基于应答器传输技术的列车控制系统
摘要：应答器在轨道交通列车运行自动控制系统中得到了广泛运用，本文对应答器传输技术的列车控制系统进行探讨。
关键字：应答器，传输，控制系统，运行模式
我国最早在上海轨道交通1号线的ATC系统中，采用了应答器技术，实现了列车在车站的定位停车控制。利用应答器传输技术可以构成点式ATP(列车自动保护)、ATO(列车自动运行)及列车控制系统。
一、应答器的基本特性
应答器主要分欧洲标准的“欧标”、美国标准的“美标”及日本标准的“日标”等产品。目前在我国使用较为广泛的主要是欧式应答器。
应答器按照其功能分，可分为有源应答器和无源应答器两种。无源应答器也叫固定应答器，通过专用读写工具写入信息后未经再次修改其信息一直保持不变。有源应答器又称为可编程应答器，可以一次写入存储多条信息以供调用其中一条使用。
应答器采用全封闭防尘、防水、防盐碱、防磕碰等技术，在车-地间两线圈耦合瞬间，利用电感耦合激磁振荡原理产生电能，触发应答器发射电路工作，将应答器中存储的信息循环发送出去，直到列车离去而停止发送(电感耦合断开，电能耗尽)。
二、点式ATP系统基本构成
利用有源应答器可以向列车传递地面不同信息条件特点，可以构成简单点式ATP甚至点式ATO防护系统，也即基于应答器传输技术的列车控制系统。
点式ATP系统主要由有源应答器设备、地面电子单元(LEU)、计轴轨道电路或其他类型轨道电路设备、防护信号机、地面联锁设备、车载应答器接受单元、车载电子地图、车载测速电机、车载计算机等设备组成(图)。
地面联锁设备根据控制中心ATS指令或者值班员人工**指令，排列相关进路、锁闭有关道岔、检查进路空闲状态、开放相应信号机显示，同时将进路锁闭开放条件等信息传送至LEU;地面有源应答器接受电子单元指定的信息格式，在列车跨越地面应答器时通过触发将信息发送给车载应答器接收单元;车载计算机设备接收到地面控制信息后，结合车载电子地图信息，计算生成一次制动曲线，指导车载信号设备或司机驾驶列车运行，以确保行车安全。
三、计轴设备应用及列车位置检测
基于应答器传输技术点式列车控制系统的列车位置检测，采用计轴设备。计轴设备是利用列车轮对通过计轴磁场区时引起计轴磁场区的磁通量发生变化，判定列车轮对通过该计轴点，同时计数;利用某一区段两端设立的计轴设备可以判定列车是否占用某区段或者出清某区段，达到代替轨道电路占用、出清功能。计轴设备的区段长度一般没有限制，只要两端计轴设备可以用光纤通信即可。计轴设备在地铁城轨交通中得到大量应用。
列车具体位置可以利用车载测速电机结合车载电子地图判定，利用无源应答器向列车提供绝对位置坐标，用以消除列车测速积累的误差。
四、地—车信息传递
任何列车控制系统都需要地—车信息传输通道，点式列控系统也不例外。
点式列控系统是利用有源和无源应答器向列车传递控制信息的。有源应答器一般向列车传递进路变化条件或信号开放条件的变化信息;无源应答器向列车传递线路曲线、坡度、线路坐标、线路长度、道岔型号、固定限速点、以及桥、涵、隧道、特殊区段等固定的特定信息。列车车载计算机利用列车出发时初始化定位设备确定列车开始出发时在车载电子地图上的具体位置，结合车辆测速电机测量列车所走行的距离，可以确定列车所在的具体位置。因测速电机存在测速误差，故需要应答器提供绝对位置坐标信息机型列车位置误差校正。
五、列车运行模式
基于应答器传输技术点式列车控制系统的列车运行模式可以分为ATO自动驾驶模式、ATP监控人工驾驶模式、ATP限制人工驾驶模式及非限人工驾驶模式等。
ATO自动驾驶模式要求地面有源应答器设备布置较密，每架信号机前方需冗余重复设置至少两台有源应答器，能够及时向车载信号设备提供进路变化信息，一次投资成本较高。
列车车载信号设备接收的有源应答器信息一般仅提供地面一段进路条件信息：列车接收到有源应答器允许行车信息后，仅能按线路条件生成一次制动模式曲线，指导列车在下一点有源应答器前停车;司机转变驾驶模式改为非限人工驾驶模式，接地面信号显示要求驾驶列车通过新的地面有源应答器，接收新的变动信息后生成新的一次制动模式曲线;司机转变非限人工驾驶模式为点式ATP模式，则列车按新的ATP控制曲线行驶。由此可以看出，点式ATP系统的列车运行是一段接一段走走停停，在进路较多的情况下，列车运行不能连贯、需频繁起动停车，给列车正常运营带来不便。
为了避免列车走走停停的弊端，可以在信号机前方列车制动距离范围内冗余有源应答器，提前向列车传递信号变化信息，及时更新车载信号设备的信息内容，避免列车在信号开放情况下停车，方便司机驾驶，减少中间停车。(冗余设置信标改善列车一次制动模式曲线示意图)
若列车制动系统性能发生变化，有可能会出现列车停车时候越过地面应答器位置。当前方信号变化时，车载计算机设备因已经越过了地面有源应答器点而不能更新新的数据内容，故需司机人工确认信号开放状况，人工转化驾驶模式(将ATO自动驾驶模式或ATP监控人工驾驶模式转为非限人工驾驶模式)，人工驾驶模式以线路规定速度运行;直至列车越过下一个有源应答器，车载计算机重新接收到新的信息内容后方可将驾驶模式转为ATO自动驾驶模式或ATP监控人工驾驶模式，按新模式控制曲线驾驶列车运行。
六、与屏蔽门联动控制
在点式列控系统中也可以安装屏蔽门，关键是要解决列车与地面通信信道问题。
利用站台区增设的无源应答器进行列车精确定位，点式ATO设备控制列车停准在规定停车窗内，停车精度可达±300mm。列车停稳后，向连锁设备送出列车已经停稳即将打开列车们的信息，连锁设备则将该信息送至屏蔽门控制系统，通知屏蔽门设备同时打开屏蔽门。当列车停站时间已到，ATS系统会向联锁系统、车载信号计算机设备发出关门信息，联锁设备则将关门信息送至屏蔽门系统，通知屏蔽门关闭;屏蔽门系统在关闭屏蔽门并锁闭后再向联锁设备发出屏蔽门已经关闭信息，联锁系统将信息传送至列车。列车可以继续运行。
在列车停车区域内只要提供车—地信息传输通道，如电缆交叉感应环线、无线电台等设备即可以与屏蔽门系统构成通信联动机制。
结束语
利用应答器、测速电机、计轴、车载计算机等设备可以构成基于应答器传输技术的点式列车控制系统。只要提供车—地通信通道，还可以与屏蔽门系统联动，在点式列控系统区域正常使用屏蔽门，既可确保行车安全，也可以保证站台乘客人身安全。
