应答器设备的原理及应用
(知识扩展)ATC系统认知
器发送默认报文。
2）.车载设备 （1）车载查询器天线 置于列车底部，是一
个双工收发天线。 一方面连续向地面发
送高频电磁能量，以 激活地面应答器； 另一方面接收地面应 答器发送的报文数据。
（2）车载查询器主机 车载查询器检查、校验、解码和传送收到的报文，选择激活
控制的，一般设置在信号机或道岔旁，用于向列车传送实时可 变信息，如信号机显示、临时限速、道岔位置等。
一般情况下，无源应答器用于定位，有源应答器用于将地面 变化的列车控制信息传送给列车。
有源应答器又分为信号机应答器和进路应答器。 • 信号机应答器安装于信号机旁与信号机相联锁； • 进路应答器安装于道岔前，指示是否需要侧向速度通过道岔。 美式信标一般分为静态信标和动态信标。
ATC系统选用原则
装备ATC的自动闭塞分为： 固定闭塞式ATC系统 准移动闭塞式ATC系统 移动闭塞式ATC系统
根据实际情况，因地制宜选择三种不同制式的ATC系统
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三、列车运行控制系统与车辆段信号控制系统的关系
（一）车辆段/场与ATS 中央ATS系统通过通信传输网，与车辆段/场调度员室和信号楼
间相对制约关系的系统，具有高可靠性、高安全性和可维护 性。
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城市轨道交通信号控制系统的组成
列车在车辆段/停车场的作业主要有： • 出入段/场的列车作业、段/场内的调车作业、试车线的试
车作业。 车辆段/停车场的所有作业均由联锁系统控制。 • 车辆段/停车场试车作业须在信号楼控制室与试车线控制室
射频识别(RFID)原理-微波应答器
FM0符号
第9章 微波RFID技术
• 应答器到阅读器的规则
• 应答器阅读器FM0的传输中止 • EPCglobal Class 1中 ，应答器提供了所有的Miller副载波调制数 据速率： 20kbps ≤Miller(n-2 j≤320kbps
10kbps ≤Miller(w4)≤160kbps
5kbps ≤MillerM=s)≤80kbps
第9章 微波RFID技术
9.4.3 主动式应答器设计
• 基于MSP430F2012和IA4421的主动式应答器
或PR-ASK调制信号（数据传输速率最高达128 kbps） ，应答为F M0和Miller位编码反射调制信号（数据传输速率最高达640 kbps）
• 432位存储器有两种配置可供选择（三组内存结构、 四组内存结 构）
• 具有读取、编程和擦除功能 • 安全机制包括密码防篡改保护和Kill命令 • 典型编程时间为0. 1s • 可循环擦写1万次以上 ，数据可保存40年以上 • 在有10个以上的阅读器环境中 ，XRAG2能够在密集阅读模式下
第9章 微波RFID技术
9.4 微波应答器
微波应答器的基本电路组成
第9章 微波RFID技术
9.4. 1 微波应答器工作原理 1.基本电路组成
2. 能量获取 ①从射频能量获得；②应答器带有附加电池， 但仅提供芯片运转能量 ，通信能量仍通过射 频获得；③所带电池提供芯片运转和通信所 需的能量。
第9章 微波RFID技术
工作 ， 即阅读器发射和应答器回应使用不同的边带 ，从而最大限 度地降低信号干扰
列控系统应答器应用分析及优化建议
列控系统应答器应用分析及优化建议谭坤轮(北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070)摘要：列控系统应答器是高速运行的列车从地面获取列车信息的点式设备，能够向车载子系统传输报文信息，既可以发送固定地点信息，也可以链接地面电子单元输送可变信息，由此可分为发送固定信息无源应答器和发送可变信息有源应答器。
根据近年来在应答器方面的研究，重点论述应答器的应用延伸及其未来的研究发展方向，并提出相应的优化建议。
关键词：列控系统；应答器；应用及优化中图分类号：U284.48 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2020)08-0043-04Application Analysis and Optimizing Suggestion of Balise inTrain Control SystemTan Kunlun（CRSC Research & Design Institute Group Co., Ltd, Beijing 100070, China）Abstract: The balise of train control system is intermittent equipment which can obtain train information from the ground in the high-speed train. The balise can transmit message information to on-board subsystem. It can not only send fi xed location information, but also link ground electronic unit to transmit variable information. Therefore, the balise can be divided into passive balise sending fi xed information and active balise sending variable information. According to the research of balise in recent years, this paper focuses on the application extension of the balise and its future research and development direction, and puts forward corresponding optimization suggestions.Keywords: train control system; balise; application and optimizationDOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2020.08.009列控系统是客运专线的3大核心技术之一，是保证列车高速运行过程的安全、有序、高效的关键。
无源应答器的工作原理
无源应答器的工作原理
无源应答器是一种被动无源无线识别技术，它是利用电磁波在空气中的传播特性，将一定的信息编码后传递给读卡器或RFID识别设备，实现物品的识别和跟踪的一种技术。
它与传统的RFID标签不同，没有电池或主动发射器，它的工作完全依靠读卡器或RFID识别设备的电磁波供能。
无源应答器的工作原理是基于电磁感应原理，当读卡器或RFID 识别设备发出一定频率的电磁波，与无源应答器相遇时，无源应答器感应到电磁波后，会从中获得能量并开始工作。
无源应答器内置一定的信息，当其感应到电磁波时，会将内部信息通过改变电磁波的反射相位或幅度等方式进行编码，然后再将编码后的信息发射回给读卡器或RFID识别设备，供其进行信息识别和处理。
无源应答器的优点是工作稳定可靠、体积小、成本低、使用寿命长等，能够适用于多种应用场景，如物流追踪、文物防伪、智能家居等领域。
同时，由于其不需要电池或主动发射器，也无需维护和更换电池，大大降低了使用成本和维护成本。
总之，无源应答器的工作原理是基于电磁感应原理和编码技术，其优点是工作稳定可靠、体积小、成本低、使用寿命长等，适用于多种应用场景。
未来，无源应答器技术的进一步发展和应用将为人们的生活带来更多的便利和创新。
- 1 -。
第6讲 车地通信技术
数字编码式音频轨道电路的车地通信
轨道区段无车占用时，给出轨道区段空闲通报。
+
2 发送环节 GJ 1 接收环节
+
GJ （ a）
1－轨道电路电码
2－ATC电码
数字编码式音频轨道电路的车地通信
轨道区段有车占用时，一方面给出轨道区段占用的 通报，另一方面接通ATC电码发送，实现车地间信息传输。
列车运行方向
Scientific，Medical）频段，即许多工业、科研和医疗设
备所使用的频段。
无线局域网的传输方式
欧洲、美国和日本的无线管理机构都分别设置了各 自的ISM频段，如美国的ISM频段由902～928MHz、2.4～ 2.484GHz和5.725～5.850 GHz三个频段组成。 窄带调制方式占用频带更少，频带利用率更高。采用窄带 调制方式的WLAN一般选用专用频段，需要经过国家无线电 管理部门的许可方可使用。 作为WLAN的另外一种传输方式，红外线方式的最大优点是 这种传输方式不受无线电干扰，并且红外线的使用不受国 家无线电管理委员会的限制。 红外线对非透明物体的穿透性能极差，这导致传输距离受 到限制。
应答器向经过列车发送数 据报文。每条报文至少都 含有唯一的标记，可使列 车确定它在线路上的绝对 位置。 报文是在列车经过应答器 时传送的。应答器车载天 线激活应答器传输报文。 车载查询器使用激活的能 量通过数据总线将报文传 输至车载计算机。
应答器系统工作原理
电磁感应原理 车载天线与应答器之间是 按电磁耦合的原理工作的。 当能量频率≤30MHz，电场 起着次要作用 ，磁场起着 主导作用。 对无源应答器来说，系统 的供电必须从感应电压获 得。在频率、线圈结构一 定的条件下，可计算出应 答器临界动作的最小磁场 强度，进而估算出天线发 射功率。
有源应答器功能拓展及应用探讨
有源应答器功能拓展及应用探讨李远刚【摘要】我国列控系统应用的有源应答器为点式单向传输设备向车载设备传送地面可变信息，文章通过对有源应答器的内部原理框图进行梳理分析，提出利用车载设备天线向地面应答器提供电磁能量的27．095 MHz连续波，加以适当的调制，向地面应答器传输车载设备相关的信息，使应答器由目前的单向传输数据改变为具有双向传输数据的能力。
主要目的有：(1)具有下传功能的有源应答器可以组成应答器轨道电路，从原理上分析可以取代计轴轨道电路或其他轨道电路部分功能，简化轨旁设备和维护工作量；(2)应答器原有的上传数据功能不变，避免既有系统大幅度技术修改，通过灵活设置有源应答器，可组成具有特色的纯点式列控系统。
点式列控系统可以作为CTCS-4或CBTC的降级备用系统，还可最大限度地兼顾适应CTCS-2、3车载设备，该点式列控系统与目前CBTC采用的点式列控有较大的区别。
文章对有源应答器功能拓展及应用探讨对未来列控系统的降级备用系统方案，提供新的发展思路。
%The current active balise of CTCS( Chinese Train Control System) is one-way intermittent transmission equip-ment, which sends variable information to the on-board equipment. After analyzing the internal functional block diagram of the active balise, this thesis proposes an approach to make the balise have capability of bidirectional information trans-mission by making use of 27. 095 MHz continuous wave of the antenna of the on-board equipment providing electromag-netic energy to the ground balise, modulating properly and transmitting the related message of on-board equipment to the ground balise. The purpose of innovating is as below:First, the active balise can make up balise trackcircuit, theoreti-cally, it can replace partial function of the axle counter track circuit or other track circuit, simplify the trackside equip-ment and maintenance. Second, it maintains the original data uploading function, avoids substantial technical modifica-tion of the existing system and it can form distinctive pure intermittent train control system by flexibly arranging the active balise even in the event of the complex. This intermittent train control system can be used as a downgrading redundant system for CTCS-4 or CBTC and with uttermost adaptation to CTCS-2 and CTCS-3 on board equipment. This inter-mittent train control system is different from the current CBTC control system. In conclusion, this thesis provides a new thought to downgrading redundant system scheme of the future train control system.【期刊名称】《高速铁路技术》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】4页(P22-24,8)【关键词】应答器;功能拓展;新思路【作者】李远刚【作者单位】中铁二院工程集团有限责任公司，成都610031【正文语种】中文【中图分类】U285.2随着我国城市轨道交通的大规模建设和运营，基于无线通讯系统的CBTC列控系统大量采用，其降级备用系统采用点式列控系统，列车完整性检查采用计轴系统。
第二节 AIS 系统的工作原理
第二节AIS系统的工作原理通用船载自动识别系统应答器（AIS）是一种利用海上VHF频段的船载航行信息交换设备，它不仅能自动发出本船的相关信息，而且还可以接收周围其它船舶所发出的信息，采用的主要技术是“自组织时分多址接续（SOTDMA）”方式进行信息交换。
一、AIS系统的组成图8-3所示是一个典型的AIS系统组成图，它由两大分系统组成，一个是岸基AIS系统，再是船用AIS设备，岸基AIS系统比较复杂，典型的AIS岸基系统是由一定数量的AIS基站和AIS中心组成，系统通过各种方式与VTS中心，船舶报告系统、港口信息网、海事系统以及船舶调度等网络相连接，同时也可以与相关航运公司联系，提供相应的信息服务，使上述主管部门及时得到所有船舶的动态，使航运公司了解到本公司船舶的位置。
AIS中心也可以与互联网相连，使用户范围进一步扩大，通过设置一定的权限范围，各用户可以在自己的权限范围内查看相应的船舶信息，得到相应的服务。
AIS中心之间可以相互连接，进行信息交换，各AIS中心连接成网，在一个国家和地区范围内，就可以实时了解沿岸所有船舶的动态，这对船舶航行管理、船舶追踪以及防止海洋污染具有非常重要的意义。
AIS船用设备，我们将在下面做详细讨论。
图8-3AIS岸基系统组成示意图图8-4AIS系统组成示意图二、AIS船用设备的组成一个典型的AIS船用设备是由一台VHF发射机、二台VHF TDMA接收机、一台VHF DSC 接收机、一台内置GPS接收机（作为备用）以及AIS信息处理器、电源和各种必要的外围设备接口组成，如图8-5和8-6所示。
图8-5船用AIS设备组成示意图图8-6船用AIS设备组成原理图VHF收发由系统信息处理器控制，用VHF CH87B、88B两个国际专用频道自动发射本船的相关信息，接收周围其它船舶的AIS信息，频带为25KHZ。
AIS工作的特点是同时在这两个频率上接收信息，而发射信息一般是在这两个频率上交替进行，在人工的干预下，也可以用其它的方式发射。
CTCS—3级列控系统总体技术法案应答器设置原则
CTCS—3级列控系统总体技术法案应答器设置原则1·进站信号机处：设置由1个有源应答器和1个无源应答器组成的应答器组，用于列车定位;同时发送线路参数和临时限速。
2·反向进站信号机处：设置由1个有源应答器和1个无源应答器组成的应答器组，用于列车定位;同时发送线路参数和临时限速。
3·出站信号机处：设置由1个有源应答器和1个无源应答器组成的应答器组，用于列车定位;同时发送线路参数、临时限速和绝对停车信号。
4·区间线路：每个闭塞分区入口处设置由2个及以上无源应答器组成的应答器组用于列车定位；同时发送线路参数。
5·中继站处:上下行线各设置两组1个有源应答器和1个无源应答器组成的应答器组，用于发送临时限速信息，两组应答器之间的距离为100m±5m.6·为保证调车作业不危及正线运行列车的安全，可根据需要设置由1个有源应答器和1个无源应答器组成的应答器组，用于提供调车危险信息。
7·等级转换分界：设置预告点和转换点用于提供等级转换信息。
在进入CTCS-3级区域时，在预告点前方适当距离根据需要设置无线连接点。
无线连接点、预告点和转换点设置由2个及以上无源应答器组成的应答器组。
8·RBC切换点：在两个相邻的RBC的边界处设置2个无源应答器组成的应答器组，用于提供RBC切换命令、接受RBC的ID及电话号码。
9·利用牵引电换相点前一定距离设置的2个无源应答器组成的应答器组提供过分相信息。
10·在18号（不含）以上道岔前第二个闭塞分区入口处应设置由一个有源应答器和1个无源应答器组成的应答器组，根据道岔区段及列车运行前方轨道区段空闲条件，向后备系统提供道岔侧向允许列车运行的速度。
11·当用于定位的应答器组间隔超过1500m时，中间应增设无源应答器用于列车定位。
应答器用于向CTCS-3级列控系统车载设备提供位置、等级转换、建立无线通信等信息，同时对CTCS-2级列控系统车载设备提供线路速度、线路坡度、轨道电路、临时限速等线路参数信息。
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应答器设备的原理及应用
王红军
【摘要】首先介绍了应答器的应用背景和组成,然后分析了应答器的原理以及技术指标,最后总结了应答器的设置原则,旨在确保应答器在列车运行控制系统中应用的
完整性,进而保证列车的运行安全.
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2011(037)014
【总页数】2页(P131-132)
【关键词】列车控制系统;应答器;应用
【作者】王红军
【作者单位】中铁十二局集团电气化工程有限公司,山西,太原,030053
【正文语种】中文
【中图分类】U224.9
1 应答器的应用背景
随着我国铁路既有线路提速改造、客运专线和高速铁路新线路的建设,列车运行速
度的不断提高,仅仅依靠轨道电路将列车控制信息从地面传送至车载设备的方式,在
信息量方面难以满足要求。
如何将大量的固定信息和可变信息(如位置、等级转换、建立无线通信等信息,线路速度、线路坡度、轨道电路、临时限速等线路参数信息[1])传递给车载列车控制设备是实现列车安全运行和自动控制的基本要求,点式应答
器设备为此提供了良好的解决方案。
根据我国铁道部颁发的中国列车控制系统(China Train Control System,简称CTCS)规范,应答器设备是CTCS系统重要的组成部分,为列车和地面间传递点式列车控制信息。
由于我国铁路列车控制系统研究起步比较晚,目前中国新建的客运专线和高速铁路线路采用欧洲铁路联盟标准的查询应答器设备。
2 应答器的组成及工作原理
欧洲标准应答器系统由两大部分组成：车载设备和地面设备。
车载设备包括车载查询天线(Antenna Unit)、天线电缆、车载传输模块(Balise Transmission Module,简称BTM);地面设备包括固定应答器、可变应答器(也称为有源应答器)和轨旁电子单元(Local Electron Unit,简称LEU)。
其中车载天线安装在机车底部的中间位置,通过同轴电缆信号线与列车上车载应答器传输模块 BTM相连接,车载天线利用电磁感应效应通过非接触的方式实现与地面应答器天线之间的能量和数据传输。
根据车载阅读器和应答器之间的射频信号的耦合类型应答器设备属于变压器模型,阅读器和应答器分别作为变压器的初级线圈和次级线圈[2]。
通过交变磁场实现耦合,进行能量传递从而实现信息交换,其模型如图1所示。
应答器系统的工作过程可以描述如下：车载传输模块(BTM)产生频率为
27.095MHz的功率载波,通过安装于机车底部的双频感应收发天线发送出去。
当机车进入地面应答器有效的作用区域时,地面点式应答器感应到功率载波,将接收到的功率载波转换为应答器内部各功能模块的工作能源。
一旦电源达到电路启动的额定值,地面应答器的主要控制模块开始工作,读取存储在EEPROM已编码好的报文数据,或者接收来自可变应答器从LEU传送过来的实时数据。
将获得的数据进行FSK 的调制方式(调制信号的中心频率为4.231MHz±282 kHz),调制的高频信号滤波、功率放大后通过应答器天线发送出去。
车载天线接收到地面应答器的信号后,将信
号传送给车载的传输模块BTM。
由它对接收到的信号进行滤波、放大、数字解调
和解码、译码,最后将处理好的原始用户定义的报文,通过相应的接口在约定的接口
协议下传送至相关的设备,如列车超速防护系统(Automatic Train Protection,简称ATP)。
任何时候,应答器处理单元(BTM)都循环检测车载发送信息通道的有效性,确保工作
在正常状态。
地面应答器只要接收到的信号能量满足电路工作的额定值,则循环发
送连续报文数据调制的FSK信号。
3 应答器的主要技术指标及分析
根据欧洲铁路联盟制定的点式应答器设备标准,系统主要技术指标如下[3]：
载波中心频率：4.234 MHz±200 kHz;
调制方式：FSK(调制指数为1);
调制频率：282.24 kHz±5%;
调制速率：564.48±2.5%kbps;
接收载波频率：27.095MHz;
编程方式：无线、有线;
报文码长：341 bit(短码),1023 bit(长码);
LEU编码：DBPL编码(基带传送,专用电缆);
27.095 MHz能量发射效率大于 75%,误码率小于 10-6。
考虑到应答器与系统和标准兼容性以及应用环境,地面应答器系统设计的技术参数
均严格按照欧洲点式应答器系统规范选择,其中几个重要参数的选取原则分析如下：1 )信息载频：功率与信息载频总的选择原则是要尽量避开电流的高次谐波信号的
干扰,并且为了满足应用环境的要求应该尽量对积雪、冰水、铁粉、土石等污物有
较强的穿透能力,以确保应答器在恶劣的环境中可靠的工作。
同时还要兼顾功率载
频与信息载频的相互干扰,理论上两者相距越远,越便于构成干扰小的系统。
2 )调制方式：调制是改变高频载波的信号处理,即使载波的振幅、频率或相位与被调制的基带信号相关联。
数字调制信号：在二进制时有幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)三种基本的形式。
振幅键控属于线性调制,而移频键控常属于非线性调制。
ASK调制解调方法比较简单,成本低廉,但抗干扰性能较差,不适合铁路设备高安全、高可靠性的产品要求。
PSK制式与前者相比,具有良好的抗干扰性能,但调制解调方法比较复杂且电路设计繁琐。
相比之下 FSK制式具有上述两者的优点,且实现 FSK调制的各类专用芯片市场供应充足、价格低廉。
因此,大多数国家的铁路应用的点式应答器均采用 FSK调制方式,欧洲标准铁路应答器采用调制指数为 1的FSK对二进制信息进行调制。
3 )应答器的几何尺寸与系统响应时间：当应答器的几何尺寸、查询线圈与地面应答器垂直距离、通信速率、信息报文长度、接收灵敏度及系统的总时延确定以后,列车通过一次的运行速度与车上接收报文的次数可用下列经验公式描述：
其中,M为接收报文的帧数,次数;a为接收放大器的灵敏度;b为传输速度,kb/s;n为每帧码位数;l为应答器纵向长度的2倍(有效场强作用距离);τ为系统响应时
间,ms;V为列车运行速度,km/h。
在a,b,n,l,V为一定的情况下,欲提高M的值,必须减小系统响应时间,因此系统响应是应答器设备的关键参数。
4 应答器应用的设置原则
目前,我国铁路的列车运行控制系统几乎都是TBTC方式。
在今后几年内,我国铁路的客运专线建设和既有线改造都是以CTCS2级为主。
根据我国铁道部铁运[2005]21号文件,应答器在CTCS2级列车控制系统的设置原则如下：
1 )进站信号机处设置有源应答器,以提供接车进路参数及临时限速信息。
接车进路
建立后,进站应答器发送相应的接车进路信息,具有直股发车进路的股道,应同时提供直股发车进路及前方一定距离内的线路参数和临时限速信息。
各有源应答器应有缺省报文,缺省值应按照该进站口所有接车进路范围内的最低道岔限速和最短进路长度等最不利条件设置。
2 )车站出站口处设置无源应答器和有源应答器。
无源应答器提供前方一定距离内的线路参数等信息;有源应答器提供前方一定距离内的临时限速等信息。
出站信号机处(含股道)原则上不设置应答器。
3 )区间间隔 3 km～5 km成对设置无源应答器,分别提供正向、反向前方一定距离内的线路参数及定位信息,原则上设置在闭塞分区分界处。
4 )根据需要可设置特殊用途的无源应答器(如CTCS级间转换等)。
5 )ATP车载设备可通过成对的应答器识别运行方向。
6 )应答器的正线线路参数应交叉覆盖,实现信息冗余。
【相关文献】
[1] CTCS-3级列控系统应答器工程应用原则[Z].
[2] 陈大才.射频识别(RFID)技术[M].北京：电子工业出版社,2001.
[3] SUBSET-036,Issue2.2.1 2003.。