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图1-1 列车自动控制系统组成
图1-1介绍了列车自动控制系统的组成。从图中可以看出，自动防护系统是自动控制系统的重要组成部分，他对于列车能够安全正常运行具有相当重要的意义，ATP它是由两部分组成，即地面信号设备和车载设备，它是地面连锁设备向外的延伸，所依仗的最重要的条件就是故障——安全的可靠性，将地面设备和车载设备进行更新和改造的技术，保证列车高安全、高可靠运行。列车自动防护系统的核心是以应答器为重要组件的轨道电路，实现地面信号与车载设备的无线通信，根据传输数据控制列车运行状态，达到防护的目的。
1.1 发展现状
应答器作为ATP的重要组成组件，它被用于在特定的环境中，来实现高速列车——地面之间的数据无线传输，为列车提供ATP所需要的各种点式信息，其中包括很多信息，如列车进路的长度和坡度、闭塞分区长度、列车需要通过时的道岔的长度、轨道的曲线等，以这些信息来确保高速列车能够在安全的状态下，依旧可以高速运行。应答器在CTCS2(China Train Control System 2)级列车控制系统中作为车一地间信息传输的主要媒介之一应用非常广泛。点式应答器是CTCS2级列车控制系统的重要组成部分，包括有源应答器和无源应答器两种。本文根据应答器报文的编解码原则、报文的结构、信息提取方式对报文编解码过程进行仿真。【6】
国内有学者研究了应答器实验室测试管理系统与应答器传输模块测试系统,主要对应答器实验室测试环境进行研究,根据085测试规范搭建测试平台,并通过对应答器传输模块的测试来验证平台的可用性。研究了应答器测试关键技术与测试管理系统,主要研究了应答器测试规范,同时对专用天线、BTM测试搭建相应测试平台,设计测试案例并进行分析。李华龙研究了査询一应答器系统中可变信息应答器与LEU关键技术,主要对有源应答器及LEU相关模块通过Matlab进行建模仿真,并对C接口信号进行频率仿真分析,通过补偿电感来模仿LEU与应答器间的传输线。于磊研究了CTCS点式应答器系统-LEU与可变信息应答器,主要对LEU与可变应答器进行功能分析,并对LEU接收、编码、记录模块及有源应答器相应模块进行设计。LEU及应答器功能性分析以及对C接口信号的分析与设计实现。
对列车检测方面进行了研究，提出应答器的检测方式也会从现在的单方面功能检测发展到多功能、一体化检测。
综合前面文献所介绍的知识，我们可以了解到应答器设计研究的目的和意义，国内、国外发展现状以及关于应答器设计方面需要改进的地方和可以进步的空间。
根据查阅应答器相关文献和发展等资料发现，应答器在欧洲列车控制系统(ETCS-European Train Control System)和中国列车控制系统(CTCS-Chinese Train Control System)中都是主要的定位设备。为了提高定位精度,应答器必须高密度地布设在轨道上,增加了系统的建设成本和后期文护量。列车运行控制系统是典型的安全苛求系统,在列车高速行驶时,由于环境等外部因素的影响会导致应答器故障,无法保证列车运行的安全性。因此,如何保证列车运行的安全性、提高列车定位的精度对列车运行控制系统具有重要的现实意义。随着全球导航定位系统GNSS(Global Navigation Satellite System)的发展,国内外纷纷开展基于GNSS技术来实现列车定位。为了与ETCS系统相兼容,GNSS定位子系统必须输出与ETCS规范相符合的格式的信息,因此国际铁路联盟(UIC)提出了基于GNSS技术的虚拟应答器(Virtual Balise-VB)的概念,即采用GNSS接收机和相关软件实现应答器的功能,用于模拟一个真正放置在轨道上的应答器。虚拟应答器主要依靠执行程序来完成定位功能,其内部主要有三个模块组成:定位单元模块、安全判别模块、虚拟应答器捕获和报文生成模块。论文对虚拟应答器的系统结构和功能需求进行了分析,在此基础上进行了虚拟应答器系统框架设计。
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