列车高速运行条件下应答器车载测试设备关键技术

为了对我国高速铁路广泛采用的应答器进行在线测试,采用射频、数字信号处理、频谱分析、虚拟测量仪器设计技术和方法,研究开发应答器车载测试设备的关键技术。应答器车载测试设备采用高效的功率放大电路以及低噪声系数的低噪声放大器,并对接收和发送信号的滤波器进行了优化设计,以保证进入模数转换器的模拟信号高保真和高可靠性;使用5MHz的高精度模数转换器和数字低通滤波器,消除对A1接口的干扰信号;利用高速DDR2芯片构建先入先出存储管理模块,实现对滤波后信号的缓存,并通过高速光纤和以太网将采样信号的数据发送给工控计算机;在工控计算机上利用软件开发出了虚拟示波器、虚拟频谱仪、虚拟场强仪、虚拟误码率分析仪等。该应答器车载测试设备已经在国内铁路进行了动态测试,为在线正确检测和定性、定量综合评判应答器的性能提供重要的技术支持。     

双信道应答器多天线间的互耦分析及降耦研究

双信道应答器内部4个不同频率的天线间的互耦,破坏天线的调谐状态,影响天线的正常工作。基于天线的串、并联等效电路,推导天线带宽的计算公式;建立双信道应答器多天线的三维仿真模型,对串联等效电路进行仿真分析。结果表明:多天线间的互耦使损耗电阻增加,等效电感和自谐振频率减小,同时使天线间产生转移阻抗,进而导致调谐频率偏移;4.234 MHz FSK发射天线至27.095 MHz接收天线、9.032 MHz PSK发射天线至27.095 MHz接收天线、9.032 MHz PSK发射天线至4.234 MHz FSK发射天线、4.234 MHz FSK发射天线至9.032 MHz PSK发射天线的传输系数均大于-10dB。在4.234 MHz FSK发射天线和9.032MHz PSK发射天线的信号输出端增加低通滤波器后,天线间的传输系数均降低到-10dB以下,表明加载低通滤波器可有效降低多天线间的传输系数,从而实现了多天线间的降耦。     

应答器传输单元关键解调技术研究

应答器传输单元（BTM）是车载设备的关键设备之一,用于解调地面应答器发送的应答器报文。对天线在恶劣工作环境下接收的FSK信号进行解调,FSK信号解调处理的精度和可靠性是保证BTM安全可靠运行的基础。在大量调研相关文献的基础上,给出了正交解调的解析原理,并提出了一种基于此解析原理的抗干扰的正交解调方法。仿真实验结果表明该方法具有较好的抗干扰效果。     

应答器传输系统作用过程分析

应答器传输系统由地面应答器、车载天线单元和车载应答器接收单元组成。列车高速移动时,车载天线单元相对应答器产生时空变化,传输信道形成时变特性。基于电磁场理论,解释应答器传输系统的工作原理,阐述其电感耦合的本质。通过研究应答器输入输出随空间变化关系、输出随时间变化关系,分析应答器输入输出特性,得到在系统射频能量传输过程中,应答器和车载天线单元在不同空间位置时的作用过程。通过模拟仿真,反映出应答器传输系统的时变非恒参过程,以及相对距离的变化对传输效能的影响。并以耦合系数S_(21)为研究对象,探讨空间位置对S_(21)的影响。     

高速铁路CTCS-2级列控系统地面设备分析及应用

正1列控系统地面设备设置原则1.1应答器设置原则应答器工作原理:由车载传输模块产生功率载波,通过安装于机车底部的双频感应收发天线发送,当机车到达地面点式应答器有效作用范围时,地面点式应答器将接收到的功率载波变换为应答器内各功能模块的工作直流能量,同时应答器的控制电路工作,将存储器内由编程器预     

有源应答器功能拓展及应用探讨

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。     

高速铁路车站区间一体化联锁控制仿真系统

2005年4月．德国空间技术中心（DLR）的交通运输研究所建立的仿真测试平台Railsire系统，可以仿真和测试车载系统、联锁系统、轨旁系统以及列车控制台等多个部件。2005年11月．UNISIG组织建立了车载测试仿真平台，用来测试ERTMS／ETCS各级车载系统．该测试平台按照ERTMCS／ETCS规范设计．可以适用于ETCS等级1-3STM，其中包含了各级轨旁仿真器、速度传感仿真器、列车运行仿真平台、欧洲环线信号发生器、应答器信号发生器等。这个仿真测试平台比较具有代表性。     

安装高度及角度偏差对应答器作用距离影响研究

应答器报文传输的准确性直接影响行车安全，针对应答器传输系统作用过程，分析其工作原理，研究安装高度与角度偏差对应答器作用距离的影响。以应答器上行链路信息传输为研究对象，建立矩形天线空间磁场分布、BTM接收上行链路信号幅度及应答器角度偏差理论模型，仿真不同安装高度、角度偏差下车载天线接收上行链路信号幅度曲线，计算分析上述条件下应答器作用距离变化情况。研究表明：(1)车载天线与应答器间垂直距离为360 mm时，作用距离达到最大，为737.6 mm;(2)应答器发生倾斜对其作用距离影响较小，俯仰角越大，应答器两侧作用距离、磁场强度呈相反变化越明显，作用距离随偏转角增大呈线性递减，相比纵向安装，应答器横向安装平均作用距离减小114.4 mm;(3)车载天线与应答器间垂直距离越大，容许偏转角偏差越大。     

分相区应答器传输系统电磁干扰分析及防护技术研究

应答器传输系统是列车运行控制系统的重要组成部分,其安装位置处的电磁环境复杂,实际运行中因电磁干扰导致的BTM故障频发,给列车安全运行造成隐患。为提高应答器传输系统的电磁兼容性能,研究分相区应答器传输系统的电磁干扰并提出相应的防护方案。对分相区弓网放电的原因进行理论分析,测量过分相时BTM上行链路频段内的电磁辐射骚扰;通过对列车及应答器传输系统建模仿真,研究分相区弓网放电对应答器传输系统车载天线的电磁干扰耦合规律;最后根据电磁干扰空间耦合的特点,提出阻断其能量耦合通路的防护措施,设计CAU天线定向约束屏蔽装置,在实验室测量其屏蔽效果,并在现场进行运行试验。结果表明,CAU天线加装屏蔽板后,BTM工作频带内的3～3.5 MHz处差模骚扰降低幅度可达20 dB左右,同时BTM报文质量由0.83提高到0.91,说明提出的CAU天线定向约束屏蔽方案能够有效提高CAU天线的抗干扰性能,同时也不会影响BTM的正常信号传输,从而保证应答器传输系统的正常通信技术要求,有望降低应答器传输系统的故障率,具有较高的推广应用价值。     

轨道电路读取器的设计原理及应用

轨道电路读取器(英文缩写为TCR),是用于京津客运专线300km/h动车组的信号子系统.它读取ZPW-2000A轨道电路信息码,向车载安全计算机提供正常或制动信息,是CTCS-2级系统车载设备的重要组成部分.CTCS-2系统列控车载设备根据TCR输出信息,并结合地面应答器信息控制列车安全运行.     

欧洲应答器技术及其在中国铁路的应用前景

应答器是采用数字技术实现数据的发送、传输、接收、处理并将处理的信息予以可靠输出的点式信息传输设备，被广泛应用于军事、航海、卫星通信等领域。20纪70年代中期应答器被应用到铁路列车控制系统后，发展很快，尤其在欧洲有众多类型的应答器应运而生。1996年欧洲铁路联盟为统一欧洲铁路应答器的制式，在制定ETCS列控系统技术规范的同时，也制定了欧洲铁路应答器的相关技术标准，从结构原理、规格尺寸、类型式样、使用功能及使用范围等都作了要求和说明，使欧洲不同类型的应答器统一为更加完善的欧洲应答器EuROBALISE(以下称欧洲应答器)，适应了欧洲铁路一体化的进程。     

单轨交通环线轨道电路常见故障判断与处理

重庆市单轨交通二号线信号系统采用环线轨道电路,利用轨道环线向列车发送ATP信号并同步接收TD信号反映车辆的位置信息 在站台区利用开门环线向列车发送开门信号,控制列车开门时机。环线轨道电路的故障将严重影响系统的安全性和运行效率。本文结合工程项目实际,重点介绍道岔区段、车站内轨道区段和开门环线重叠区段常见故障的判断与处理。     

基于二次拟合的应答器谐振频率测试及优化方法

依据SUBSET-085标准,提出一种基于二次拟合的应答器谐振频率测试方法。该方法通过测试系统对应答器进行下行信号发送和上行信号接收的测试,并对上下行信号进行拟合计算,最终得出应答器的谐振频率。经验证,通过该测试方法进行谐振频率调整的应答器在标准测试环境下能量利用率更大,在SUBSET-085的I/O测试时性能表现更好。     

准比例谐振控制算法在三相逆变电源中的应用研究

非线性负载会在三相车载逆变电源系统中引入谐波,损伤用电设备。为了降低逆变电源输出电压谐波含量,文章研究了基于准比例谐振控制算法的谐波抑制方法 ,主要抑制电源输出的5次和7次谐波。通过仿真模型和实物试验,测试了传统瞬时控制方法和准比例谐振控制方法的差别。结果表明,准比例谐振控制方法既能消除输出电压中的特定次谐波,又可满足系统动态响应性能和稳态精度要求,具有良好的谐波抑制效果。     

铁路轨道信号发送与车载接收模拟系统

构建并实现基于DSP的铁路轨道信号的发送与车载接收模拟系统,该系统以浮点数字信号处理器TMS320VC33为数据处理核心,以定点数字信号处理器TMS320VC5509A为控制核心,实现铁路轨道信号的发送、传输、车载接收、译码以及执行上灯控制等,支持国内现有4种制式铁路轨道信号。该系统既可以为教学提供实验和演示,也可以为相关的研究提供一个平台。     

基于测试的应答器车载设备安全分析方法研究

为了能够使自主研发的应答器车载设备系统达到欧洲铁路标准产品的要求。在应答器车载设备系统的研发过程中,需要严格依据欧洲铁路标准SUBSET-036的要求来进行研发,同时,为了保证产品在全生命周期内能够达到较高的安全完整性等级,在产品研发过程中,需要全面贯彻IEC62278和IEC62425中的安全需求,即基于风险的安全设计理念。采用HAZOP和FMECA识别风险并制定相应的风险减轻措施,在应答器设计时,将风险减轻措施作为应考虑的安全输入条件贯彻在设计中,以确保产品风险被控制在一个可接受的水平。最后选取4个安全需求功能的测试用例,经过反复多次的确认测试,其测试通过率均达到100%,证明其安全需求均在应答器车载设备系统设计中给以满足。最终的测试用例结果表明,该自主研发的应答器车载设备系统满足列车运行控制系统的安全完整性等级的运用要求。     

面向应答器传输模块测试的上行链路信号模拟器研究

应答器传输模块高速通过地面应答器时的接收性能测试是我国目前客运专线列控系统运用中亟需解决的问题。针对该问题,本文提出一种面向应答器传输模块测试的上行链路信号模拟器。首先分析应答器传输模块高速过点时的工作机理,深入研究车速对应答器传输模块高速过点时接收到的上行链路信号的幅度、频率和相位的影响,推导出应答器传输模块高速过点时实际接收到的上行链路信号表达式,然后提出基于自动测试系统和虚拟仪器设计方法的上行链路信号模拟器的软硬件实现方案。实际应用和测试表明,上行链路信号模拟器产生的信号和理论分析相符,可以有效地实现对应答器传输模块接收性能的测试。     

车载BTM电磁干扰分析及抑制措施研究

为提高城市轨道交通信号系统中应答器传输设备的电磁兼容性,从工作原理出发,研究分析车载应答器潜在的敏感设备、耦合路径及电磁骚扰源。以宁波地铁5号线电客车发生的多起因车载应答器传输模块受扰,导致列车停站不准、定位丢失故障为例,排查构成干扰的主要因素,并结合现场实际,通过提高设备抗扰度来抑制干扰。经长期追踪观察,未再出现因受扰导致的故障,保障了设备的正常运行。     

BTM智能检测系统设计思路

应答器传输系统是CTCS-2/3级列控车载系统中ATP设备的重要组成单元,BTM工作是否正常对动车组列控车载设备的运用有直接影响.研究BTM智能化检测系统的设计思路,如何采用较便利的测试方法,实现在列车动态运行条件下对BTM下行链路发射信号中心频率、下行链路信号发射能量、上行链路信号频偏的检测及上行链路信号I u1等性...     

应答器上行链路信号MTIE测试方法

应答器是列控系统里非常重要的设备,其上行链路信号的质量直接影响车载设备对数据的接收和解析。介绍了MTIE的定义及欧标的相关需求,对应答器上行链路信号MTIE测试的环境和方法进行阐述,并通过实际测试验证该方法的有效性。