張小龍

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有源應答器監(jiān)測系統(tǒng)在跨座式單軌中的應用

張小龍

對有源應答器監(jiān)測系統(tǒng)的組成、原理和功能進行了簡單介紹，重點闡述了其在跨座式單軌軌道交通中的特殊安裝方式，為單軌交通建設(shè)與設(shè)備應用提供參考。

有源應答器監(jiān)測；重慶單軌；信號系統(tǒng)；應用

0 引言

有源應答器監(jiān)測系統(tǒng)通過軌旁采集單元發(fā)送和接收電磁波來監(jiān)測、顯示有源應答器及監(jiān)測系統(tǒng)自身的工作狀態(tài)，為地面列控設(shè)備的維護提供必要的監(jiān)測手段，可有效降低有源應答器故障帶來的安全風險。

1 有源應答器監(jiān)測現(xiàn)狀及使用需求

目前，國內(nèi)對有源應答器的監(jiān)測僅有一種方式，即在有源應答器下方安裝檢測天線，并通過電纜連接至軌旁接口箱內(nèi)的數(shù)據(jù)讀取裝置，該讀取裝置與站內(nèi)報文譯碼裝置通信，傳輸原始報文數(shù)據(jù)，由站內(nèi)報文譯碼裝置進行譯碼、數(shù)據(jù)分析，并完成報警和記錄功能。在國內(nèi)，有源應答器的傳輸距離可擴大到2 km甚至更遠，因此對有源應答器工作狀態(tài)的監(jiān)督非常必要。

符合歐洲ERTMS（歐洲鐵路運輸管理系統(tǒng)）/ETCS（歐洲列車控制系統(tǒng)）系列標準（FFFIS形式規(guī)格化的功能接口規(guī)范）要求的歐標應答器（國外稱歐洲應答器，即Eurobalise）在國內(nèi)城市軌道交通列車控制系統(tǒng)中廣泛應用，其中有源應答器（外部提供數(shù)據(jù)源的應答器，國外稱可變信息應答器，即Controlled Data Dalise）主要安裝在接近車站區(qū)段、車輛段及出入段等部位，主要應用方式為：

（1）向列控車載子系統(tǒng)傳輸車站列控中心通過LEU（軌旁電子單元，即Lineside Electronic Unit）傳來的包含信號狀態(tài)、進路信息、列車臨時限速信息等重要數(shù)據(jù)的信號報文；

（2）LEU采集進站信號狀態(tài)，選擇預先存儲的相應報文，經(jīng)有源應答器向列控車載子系統(tǒng)傳送，該報文包含列控車載子系統(tǒng)需要的進站信號信息。

無論何種方式，有源應答器報文的正確性都直接關(guān)系到列車安全可靠運行，有源應答器報文的有效性也直接影響列車的運行狀態(tài)。

LEU通過有源應答器向列控車載子系統(tǒng)傳送報文的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為開環(huán)形式，傳輸通道的完整性、有源應答器的工作狀態(tài)和臨時限速命令是否正確執(zhí)行均得不到及時檢查，只有在列車運行越過有源應答器后才能確認報文傳輸?shù)恼_性和有效性。如果有源應答器發(fā)生故障或LEU至有源應答器間信號傳輸不良未及時發(fā)現(xiàn)，必定影響列車運行的安全可靠性。有源應答器監(jiān)測裝置通過對有源應答器和臨時限速信息等進行監(jiān)測，為信號系統(tǒng)運管部門掌握設(shè)備當前狀態(tài)和故障預處理提供科學依據(jù)。同時，該裝置還具有數(shù)據(jù)邏輯判斷功能，當報文傳輸通道出現(xiàn)異常時可以及時報警，避免因設(shè)備故障影響列車正常運行。有源應答器監(jiān)測裝置是城市軌道交通現(xiàn)代化的重要組成部分。

2 有源應答器監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成

有源應答器監(jiān)測系統(tǒng)由軌旁采集單元、室外接線盒、信號燈狀態(tài)采集單元、室內(nèi)監(jiān)測主機及系統(tǒng)電源等組成，具有完備的人機界面、報警功能和存儲能力。信號燈狀態(tài)采集單元安裝在信號接口箱內(nèi)，信息線與供電線合一，引接至軌旁接口箱，再從軌旁接口箱引接至軌旁采集單元。軌旁采集單元向上位機傳輸信息的RS485串行通信線路也經(jīng)由軌旁接口箱引向站內(nèi)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 有源應答器監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

室內(nèi)監(jiān)測主機主要完成指令下發(fā)、報文（合法報文）和狀態(tài)數(shù)據(jù)接收、報文譯碼、報文解析、狀態(tài)數(shù)據(jù)處理、報警等功能。軌旁采集單元主要完成有源應答器報文采集、信號燈狀態(tài)采集、報文譯碼、用戶報文識別（有源報文/默認報文）、自狀態(tài)檢查、信息上傳等功能。

3 系統(tǒng)原理及功能

有源應答器監(jiān)測系統(tǒng)通過讀取有源應答器報文，經(jīng)譯碼解析后與信號狀態(tài)進行校核，判定信號狀態(tài)與應答器報文含義的一致性，并將信息上傳至信號綜合監(jiān)測系統(tǒng)，使車站列控中心、LEU和有源應答器之間的通道由開環(huán)狀態(tài)變?yōu)殚]環(huán)狀態(tài)，實現(xiàn)有源應答器的閉環(huán)檢查。

有源應答器監(jiān)測系統(tǒng)通過圖形、文字等方式顯示有源應答器的工作狀態(tài)及監(jiān)測系統(tǒng)自身的工作狀態(tài)，該信息通過RS422或以太網(wǎng)接入信號綜合監(jiān)測系統(tǒng)中，實現(xiàn)對有源應答器進行必要的監(jiān)測。

軌旁采集單元安裝在被測有源應答器下方，通過電纜與安裝在信號室內(nèi)的信號燈狀態(tài)采集單元通信。通過讀取信號燈的狀態(tài)來控制軌旁采集單元的采集時機，當被測有源應答器被激活時，有源應答器發(fā)送的數(shù)據(jù)被軌旁采集單元接收，解碼后再經(jīng)信號電纜傳送至室內(nèi)的監(jiān)測主機，監(jiān)測主機對接收到的報文進行譯碼、分析后，通過顯示器進行相關(guān)信息的顯示、報警和記錄等。

在非測試情況下，軌旁采集單元處于待機狀態(tài)。當滿足采集條件時，軌旁采集單元將 27.095 MHz的激勵信號通過天線發(fā)射出去，激活被檢測的有源應答器，有源應答器應答輸出 3.9 MHz/4.5 MHz的FSK（移頻鍵控）信號，軌旁采集單元通過FSK接收電路對FSK信號進行接收濾波、放大限幅后送至解碼電路進行解碼，經(jīng)解碼后的報文數(shù)據(jù)通過通信電纜返回監(jiān)測主機；監(jiān)測主機對接收到的報文進行譯碼、分析后通過顯示器進行相關(guān)信息的顯示、報警和記錄等。

有源應答器監(jiān)測系統(tǒng)具有記錄功能，對應答器每次測試的數(shù)據(jù)都進行記錄保存，還可調(diào)用歷史數(shù)據(jù)并進行回放，數(shù)據(jù)保存期不少于1年。

4 在跨座式單軌中的應用

有源應答器監(jiān)測系統(tǒng)在跨座式單軌中的應用方式與在其他軌道交通系統(tǒng)中的應用方式基本一致，唯一不同的是在跨座式單軌中由于走行PC（預制混凝土）梁的特殊性，室外有源應答器監(jiān)測設(shè)備只能安裝于PC梁的正極側(cè)，軌旁采集單元需吊裝于有源應答器下方。其安裝示意圖見圖2。

圖2 跨座式單軌中有源應答器監(jiān)測設(shè)備安裝示意圖

室內(nèi)主要設(shè)備為監(jiān)測主機柜（主要包括上位機、人機界面、電源系統(tǒng)、接口端子等），與其他機柜并列安裝。軌旁采集單元安裝于有源應答器的下方，根據(jù)車輛限界和設(shè)備限界以及列車上BTM（應答器傳輸模塊）安裝的位置，軌旁有源應答器中心距PC梁側(cè)面距離需滿足450±15 mm，有源應答器頂部距PC梁頂面距離為1 800±20 mm。當列車經(jīng)過有源應答器上方時，確保車載BTM與應答器監(jiān)測采集單元間良好可靠的信息傳輸與采集。

5 結(jié)語

隨著國內(nèi)跨座式單軌交通的不斷發(fā)展，越來越多的單軌建設(shè)項目采用有源應答器監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)已經(jīng)在重慶軌道交通三號線北延伸段環(huán)城北路停車場成功投入使用，為地面列控設(shè)備有源應答器的維護提供了必要的監(jiān)測手段，可有效降低有源應答器故障帶來的安全風險。

[1] 重慶軌道交通三號線北延伸段信號系統(tǒng)施工圖[Z].

[2] 朱衛(wèi)華，張奇，張建平. 有源應答器監(jiān)測裝置[J]. 鐵道通信信號，2015，51（9）：66-68.

[3] 周栓林，呂豪英. 客運專線有源應答器監(jiān)測裝置研究[J].鐵道通信信號，2011，47（10）：4-6.

The paper introduces briefly the composition, principles and functions of active transponder monitoring system, illustrates with emphasis the special installation mode in straddle type monorail transit, providing reference for construction of monorail transit and equipment application.

Active transponder monitoring; Chongqing monorail; signal system; application

U231.7

B

10.19587/j.cnki.1007-936x.2018.01.020

1007-936X(2018)01-0081-03

2017-04-25

張小龍.中鐵電氣化局集團有限公司，助理工程師。