9C51单片机铁路应答器检测系统的设计(3)

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1.2 研究背景及意义

截至2015年底，全国铁路运营总里程达到12.1万公里，其中高速铁路运营里程达1.9万公里，占世界高铁总里程的60%以上，居于世界第一。我国已经开始步入了高铁时代[1]。随着高速铁路列车的运行速度不断提高，对于列车运行控制系统的安全性，可靠性，准确性，运行效率等方面的要求越来越高。早期的人工指挥的“交通警察”模式以及基于轨道电路的列车运行控制系统已经不能再满足现行铁路的需要了，而采用无线通信技术的列车运行控制系统就是是未来高速铁路列车控制系统的发展趋势[2-3]。

欧洲铁路交通管理系统/欧洲列车控制系统（ERTMS/ETCS）是欧盟六大铁路行业制造商在80年代开发出的列控系统[4] 。该系统使用了GSM-R无线通信技术，实现了列车与列车控制中心之间的无线通信，同时增加了列车与控制中心之间的无线通信链路的复杂性。通过设置点式应答器，不仅实现了列车运行过程中的实时定位，还实现了列车与列控中心的即时通讯。自2006年起，许多欧洲国家开始安装并投入使用ETCS2级列车控制系统，取得了巨大的成功。列如，从意大利开往那不勒斯速度达到300km/h的高速列车，法国独立研发的TVG，德国自主研发的ICE350E，西班牙的Talgo-350和其他速度快到350公里高速铁路[5]。在世界上多数国家普遍发展高速列车的潮流下，我国的高速铁路和列车运行控制系统也得到了飞速的发展。目前，中国自主研制的中国列车运行控制系统（CTCS）已通过国家科技部验收[6]，CTCS技术规范提出了包括车载控制模式，地面应答器设备设置，地—车间信息交换，人—机信息交互等的核心技术和问题的解决方案，以确保高速铁路的快速发展。文献综述

根据规范适用于200km/h以上的高速铁路的CTCS2级和CTCS3级要求，应答器设备作为列车控制系统的关键设备而存在，它的职责就是确保列车的安全运行。为了能够发挥铁路应答设备在列控系统中的主导作用，必须实现应答器设备安装的标准化，这样才能满足应答器正常工作的基本要求，发挥其测量和通信的作用[7]。应答器的地面电子单元（LEU）提供给列车控制中心的重要信息都是通过DBPL信号进行无线传输的，因此无线信号传输是否精确对列车运行安全至关重要。

在CTCS2级和CTCS3级技术规格中，对应答器地面设备的设置都有非常具体的技术规格及要求[8-9]。

目前，应答器地面设备的安装大多还采用手工测量或使用常规测量方法和部分机械辅助测量的方法进行测定安装。这种方法既费时又费力，而且测量的精度不高。而且对于地面设备和车载设备之间无线传输的DBPL信号还没有非常规范的检测方法。因此，对铁路应答器检测系统的研究，能够解决高速铁路建设过程中遇到的实际问题，对提高高速铁路发展领域的自主研发和创新能力，进一步推动中国高速铁路事业的发展具有重要意义。

随着中国高速铁路的快速发展，列车运行速度的不断提高，高速铁路的时代已经到来。我们过去通过地面人工信号指挥的传统方法已经完全无法保证行车安全和运营效率，所以我们要依靠列车信号的先进设备来进行指挥和控制，以保证列车的运行安全。高速铁路信号系统涉及了列车速度控制技术，列车自动防护（ATP）技术，列车自动驾驶（ATO）技术，列车自动监控（ATS）技术，移动无线网络信号传输技术，地—车间无线信号传输技术，数字通信技术，计算机联锁（CI）技术，微电子设备安全技术，电磁兼容技术等，其中最关键的技术是列车速度控制技术和地—车间无线信号传输技术。由我国自主研发的列车控制系统CTCS（Chinese Train Control System的缩写）就是这种类型技术实际应用的典型代表。