車載非接觸應(yīng)答器編程設(shè)備及一種車載應(yīng)答器編程方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵路通信信號(hào)領(lǐng)域列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的點(diǎn)式應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)，尤其是一種車載非接觸應(yīng)答器編程設(shè)備和編程方法。
【背景技術(shù)】
[0002]點(diǎn)式應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于高速鐵路和城市地鐵中，向車載控車設(shè)備傳輸?shù)孛嫘畔ⅲ擒嚨赝ㄐ诺囊环N重要解決方案。應(yīng)答器存儲(chǔ)的地面信息需要通過(guò)報(bào)文編程將預(yù)設(shè)好的報(bào)文以無(wú)線或有線的方式編程寫入應(yīng)答器報(bào)文存儲(chǔ)器。目前，應(yīng)答器報(bào)文編程需要信號(hào)工人攜帶便攜式編程設(shè)備，步行沿鐵路線逐個(gè)對(duì)應(yīng)答器(由于安裝在軌道內(nèi)的地面上，也稱為地面應(yīng)答器)進(jìn)行編程，工作環(huán)境艱苦，效率低下易出錯(cuò)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工人在鐵路現(xiàn)場(chǎng)操作存在安全隱患。而且，便攜式編程設(shè)備的主機(jī)單元和天線單元在同一個(gè)機(jī)箱中，是集中式分布，天線的發(fā)射功率不能太大，否則會(huì)影響主機(jī)單元的正常工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述人工應(yīng)答器編程存在的問(wèn)題，提高編程工作效率和自動(dòng)化操作水平，降低主機(jī)單元與天線單元之間的干擾，本發(fā)明提供一種車載非接觸編程設(shè)備，安裝有該設(shè)備的維護(hù)列車經(jīng)過(guò)待編程應(yīng)答器上方時(shí)，完成編程工作，無(wú)需人工干預(yù)。
[0004]一種車載非接觸應(yīng)答器編程設(shè)備，包括主機(jī)單元和天線單元，其中:主機(jī)單元用于處理控制報(bào)文的寫入和讀取操作；天線單元用于發(fā)射和接收電磁波；所述主機(jī)單元安裝在列車車廂內(nèi)部，天線單元安裝在列車車廂外部。
[0005]優(yōu)選的，天線單元安裝在列車車廂底部。
[0006]優(yōu)選的，天線單元與應(yīng)答器之間通過(guò)空氣間隙的無(wú)線接口連接，所述天線單元距離地面應(yīng)答器上表面220mm-460mm。
[0007]優(yōu)選的，所述天線單元包括9.032MHz天線，所述9.032MHz天線采用異形8字天線設(shè)計(jì)，在8字形天線的兩側(cè)增加了 η匝同心環(huán)，增大了地面應(yīng)答器的橫向激活距離。
[0008]一種應(yīng)答器編程系統(tǒng)，包括列車車廂和上述的車載非接觸應(yīng)答器編程設(shè)備。
[0009]一種車載應(yīng)答器編程方法，包括如下步驟:
[0010]SlO:維護(hù)列車攜帶上述車載應(yīng)答器編程設(shè)備運(yùn)行至鐵路上地面應(yīng)答器上方，停車；
[0011]S20:車載非接觸應(yīng)答器編程設(shè)備的天線單元向地面應(yīng)答器發(fā)送編程激活信號(hào)激活地面應(yīng)答器，使地面應(yīng)答器進(jìn)入編程模式；
[0012]S30:天線單元接收地面應(yīng)答器發(fā)送的應(yīng)答器編號(hào)；
[0013]S40:車載非接觸應(yīng)答器編程設(shè)備比較所述應(yīng)答器編號(hào)，選擇與之對(duì)應(yīng)的報(bào)文通過(guò)天線單元發(fā)送給地面應(yīng)答器；若沒有所述應(yīng)答器編號(hào)，則報(bào)警；
[0014]S50:維護(hù)列車啟動(dòng)。
[0015]優(yōu)選的，S40后還包括步驟:
[0016]S41:車載應(yīng)答器編程設(shè)備的天線單元向地面應(yīng)答器發(fā)送27.095MHz射頻能量激活地面應(yīng)答器，使地面應(yīng)答器進(jìn)入工作模式；
[0017]S42:車載應(yīng)答器編程設(shè)備的天線單元讀取地面應(yīng)答器發(fā)送的報(bào)文；
[0018]S43:車載應(yīng)答器編程設(shè)備的主機(jī)單元比較存儲(chǔ)在主機(jī)單元中的原報(bào)文和應(yīng)答器發(fā)回的報(bào)文，若比較結(jié)果一致，則進(jìn)入步驟S50 ;否則，返回步驟S40。
[0019]優(yōu)選的，在步驟SlO中，檢測(cè)器檢測(cè)到天線單元與地面應(yīng)答器的距離小于設(shè)定距離時(shí)通知司機(jī)停車。
[0020]優(yōu)選的，在步驟SlO中，自動(dòng)停車系統(tǒng)檢測(cè)到天線單元與地面應(yīng)答器的距離小于設(shè)定距離時(shí)停車。
[0021]優(yōu)選的，在步驟SlO中，由列車防護(hù)系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算走行距離定位當(dāng)前位置，得到天線單元與地面應(yīng)答器的距離后控制維護(hù)列車減速，使維護(hù)列車以小于等于100km/h的速度通過(guò)應(yīng)答器上方。
【附圖說(shuō)明】
[0022]下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
[0023]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的車載非接觸應(yīng)答器編程設(shè)備組成示意圖。
[0024]圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的車載非接觸應(yīng)答器編程設(shè)備原理框圖。
[0025]圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的車載非接觸應(yīng)答器編程設(shè)備工作流程圖。
[0026]圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的9.032MHz天線形狀。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:車載非接觸應(yīng)答器編程設(shè)備將主機(jī)單元與天線單元分開放置。主機(jī)單元安裝在維護(hù)列車車廂內(nèi)部。天線單元集成了 27.095MHz天線、9.032MHz天線、4.23MHz天線，安裝在維護(hù)列車車廂外部，優(yōu)先選擇安裝在機(jī)車車廂底部。本發(fā)明的車載非接觸編程設(shè)備由維護(hù)列車攜帶，可以使用列車電源，因此克服了便攜式編程設(shè)備使用電池能量低的問(wèn)題，且車載非接觸編程設(shè)備的主機(jī)單元和天線單元分開安裝，是分散式分布，使得天線單元的天線發(fā)射的電磁波不影響主機(jī)單元上的處理控制電路的正常工作，因此能夠增加天線發(fā)射功率，從而增加作用高度(所述的作用高度指編程發(fā)射天線與地面應(yīng)答器編程接收天線之間的垂直距離。便攜式編程設(shè)備由于天線和主機(jī)在一起，考慮到天線發(fā)射功率對(duì)主機(jī)單元的影響，一般天線發(fā)射功率不能太大，作用高度有限，所以便攜式編程設(shè)備在編程時(shí)要緊貼在地面應(yīng)答器的上表面。而本發(fā)明的車載非接觸編程設(shè)備由于可以提高發(fā)射天線功率，作用高度增加，所以天線單元可以掛在車廂底部，距離應(yīng)答器上表面220mm-460mm)。本發(fā)明所涉及的維護(hù)列車可以是用于向地面應(yīng)答器寫報(bào)文的專門列車，也可以是進(jìn)行鐵路檢測(cè)、維修的鐵路軌道車，還可以是鐵路壓道車。本發(fā)明對(duì)維護(hù)列車的形式不作限定。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的車載非接觸應(yīng)答器編程設(shè)備包括主機(jī)單元和天線單元，主機(jī)單元控制處理寫入和讀取報(bào)文，天線單元發(fā)射和接收電磁波。
[0029]所述的主機(jī)單元可以包括處理控制單元、比較單元、解調(diào)譯碼單元、濾波單元、報(bào)文存儲(chǔ)單元、調(diào)制單元、功率放大單元、電源單元，天線單元可以包括4.23MHz天線、9.032MHz天線、27.095MHz天線中的至少一個(gè)，當(dāng)然也可以包括上述天線中的多個(gè)或全部。
[0030]所述的處理控制單元分別與比較單元、解調(diào)譯碼單元、報(bào)文存儲(chǔ)單元、功率放大單元、電源單元連接，解調(diào)譯碼單元與濾波單元連接，濾波單元與4.23MHz天線連接，報(bào)文存儲(chǔ)單元與調(diào)制單元連接，調(diào)制單元與9.032MHz天線連接，功率放大單元與27.095MHz天線連接。
[0031 ] 主機(jī)單元放入機(jī)箱，安裝在車廂內(nèi)部的設(shè)備機(jī)柜里。天線單元安裝在車廂底部。主機(jī)單元通過(guò)電纜與天線單元連接，當(dāng)然也可通過(guò)無(wú)線方式(比如藍(lán)牙、WIFI等方式)連接。
[0032]車載非接觸應(yīng)答器編程設(shè)備與地面應(yīng)答器之間，通過(guò)空氣間隙的無(wú)線接口連接，沒有接觸。
[0033]本發(fā)明實(shí)施例的車載非接觸應(yīng)答器編程設(shè)備的工作方式描述如下:一種工作方式為停車編程報(bào)文，工作流程如圖3所示。列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)ATO (Automatic TrainOperat1n)具有定點(diǎn)停車功能，根據(jù)應(yīng)答器報(bào)文識(shí)別待編程的應(yīng)答器，然后對(duì)準(zhǔn)地面應(yīng)答器停車，使車載非接觸應(yīng)答器編程設(shè)備的天線單元在應(yīng)答器上方(比如:車載ATP根據(jù)報(bào)文信息獲悉前方應(yīng)答器距離，車載ATO自動(dòng)駕駛系統(tǒng)據(jù)此信息計(jì)算速度曲線，使編程天線單元的中心在地面應(yīng)答器中心的左右0.3米(共0.6米)范圍內(nèi)定點(diǎn)停車)，進(jìn)行報(bào)文編程和讀取。車載非接觸應(yīng)答器編程設(shè)備通過(guò)9.032MHz天線發(fā)送頻率為9.032MHz的ASK信號(hào)，激活地面應(yīng)答器使其進(jìn)入編程模式，將9.032MHz的ASK信號(hào)中包含的報(bào)文信息寫入應(yīng)答器。報(bào)文寫入完成后，車載非接觸應(yīng)答器編程設(shè)備通過(guò)27.095MHz天線發(fā)送頻率為27.095MHz的射頻能量信號(hào)，激活地面應(yīng)答器使其進(jìn)入正常工作模式，地面應(yīng)答器向車載非接觸應(yīng)答器編程設(shè)備發(fā)送報(bào)文，車載非接觸應(yīng)答器編程設(shè)備通過(guò)4.23MHz天線接收地面應(yīng)答器發(fā)送的報(bào)文，與寫入的報(bào)文進(jìn)行比較，結(jié)果一致則編程成功并結(jié)束編程，不一致則編程失敗，重新進(jìn)行報(bào)文編程。目前，地鐵站內(nèi)定點(diǎn)停車精度約為30厘米，使用車載非接觸編程設(shè)備，以應(yīng)答器中心為原點(diǎn)，在范圍(-0.3248m，0.3248m)內(nèi)，應(yīng)答器編程電路能夠被激活，因此能夠?qū)崿F(xiàn)停車編程。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的9.032MHz天線如圖4所示采用異形8字天線設(shè)計(jì)，在8字形天線的兩側(cè)增加了 η匝同心環(huán)(同心環(huán)的形狀可以為矩形、橢圓形等形狀)，編程時(shí)增大了地面應(yīng)答器的橫向激活距離。
[0034]另一種工作方式為不停車編程報(bào)文。維護(hù)列車在為應(yīng)答器編程時(shí)，車載控車設(shè)備計(jì)算得到當(dāng)前編程設(shè)備的天線單元距離地面應(yīng)答器小于某最佳距離(實(shí)現(xiàn)方式可以是由傳感器檢測(cè)當(dāng)前時(shí)刻天線單元與地面應(yīng)答器的距離，也可以是由列車防護(hù)系統(tǒng)(ATP)通過(guò)計(jì)算走行距離定位當(dāng)前位置，得到天線單元與地面應(yīng)答器的距離)，如2千米，控制列車減速，以20km/h的速度通過(guò)應(yīng)答器上方。車載非接觸編程設(shè)備的激活作用距離為0.6m，則作用時(shí)間為108ms。需要將1023位報(bào)文寫入應(yīng)答器，通信速率為564k bps,單純計(jì)算報(bào)文寫入時(shí)間為1.81ms，加上激活啟動(dòng)時(shí)間和報(bào)文內(nèi)容校驗(yàn)核對(duì)時(shí)間，108ms時(shí)間足