波模块和第二电压调节模块连接而成；其中，整流滤波模块与数据报文接口模块的双工器的电流输出端连接。

上述本实用新型实施例的应答器在应答器道旁电子设备接口单元中可以通过报文数据接口模块对LEU传输过来的DBPL信号上承载的应答器报文进行校验，以及在应答器车载设备通信接口单元中通过第一主控制模块和应答器道旁电子设备接口单元中通过第二主控制模块进行自检获得应答器的工作状态信息，使应答器可以将校验后的信息、应答器激活信息和应答器自身工作状态信息通过应答器信息回送接口模块承载在低频信号上发送至LEU，使道旁电子设备可以准确监测应答器的各种工作状态和激活状态，解决了应答器工作状态实时监测的问题。

在欧洲应答器标准中规定，实际中使用的应答器要具备(部分为可选)下述相应的接口：

A接口，应答器与车载设备之间的通信接口，A接口可以分为A1、A2、A4和A5等子接口。

A1接口：从上行应答器到天线传输上行应答器报文的接口。

A2接口：从天线到下行应答器传输下行应答器报文的接口。目前的应答器系统没有采用。

A4接口：车载设备的车载天线将建立电磁场为应答器提供能量(车→地传输)，A4接口是通过车载设备的车载天线形成的无线电磁场中为应答器获取所需能量的接口，当与A4接口连接的应答器的第一天线位于接触区(contact Zone)内时，应答器接收车载设备的车载天线形成的无线电磁场能量，建立工作电源，并向车载设备发送报文数据(地→车传输)，一般车载设备的车载天线的功率载频为：27.095MHz±5KHz；

A5接口：是可选的接口，通过无线的方式给固定的上行应答器写入报文的接口。

C接口，用于连接道旁电子设备LEU，为应答器供电和控制信息传输接口，有4个子接口：

C1接口：上传数据；

C4接口：输出闭塞信号(Blocking)；

C5接口：应答器编程接口，是可选接口，目前的应答器系统没有采用。

C6接口：辅助能量输入。

C1、C4和C6必须共享同一对电缆。

下面结合上述标准中的要求，对本实用新型实施例中的应答器的各接口作进一步说明：

图2和图3所示为该应答器的结构框图，整个系统分为两个部分，应答器车载设备通信接口单元和应答器道旁电子设备接口单元，也就是应答器标准中规定的A接口部分和C接口部分。

A接口部分主要由第一天线、第一隔离保护子模块、整流子模块、第一电压调节子模块、波形整形子模块、隔离子模块、FSK调制子模块、存储模块、第一主控制模块、功放与滤波子模块等组成，其中，各电路模块连接形成下行链路接口模块作为A1接口和A4接口，及上行链路接口模块作为A2接口。

C接口部分由第二隔离保护子模块、低频信号接收子模块、双工器、整流滤波子模块、第二电压调节子模块、第三隔离保护子模块、低频信号产生器、第二主控制模块、功放子模块等组成；其中，各电路模块连接形成数据报文接口模块作为接收C1接口和C6接口信号，第一电缆接口与所述第二隔离保护子模块、双工器、短路器相连接产生并传输C4接口信号。与此同时第二电缆接口与反馈信号产生模块共同产生并传输应答器工作状态和激活信息的低频信号。应答器激活是通过短路器将应答器负载下降到15欧姆，在应答器被激活后5us时间内将激活信息回送至第一电缆接口。

作为A接口部分的应答器车载设备通信接口单元中的第一主控制模块与作为C接口部分的应答器道旁电子设备接口单元中的第二主控制模块通信连接，实际中也可以将两个控制模块采用一个控制芯片来实现。第一主控制模块和第二主控制模块的芯片可以采用CPLD、FPGA、MCU、DSP等，但不因采用特定的芯片类型对本实用新型实施例的应答器造成任何限制，只要用在应答器中可起到相应的控制作用即可。

上述应答器在使用中C接口部分通过一对四芯电缆中的两对电缆与LEU连接，一对电缆中的信号是完成C接口与LEU通信，包括C1、C4和C6各接口信号的传输；另外一对电缆传输应答器的反馈信号。

下面对应答器中作为A接口部分的车载设备通信接口模块的各部分的作用进行说明：

在上述应答器中，第一主控制模块主要在应答器被激活时发送FSK信号，同时通过第二天线接收和滤波电压调节模块接收A5接口信号对应答器存储的默认报文进行改写。

实际中，第一天线可以是27.095M和4.234M的双频天线，同时从车载设备接收27.095MHz的无线信号和向车载设备发送中心频率为4.234MHz的FSK信号并由双工器将两路信号分离；第一天线也可以由工作频率分别为27.095MHz和4.234M的两个单频天线组成，分别完成接收27.095MHz信号和发送FSK信号的功能。天线材料可以采用PCB或铜板制造，两个频率可以由一副天线实现，并用双工器来区分两个频率；也可以分别用两副天线来组成。

第二天线是9.032MHz天线，天线材料可以采用PCB或铜板制造，为了将第一天线1和第二天线2隔离，第二天线2采用与第一天线1不同的结构，两天线的具体结构参见图4。

第一隔离保护模块，可以采用隔离保护电路，主要作用是将第一天线与应答器的其他模块隔离开，并且具有防雷的作用，实际中，隔离保护电路可以采用变压器构成的隔离电路，而防雷部分可以采用如图4中所示的由并联双端齐纳二极管防雷电路，或如图5中所示的在变压器前串联压敏电阻构成的防雷电路。

整流模块是将交流变直流，可以采用如图6所示的利用全波整流、整流桥或倍压整流电路等，也可以采用其它形式的整流电路。

第一电压调节模块，使整流后的脉动电压获得稳定的电压，为其它电路模块提供电源。A接口部分中其它电路模块所需电压可以采用如图8所示的稳压电路进行稳压，实际中，可以使用不同稳压值的齐纳二极管D1，R1可以取50～100欧姆电阻。

波形整形模块的作用将经第一天线接收的正弦波整形为27.095M方波信号，为第一主控制模块提供时钟信号，波形整形模块可以由比较器或施密特电路组成。

隔离子模块用来保护第一主控制模块，可以使用但不仅限于使用光耦。

FSK调制子模块对1023比特的报文数据进行2FSK调制，编码0对应3.9MHZ，编码1对应4.5MHZ。

隔离变压器子模块，主要起到信号耦合以及防雷保护的作用。

功放与滤波子模块可以采用低通滤波和功放电路，FSK调制模块调制后的FSK信号经隔离变压器子模块耦合到功放与滤波子模块，由功放与滤波子模块的功放电路将FSK信号放大，并通过低通滤波器电路将FSK信号馈传到第一天线上向车载设备发送。

存储模块是用来存放默认报文以及由应答器道旁电子设备接口单元接收的报文，可以使用EEPROM，FRAM等存储芯片，但并不限于所述的存储器。

第二天线与滤波、电压调节模块连接，形成向应答器写入报文用的接收电路，主要用于利用手持设备向应答器写入报文时，接收报文数据用。滤波、电压调节模块完成对第二天线的匹配滤波，整流后通过电压调节模块输出电源，供A接口部分的第一主控制模块和存储模块，并提供中断信号，使第一主控制模块加入写报文状态。

下面对本发明实施例的应答器中作为C接口部分的应答器道旁电子设备接口单元的各电路模块的作用及组成进行说明：

第二隔离变压器子模块主要起到信号耦合以及防雷保护的作用。

第二主控制模块是根据LEU获取的数据进行相应的操作，第二主控制模块对量化后的DBPL信号进行解码，并进行CRC校验，从而产生应答器道旁电子设备接口单元的状态信息。另外C接口部分的第二主控制模块也接收A接口部分的第一主控制模块反馈的应答器激活信息以及A接口部分的状态信息，并将总体应答器的工作状态信息反馈回LEU。第二主控制模块的控制芯片可以采用但不限于CPLD、FPGA、MCU、DSP等。

双工器将LEU输出的8.82K正弦信号和DBPL信号分离，并分别输出到后继电路模块。

整流模块将8.82K的正弦信号整流，可以使用但不限于全波整流、整流桥电路或者倍压整流电路等。

第二电压调节子模块使用电源芯片输出各种幅度电压以供C接口部分的其它电路模块使用。

DBPL信号处理子模块主要进行三种处理：滤波消除8.82K信号及其高次谐波干扰；对DBPL信号进行限幅以防止大幅度的输入对模数转换器ADC(图中未示出)造成损伤；用模数转换器ADC将DBPL模拟信号转换为数字信号，其中模数转换器ADC也可以使用比较器实现1比特量化。

功放子模块是对低频信号产生器产生的低频信号进行放大，实际中可以使用运放或分立器件电路作为功放子模块，对低频信号进行放大。功放子模块的效率应高于70％。功放子模块输出的低频信号的幅度见图8，其中，V₁要符合：8V_pp≤v₁≤15V_pp。

低频信号产生器可以采用双音频信号产生器，具体可以按应答器状态产生双音频信号，分别由一个低频(共四个)、一个高频信号(共四个)组合构成，存在16个状态，用来传递应答器工作状态的反馈信号到LEU。一种可行的具体信号表示的应答器状态与频率组定义如下：

表1频率与信息对应表

数字

低频组

高频组

比特

信息

	(Hz)	(Hz)
					1	697	1209	0001	应答器工作正常
2	697	1336	0010	A接口主控模块错误
					3	697	1477	0011	A接口FSK功放错误
4	770	1209	0100	A接口与C接口连接错误
					5	770	1336	0101	C接口无DBPL信号达0.6ms
6	770	1477	0110	C接口接收DBPL信号不稳定
					7	852	1209	0111	C接口接收到DBPL信号，但报文错误
8	852	1336	1000	火车通过
					9	852	1477	1001	待定
10	941	1336	1010	待定
					11	941	1209	1011	待定
12	941	1477	1100	待定
					13	697	1633	1101	待定
14	770	1633	1110	待定
					15	852	1633	1111	待定
0	941	1633	0000	待定

表1中的空余状态，可以根据实际的需要对应答器可反馈的功能进行完善和丰富。

本实用新型应答器的C接口部分的功放子模块输出端输出的双音频信号的传输波形(如图8所示)的要求如下：

幅度(1K欧姆负载)：8V_pp≤v₁≤15V_pp；

频率精度：表1中频率的误差≤2％；

时间参数：18ms≤t₁≤22ms，t₂＝100ms-t₁。

下面通过对在实际中的使用情况，对本实用新型实施例中的应答器作进一步说明：

(1)应答器与LEU正常

此时工作正常，应答器发送双音频的0001比特信息，即697Hz和1209Hz信号；

(2)应答器与LEU正常通信，火车通过：

此时工作正常，应答器发出对8.82KHz的C6接口信号短路200us＜t＜350us，并发射双音频的1000比特信息，即852Hz和1336Hz信号；

(3)应答器与LEU无连接：

此时应答器的有源部分不工作，无双音频信号向LEU反馈；

(4)应答器与LEU有连接，A接口部分工作不正常：

此时应答器的作为C接口部分的应答器道旁电子设备接口单元工作正常，作为应答器车载设备通信接口单元的A接口部分没有产生FSK信号，即没有反馈信号给作为有源单元的C接口部分，应答器反馈比特0011，即697Hz和1477Hz信号；若A接口部分的第一主控制模块错误，与C接口部分的第二主控制模块的通信信号失常，应答器反馈比特0010，即697Hz和1336Hz信号。

(5)应答器与LEU有连接，C接口接分没有接收到DBPL信号达0.6ms：

此时应答器的无源部分工作(A接口部分)，若没有产生FSK信号，应答器反馈比特0101，即770Hz和1336Hz信号。

综上所述，本实用新型实施例中通过在作为C接口部分的应答器道旁电子设备接口单元中增设应答器信息回送接口模块，并且该应答器信息回送接口单元采用双音频信号经功放放大后作为向LEU反馈应答器各种状态的反馈信号，这样利用不同频率信号组合的方式，不但保证了反馈信息的准确性，并且由于双音频信号的低频特性也保证了应答器可以用较小的功率(≤10mW)达到反馈至较远距离(反馈信号的传输距离一般可超过4km)的LEU的效果。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1、一种应答器，其特征在于，包括：

应答器车载设备通信接口单元和应答器道旁电子设备接口单元，其中，所述应答器道旁电子设备接口单元中设有应答器信息回送接口模块；

所述应答器车载设备通信接口单元，与所述应答器道旁电子设备接口单元通信连接，用于与车载设备无线通信，将道旁电子设备传送至该应答器中的报文数据，以无线方式向所述车载设备发送；

所述应答器道旁电子设备接口单元，与所述应答器车载设备通信接口单元通信连接，用于与道旁电子设备连接通信，接收道旁电子设备输出的报文数据并通过所述应答器车载设备通信接口单元以无线方式传送至车载设备；并将应答器产生的反应该应答器自身工作状态以及应答器激活信息，通过应答器信息回送接口模块产生的低频信号输出传送至道旁电子设备。

2、根据权利要求1所述的应答器，其特征在于，所述应答器车载设备通信接口单元具体包括：

第一主控制模块、存储模块、第一天线、上行链路接口模块和下行链路接口模块；

所述第一主控制模块，与所述存储模块连接，用于对接收的报文数据进行处理，并存储至所述存储模块中；并与所述应答器道旁电子设备接口单元连接通信，将该第一主控制模块自检获得的自检信息传送至所述应答器道旁电子设备接口单元；

上行链路接口模块，连接在第一天线和所述第一主控制模块的信号输出端之间，用于将所述第一主控制模块处理后的控制信号输出至第一天线，由第一天线传输至车载设备；

下行链路接口模块，连接在第一天线和第一主控制模块的信号输入端之间，其供电输出端与所述应答器车载设备通信接口单元中各电路模块的供电端连接，用于将第一天线接收的车载设备的电磁信号整型后的报文信号输入所述第一主控制模块进行处理；并将电磁信号转换为电能为所述应答器车载设备通信接口单元供电。

3、根据权利要求2所述的应答器，其特征在于，所述上行链路接口模块具体由FSK调制子模块、隔离变压器子模块和滤波与功放子模块依次连接组成；

其中，所述FSK调制子模块，连接在所述第一主控制模块的信号输出端与隔离变压器子模块之间，用于对第一主控制模块输出的报文数据进行2FSK调制，确定编码对应的频率值；

所述隔离变压器子模块，用于信号耦合以及防雷保护；

所述滤波与功放子模块，与所述第一天线连接，用于将调制报文数据得到的FSK信号放大，并通过低通滤波处理后将FSK信号馈送至第一天线发送。

4、根据权利要求2所述的应答器，其特征在于，所述下行链路接口模块具体包括两部分，第一部分由第一隔离保护子模块、波形整型子模块和隔离子模块顺次连接而成；第二部分由第一隔离保护子模块的电压输出端与整流子模块和第一电压调节模块顺次连接而成；

其中，所述第一隔离保护模块，与所述第一天线连接，用于将第一天线与应答器的其他模块隔离，并以耦合的方式将第一天线接收的电磁信号输出至波形整型子模块和整流子模块。

5、根据权利要求1所述的应答器，其特征在于，所述应答器车载设备通信接口单元还包括：

第二天线和滤波及电压调节模块；

所述第二天线与所述滤波及电压调节模块连接，所述滤波及电压调节模块分别与第一主控制模块和存储模块连接，用于接收更新数据信号。

6、根据权利要求1所述的应答器，其特征在于，所述应答器道旁电子设备接口单元具体包括：

第二主控制模块、电缆接口、数据报文接口模块、应答器信息回送接口模块和偏置电压接口模块；

所述第二主控制模块，与所述应答器车载设备通信接口单元连接通信，并分别与数据报文接口模块、应答器信息回送接口模块和偏置电压接口模块连接，用于处理各模块发送或接收的报文数据；及对DBPL信号上承载的应答器报文进行CRC校验，将该第二主控制模块自检信息与接收的应答器车载设备通信接口单元的第一主控制模块反馈的自检信息综合成应答器的工作状态信息，并将该工作状态信息传送至应答器信息回送接口模块；

所述数据报文接口模块，连接在所述电缆接口1与所述第二主控制模块的信号输入端之间，用于将道旁电子设备传输的报文数据传送至所述第二主控制模块进行处理；

所述应答器信息回送接口模块，连接在所述第二主控制模块的信号输出端与所述电缆接口之间，用于产生表征了应答器自身工作状态以及应答器激活信息的低频信号，并通过电缆接口将产生的低频信号输出回送至道旁电子设备；

所述偏置电压接口模块，与所述数据报文接口模块连接，用于向所述数据报文接口模块提供偏置电压。

7、根据权利要求6所述的应答器，其特征在于，所述数据报文接口模块具体由第二隔离保护子模块、双工器、短路器和DBPL信号处理子模块顺次连接而成，第二隔离保护子模块的输入端与所述电缆接口连接，DBPL信号处理子模块的输出端与所述第二主控制器的信号输入端连接。

8、根据权利要求1或6所述的应答器，其特征在于，所述应答器信息回送接口模块具体由低频信号产生器、功放子模块和第三隔离保护子模块顺次连接而成；其中，低频信号产生器的输入端与所述第二主控制模块的信号输出端连接，所述第三隔离保护子模块的输出端与电缆接口连接。

9、根据权利要求8所述的应答器，其特征在于，所述低频信号产生器的功率为1～10mW，产生的低频信号的频率范围为0.5～1.5KHz。

10、根据权利要求6所述的应答器，其特征在于，所述偏置电压接口模块具体由整流滤波子模块和第二电压调节子模块连接而成；其中，整流滤波子模块与数据报文接口模块中双工器的电流输出端连接。

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