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)

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。本系统主要包括地面设备和车载设备，通过地面设备能够提供线路信息、目标距离和进路状态；通过车载设备能够生成目标距离连续速度控制模式曲线。

1 列控系统应答器介绍

1）原理介绍

在国内的列车运行控制技术中，CTCS系列级别均配置有应答器设备，通过磁感应技术将应答器所采集的固定信息和可变信息提供给列车车载系统[1]。应答器可以简单地理解为一个数据储存器和发送器，通过车载天线激活该应答器，则其就将本身的应答器报文或者是地面的电子单元传输的应答器报文发送至列车控制系统。报文内容主要包括应答器的标识、TDB的数据以及该应答器中心点的地理位置。

不论是有源应答器还是无源应答器，其工作原理的本质都是相同的，都是在列车经过应答器的上方时，应答器通过列车的车载设备点式信息接收天线发送的电磁能量并将其转化为工作电源，从而启动电子电路进行工作，将预先储存好的报文循环发送出去，直至能量消失（即应答器感应不到车载设备）。

应答器的传输链路分为上下两条，上行链路指的是从地面应答器将固定信息和可变信息向车载系统传送，而下行链路指的是车载系统将行车信息发送至地面应答器。在目前的车地传输系统中，以上行链路的传输数据为主，而上行链路传送的数据主要包括：轨道区段信息、坡度信息、速度信息、车站相关信息、定位信息等[2]。

2）应答器应用问题

随着城市化进程不断加快，人口流动数量日趋增多，近年来国内高速铁路发展迅速，出现了许许多多大型的枢纽车站，大型车站需求庞大，不仅要建设许多满足不同作用的线路，诸如各种不同的交通点相互之间的场连线、与动车所关联的动走线、为疏解交通而设立的立交交叉疏解线等；而且需要建设两个以上的出站口，大型车站的出现使得车站及其线路的复杂程度大大增加。根据近年来关于信号系统联调试验数据发现，在这种交通情况复杂信息多元化的区段，固定应答器和可变应答器的位置配置上不合理，造成信息发送的数据不够全面，线路复杂程度的提高要求应答器的容量相应增大，应答器的分配也应重新合理配置。如果不能根据各 个地点的实际情况对应答器的配置及分布进行合理 的选择，仅仅是按照现有的模式生搬硬套，势必会 造成应答器资源不合理分配现象的出现。

2 应答器应用

1）数据应用分析

列控系统应答器应用原则中提到，车载设备的运行方向应由应答器组提供。无源应答器中应设置固定信息，因无源应答器的主要作用是将直向方向的线路坡度、线路速度以及应答器链接和轨道区段信息作为报文发送，有源应答器的数据则应按情况合理分配。正反向进站信号机、中继站（ZJ2）、有始发列车作业的车站出站信号机无源应答器中应发送里程信息。当发车信号开放后，有源应答器发送对发车方向有效的应答器链接信息、速度数据、坡度数据、里程信息、轨道区段、临时限速及特殊区段等信息[3]。下面分别对坡度、里程系方面的信息进行讨论。

2）坡度

列车从正线运行至侧线，列车会继续应用正线的坡度信息，而没有接收到侧线的坡度信息。会导致列车在实际运行中收到不对等信息，进而引发一系列的问题。

这是因为该车站的所在位置的正线坡度与侧线坡度差距过于悬殊，而无源应答器的单一性决定了只能记录单一方向的信息，列车在正线行驶时只能记录正线坡度信息，反之只能记录侧线坡度。而当列车从正线转向侧线时，列车一部分在正线，一部分在侧线，列车接收到的是正线坡度的数据。直到列车收到第一组侧线应答器信息时，列车接收到的数据才能更新为侧线坡度数据。坡度信息在列车行车的过程中起着极其重要的作用，车载逻辑运算需要坡度信息作为支撑，由此能够保障列车的稳定安全运行，同时坡度信息也是列车员作为参考的数据之一。

在正线侧线坡度相差不大的情况下，应答器的反馈信息对列车影响不大；若是地形复杂的地段，特别是立体交叉类线路中，坡度在这种情况下，坡度信息显得尤为重要。准确的坡度信息是列车在复杂条件下稳定运行的保障。

3）里程系

类似于坡度方面，枢纽车站的进路与出路条件十分复杂，每条线路都有单独的里程系。同样是由于无源应答器的单一性，无源应答器正线应答器只能记录正线信息，而相应的，侧线应答器只能对侧线里程系数据进行记录。在没有接触到第一组侧线信息应答器之前，列车会一直沿用正线应答器的数据，直到第一组侧线应答器感应到列车。信息才会更正为侧线应答器发送的数据。这就会造成在某一区段里程数据的记录信息与实际的里程数据不相符合。特别是在情况复杂的条件下，在确定列车地理位置、行进路程方面，其作用更是不可忽视。

3 优化建议

列控车载设备地面信息主要来源于应答器，则应答器应全面真实准确地反映地面的实际情况，保证信息的真实性和全面性。在数据信息方面为列车的安全运行提供保障。

1）应答器中的有源和无源数据应合理配置

在两种应答器的配置安排中应合理控制两者的分布和数量。在CTCS列控系统中,一组内的应答器数量不宜超过3个，而一组中最多只能有1个有源应答器。但是在实际的工程中，应根据地面条件的复杂程度，充分考虑线路的实际情况对固定信息和可变信息做出合理的分配调整。上下行线各设置两组由1个有源应答器和无源应答器组成的应答器组，主要用于提供CTCS-2临时限速信息[4]。

2）无源应答器数目应增加或提高其容量

同一组内可以增设无源应答器，可以在整体上增加信息记录容量。也可单独增设应答器。这都要根据列车运行以及车站的实际情况进行相应的调试，以论证增设方法是否可行。例如在关键的信号点增设，缩小区间内应答器所记录范围。由于受地理条件影响，新建的许多线路往往是坡度比较大。有时会达到30‰[5]。为保证列车运行安全，则对动车组运行时速进行限制，在列车的加速变化点进行相应的判断与准备，这会导致无源应答器要求记录的内容增多，其容量也要相应的扩大[6]。

大容量无源应答器目前试验已经成功。应答器上行链路采用双通道结构，这样能够进行并行数据传输，从而达到提高数据传输效率的目的。上行链路有两条通道，这两条通道是并行关系。通道一采用FSK调制方式，通道二采用PSK调制方式，这样既可同时传输，也可单独使用[7]。大容量应答器的传输数据量是现阶段应用应答器的两倍，在不增设无源应答器数量的情况下，能够解决目前地理条件复杂，对应答器容量提出要求的问题。

4 应答器研发方向

通过增设应答器、合并线路参数或者研发大容量无源应答器，都是为了解决应答器容量不足的问题。有源应答器和列控中心系统的关系更为紧密，相较于大容量无源应答器来说，有源应答器的研发更为复杂，目前尚在探索期。目前来说只有解决了有源应答器的问题，才能够在应答器的应用方面做出更大的突破，才能为列车运行提供更加准确合理可靠的数据信息。提高记录数据与实际情况的一致性，最终达到列车安全平稳运行的目标[8]。

5 结束语

车地信息通信的主要单元是应答器。应答器所承载的数据对车载设备的运算十分重要。因此在最大的限度内保证车载设备接收到的数据与列控工程数据相对一致。在路况复杂的行车过程中，有源应答器应充分考虑实际的路况进行相应的布置，与实际情况相结合才能充分发挥有源应答器的作用。在合理配置有源和无源应答器信息数据条件下，为充分描述其他信息留有足够的空间。现阶段可以通过增设无源应答器和使用大容量无源应答器的方式来解决无源应答器的容量问题。现阶段应答器的研发工作主要致力于有源应答器的容量问题，应加大研发投入力量，早日解决应答器容量不足问题。