應(yīng)答器原理分析與探索

1、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，其實應(yīng)答器是一種用于地面向列車信息傳輸?shù)狞c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)、鏈接信息、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，可以根據(jù)LEU設(shè)備所發(fā)送的報

2、文，變化的向列車傳送應(yīng)答器報文信息。與LEU（地面電子單元）連接，用于發(fā)送來自于LEU的報文，在既有線提速區(qū)段，有源應(yīng)答器設(shè)置在車站進站端和出站段，主要發(fā)送進路信息和臨時限速信息。其實無論有源應(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，應(yīng)答器接收到列控車載設(shè)備點式信息接收天線發(fā)送的電磁能量后，應(yīng)答器 將能量轉(zhuǎn)換為工作電源，啟動電子電路工作，把預(yù)先存儲或LEU傳送的1023為應(yīng)答器傳輸報文循環(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)；

3、 （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）臨時限速信息：當(dāng)由于施工等原因引起的對列車運行速度進行限制時，向列車提供臨時限速信息； （4）車站進路信息：根據(jù)車站接發(fā)車進路，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)向允許列車運行的速度； （6）特殊定位信息：如升降弓、進出隧道、鳴笛、列車定位等； （7）其他信息：固定固定障礙物信息、列車運行目標(biāo)數(shù)據(jù)、鏈接數(shù)據(jù)等。 每個應(yīng)答器（組）都有一個編號，并且該編號在全國鐵路范圍是唯一的。 無源應(yīng)答器（也稱固定應(yīng)答器）設(shè)于閉塞分區(qū)入口和車站進、出站端處，用于向列控車載設(shè)備傳輸閉塞分

4、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、出站端，當(dāng)列車通過應(yīng)答器時，應(yīng)答器向列車提供接車進路參數(shù)、臨時限速等信息。 應(yīng)答器設(shè)備可以簡單地理解為一個數(shù)據(jù)存儲器和發(fā)送器，當(dāng)車載天線激活該應(yīng)答器時，應(yīng)答器發(fā)送自身存儲的應(yīng)答器報文或地面電子單元（LEU）傳送的應(yīng)答器報文。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\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專線列控系統(tǒng)CTCS2及CTCS3級的應(yīng)用中，以應(yīng)答器方式做為地-車之間信息傳輸?shù)幕痉绞街?。在每個信息點處設(shè)置一組應(yīng)答器，每組應(yīng)答器內(nèi)由數(shù)量不等的沿鐵路線路

5、布置的應(yīng)答器構(gòu)成。 理論上，兩個相鄰的應(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；場的上升沿與下降沿應(yīng)是陡峭的，不允許存在傾斜。這兩項要求在實際情況下均是無法實現(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；在開放的空間內(nèi)，天線的主波瓣亦無法做到不發(fā)散。當(dāng)兩個相鄰安裝的應(yīng)答器之間的間隔小于車載天線與應(yīng)答器天線的旁瓣作用之和時，車載設(shè)備同時收到兩個應(yīng)答器發(fā)送的信號，使車載設(shè)備無法識別。 天線作為一個感性元件，場的建

6、立與消失不可能是瞬時發(fā)生的。是隨著時間的推移而逐漸建立與消失的。列車以高速運行于兩個應(yīng)答器之間，車載天線在兩個應(yīng)答器天線之間存在著相對運動，車載天線脫離前一個應(yīng)答器天線場的作用范圍但其產(chǎn)生的電磁場并未完全消失，下一個應(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)備仍然可能同時收到兩個應(yīng)答器發(fā)送的信號。應(yīng)答器是實現(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，應(yīng)答器通過自身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，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)備不同時收到兩個應(yīng)答

7、器發(fā)送的信號，一方面應(yīng)保證功率微波的電磁場不同時覆蓋兩個應(yīng)答器，即車載設(shè)備不同時激活兩個應(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與兩個應(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；應(yīng)答器作為實際存在的設(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，使信息傳輸過程中承受著較大的交叉干擾的風(fēng)險。如果前一個應(yīng)答器與后一個應(yīng)答器的磁通均處于臨界狀態(tài)，那么此時，列車將同時收到兩個應(yīng)答器的信息或同時激活兩個應(yīng)答器。這是不允許的。而在前一個應(yīng)答器的磁通下降到臨界值時，開始

8、激活后一個應(yīng)答器。由于磁通的下降速度遠高于上升速度，故前后應(yīng)答器達到臨界磁通具有一定的時間間隔，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，仍然存在著同時激活兩個應(yīng)答器的可能。所以該情況也應(yīng)避免。在前一個應(yīng)答器的磁通下降到零時，開始激活后一個應(yīng)答器。從理論上避免了兩個應(yīng)答器同時向車載設(shè)備傳輸信息的可能性。而在實際布置時還應(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)?；镜腢HF 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)議和存儲功能的數(shù)字電路組成。即如下圖所示：Dickson電荷泵是UHF RFID整流器電路的一種可

9、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。         在UHF RFID芯片設(shè)計中，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)簽存儲器，它分為四個不同的組，每一個都包含0或者更多的存儲字這個是標(biāo)簽存儲器，它分為四個不同的組，每一個都包含0或者更多的存儲字 1包含取消和讀取密碼的保留存儲器。 2包含有一個CRC-16、協(xié)議控制(PC)位的EPC存儲器，以及標(biāo)簽連接或?qū)⑦B接的用來標(biāo)識物體的電子產(chǎn)品碼(EPC)。 3TID存儲器包含有一個8-b ISO/IEC 15963分配類標(biāo)識，用于詢問器惟一標(biāo)識常規(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)存儲的用戶存儲器。存儲器結(jié)構(gòu)由用戶定義。應(yīng)答器中的存儲器單元很重要。為實現(xiàn)標(biāo)簽的讀/寫，必須要有EEPROM和閃存等非易失性存儲器。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和閃存