應(yīng)答器原理分析報(bào)告與探索

1、文檔高速鐵路應(yīng)答器原理分析與探索提到應(yīng)答器， 好多人或許不知道它是什么， 其實(shí)應(yīng)答器是一種用 于地面向列車信息傳輸?shù)狞c(diǎn)式設(shè)備，分為固定（無源）應(yīng)答器和 可變（有源）應(yīng)答器。主要用途是向列控車載設(shè)備提供可靠的地 面固定信息和可變信息。也就是說應(yīng)答器是一種能向車載子系統(tǒng) 發(fā)送報(bào)文信息的傳輸設(shè)備，既可以傳送固定信息，也可連接軌旁 單元傳送可變信息。應(yīng)答器共分為兩種，及無源應(yīng)答器（組）和有源應(yīng)答器。 無源應(yīng)答器： 用于發(fā)送固定不變的數(shù)據(jù)， 用于提供線路固定參數(shù)， 如線路坡度、線路允許速度、軌道電路參數(shù)、信息、列控等級切 換等。 有源應(yīng)答器：傳輸可變信息。必須通過專用的應(yīng)答器電纜與 LEU 設(shè)備連接，

2、可以根據(jù) LEU 設(shè)備所發(fā)送的報(bào)文， 變化的向列車傳送 應(yīng)答器報(bào)文信息。與 LEU （地面電子單元）連接，用于發(fā)送來自 于 LEU 的報(bào)文， 在既有線提速區(qū)段， 有源應(yīng)答器設(shè)置在車站進(jìn)站 端和出站段，主要發(fā)送進(jìn)路信息和臨時(shí)限速信息。 其實(shí)無論有源應(yīng)答器，還是無源應(yīng)答器，它們的工作原理及目的 都是一樣的，它們的工作原理是當(dāng)列車經(jīng)過地面應(yīng)答器上方時(shí)， 應(yīng)答器接收到列控車載設(shè)備點(diǎn)式信息接收天線發(fā)送的電磁能量 后，應(yīng)答器 將能量轉(zhuǎn)換為工作電源，啟動(dòng)電子電路工作，把預(yù)先文檔存儲(chǔ)或 LEU 傳送的 1023 為應(yīng)答器傳輸報(bào)文循環(huán)發(fā)送出去，直至 電能消失。 而它們的工作目的就是為了向通過列車傳送信息。 應(yīng)答

3、器向列車傳送的信息大概如下： （ 1）線路基本參數(shù)：如線路 坡度、軌道區(qū)段等參數(shù)；（2）線路速度信息：如線路最大允許速度、列車最大允許速 度等；（3）臨時(shí)限速信息：當(dāng)由于施工等原因引起的對列車運(yùn)行速 度進(jìn)行限制時(shí)，向列車提供臨時(shí)限速信息；（ 4）車站進(jìn)路信息：根據(jù)車站接發(fā)車進(jìn)路，向列車提供“線路坡度 ”、“線路速度 ”、“軌道區(qū)段 ”、等參數(shù)；（5）道岔信息：給出前方道岔側(cè)向允許列車運(yùn)行的速度；（ 6 ）特殊定位信息：如升降弓、進(jìn)出隧道、鳴笛、列車定位 等；（7）其他信息：固定固定障礙物信息、列車運(yùn)行目標(biāo)數(shù)據(jù)、 數(shù)據(jù)等。每個(gè)應(yīng)答器（組）都有一個(gè)編號(hào)，并且該編號(hào)在全國鐵路圍是唯 一的。無源應(yīng)答器

4、 （也稱固定應(yīng)答器） 設(shè)于閉塞分區(qū)入口和車站進(jìn)、出站端處，用于向列控車載設(shè)備傳輸閉塞分區(qū)長度、線路速度、 線路坡度、列車定位等信息。有源應(yīng)答器（也稱可變應(yīng)答器）設(shè) 置于車站進(jìn)、出站端，當(dāng)列車通過應(yīng)答器時(shí)，應(yīng)答器向列車提供 接車進(jìn)路參數(shù)、臨時(shí)限速等信息。文檔應(yīng)答器設(shè)備可以簡單地理解為一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和發(fā)送器，當(dāng)車載天線激活該應(yīng)答器時(shí)，應(yīng)答器發(fā)送自身存儲(chǔ)的應(yīng)答器報(bào)文或地面電子單元（ LEU ）傳送的應(yīng)答器報(bào)文該圖就是應(yīng)答器的安裝示意圖，應(yīng)答器置于鐵軌中，向通過的火 車傳遞信息?？瓦\(yùn)專線列控系統(tǒng)兩相鄰的應(yīng)答器之間的最小安裝間隔限制研究在客運(yùn)專線列控系統(tǒng) CTCS2及 CTCS3級的應(yīng)用中，以應(yīng)答器方式

5、做為 地- 車之間信息傳輸?shù)幕痉绞街?。在每個(gè)信息點(diǎn)處設(shè)置一組應(yīng)答 器，每組應(yīng)答器由數(shù)量不等的沿鐵路線路布置的應(yīng)答器構(gòu)成。理論上，兩個(gè)相鄰的應(yīng)答器可首尾相連安裝， 但前提是應(yīng)答器的 發(fā)送、接收天線與車載天線的場分布僅有主波瓣且主波瓣不得發(fā)散；文檔場的上升沿與下降沿應(yīng)是陡峭的， 不允許存在傾斜。 這兩項(xiàng)要求在實(shí) 際情況下均是無法實(shí)現(xiàn)的。 因此，不可能將兩相鄰的應(yīng)答器首尾相連 安裝，應(yīng)有一定的間隔。對兩相鄰的應(yīng)答器之間最小間隔的影響因素受天線制作工藝的制約， 每個(gè)天線除了希望的主波瓣以外， 不可 避免的伴生著旁瓣；在開放的空間，天線的主波瓣亦無法做到不發(fā)散。 當(dāng)兩個(gè)相鄰安裝的應(yīng)答器之間的間隔小于

6、車載天線與應(yīng)答器天線的 旁瓣作用之和時(shí)， 車載設(shè)備同時(shí)收到兩個(gè)應(yīng)答器發(fā)送的信號(hào)， 使車載 設(shè)備無法識(shí)別。天線作為一個(gè)感性元件，場的建立與消失不可能是瞬時(shí)發(fā)生的。 是隨著時(shí)間的推移而逐漸建立與消失的。 列車以高速運(yùn)行于兩個(gè)應(yīng)答 器之間，車載天線在兩個(gè)應(yīng)答器天線之間存在著相對運(yùn)動(dòng)， 車載天線 脫離前一個(gè)應(yīng)答器天線場的作用圍但其產(chǎn)生的電磁場并未完全消失， 下一個(gè)應(yīng)答器已經(jīng)接收到車載天線發(fā)送的功率微波而被激活， 車載設(shè) 備仍然可能同時(shí)收到兩個(gè)應(yīng)答器發(fā)送的信號(hào)。應(yīng)答器是實(shí)現(xiàn)地 - 車信息傳輸?shù)慕M成部分之一，車載設(shè)備通過安裝在 列車底部的車載天線向地面發(fā)送功率微波， 當(dāng)列車經(jīng)過應(yīng)答器時(shí)， 應(yīng) 答器通過自身

7、的天線接收該功率微波并以此為能量開始工作， 向列車 發(fā)送數(shù)據(jù)。 當(dāng)車載天線與應(yīng)答器天線相同時(shí)， 它所具有的電磁場分布 與應(yīng)答器是相同的。 為保證車載設(shè)備不同時(shí)收到兩個(gè)應(yīng)答器發(fā)送的信 號(hào)，一方面應(yīng)保證功率微波的電磁場不同時(shí)覆蓋兩個(gè)應(yīng)答器， 即車載文檔設(shè)備不同時(shí)激活兩個(gè)應(yīng)答器； 另一方面， 亦應(yīng)保證車載天線的電磁場 分布不同時(shí)與兩個(gè)應(yīng)答器天線的場分布發(fā)生重疊。 上述最小間隔存在 的前提是電磁場的升、降沿是陡峭的。天線作為感性元件，電磁場的 建立與消失不可能在瞬間完成而具有一定的延時(shí)； 應(yīng)答器作為實(shí)際存 在的設(shè)備， 其工作狀態(tài)的改變是具有一定的“臨界”值的。 在這些因 素的綜合影響下，使信息傳輸過程

8、中承受著較大的交叉干擾的風(fēng)險(xiǎn)。 如果前一個(gè)應(yīng)答器與后一個(gè)應(yīng)答器的磁通均處于臨界狀態(tài)，那么此 時(shí)，列車將同時(shí)收到兩個(gè)應(yīng)答器的信息或同時(shí)激活兩個(gè)應(yīng)答器。 這是 不允許的。 而在前一個(gè)應(yīng)答器的磁通下降到臨界值時(shí)， 開始激活后一 個(gè)應(yīng)答器。 由于磁通的下降速度遠(yuǎn)高于上升速度， 故前后應(yīng)答器達(dá)到 臨界磁通具有一定的時(shí)間間隔， 由此可以消除兩應(yīng)答器之間的相互影 響。由于前一個(gè)應(yīng)答器的磁通尚未降到零， 在存在應(yīng)答器參數(shù)離散的 情況下，仍然存在著同時(shí)激活兩個(gè)應(yīng)答器的可能。 所以該情況也應(yīng)避 免。在前一個(gè)應(yīng)答器的磁通下降到零時(shí)，開始激活后一個(gè)應(yīng)答器。從 理論上避免了兩個(gè)應(yīng)答器同時(shí)向車載設(shè)備傳輸信息的可能性。 而

9、在實(shí) 際布置時(shí)還應(yīng)考慮距離誤差的影響， 其影響程度還直接與列車速度有 關(guān)?；镜?UHF RFID 應(yīng)答器由整流器、調(diào)制器、解調(diào)器以及處理邏輯電 平協(xié)議和存儲(chǔ)功能的數(shù)字電路組成 。即如下圖所示：文檔Dickson 電荷泵是 UHF RFID 整流器電路的一種可選結(jié)構(gòu)，下圖是Dickson 電荷泵的工作原理圖。天線 /RFID 芯片連接的簡單等效電路可用電抗與電阻并聯(lián)來表示。文檔在 UHF RFID 芯片設(shè)計(jì)中， 天線端的等效阻抗可用電抗與電阻并聯(lián)來表示下圖是標(biāo)簽存儲(chǔ)器， 它分為四個(gè)不同的組， 每一個(gè)都包含 0 或者更多的存儲(chǔ)字文檔這個(gè)是標(biāo)簽存儲(chǔ)器， 它分為四個(gè)不同的組， 每一個(gè)都包含 0 或者更多 的存儲(chǔ)字1包含取消和讀取密碼的保留存儲(chǔ)器。2包含有一個(gè) CRC-16、協(xié)議控制 (PC)位的 EPC 存儲(chǔ)器，以及標(biāo)簽 連接或?qū)⑦B接的用來標(biāo)識(shí)物體的電子產(chǎn)品碼 (EPC)。3 TID 存儲(chǔ)器包含有一個(gè) 8-b ISO/IEC 15963 分配類標(biāo)識(shí)，用于詢 問器惟一標(biāo)識(shí)常規(guī)命令和 / 或標(biāo)簽支持的可選功能。4 允許用戶定義數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的用戶存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)由用戶定義。 應(yīng)答器中的存儲(chǔ)器單元很重要。為實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽的讀 / 寫，必須要有 EEPROM 和閃存等非易失性存儲(chǔ)器。采特殊工藝的 EEPROM或閃存 的可用性，也將限制它們在讀 / 寫標(biāo)簽中的應(yīng)用。如果需要 EEPROM 和閃