摘要：應(yīng)答器在軌道交通列車運行自動控制系統(tǒng)中得到了廣泛運用，本文對應(yīng)答器傳輸技術(shù)的列車控制系統(tǒng)進行探討。

關(guān)鍵字：應(yīng)答器，傳輸，控制系統(tǒng)，運行模式

我國最早在上海軌道交通1號線的ATC系統(tǒng)中，采用了應(yīng)答器技術(shù)，實現(xiàn)了列車在車站的定位停車控制。利用應(yīng)答器傳輸技術(shù)可以構(gòu)成點式ATP(列車自動保護)、ATO(列車自動運行)及列車控制系統(tǒng)。

一、應(yīng)答器的基本特性

應(yīng)答器主要分歐洲標準的“歐標”、美國標準的“美標”及日本標準的“日標”等產(chǎn)品。目前在我國使用較為廣泛的主要是歐式應(yīng)答器。

應(yīng)答器按照其功能分，可分為有源應(yīng)答器和無源應(yīng)答器兩種。無源應(yīng)答器也叫固定應(yīng)答器，通過專用讀寫工具寫入信息后未經(jīng)再次修改其信息一直保持不變。有源應(yīng)答器又稱為可編程應(yīng)答器，可以一次寫入存儲多條信息以供調(diào)用其中一條使用。

應(yīng)答器采用全封閉防塵、防水、防鹽堿、防磕碰等技術(shù)，在車-地間兩線圈耦合瞬間，利用電感耦合激磁振蕩原理產(chǎn)生電能，觸發(fā)應(yīng)答器發(fā)射電路工作，將應(yīng)答器中存儲的信息循環(huán)發(fā)送出去，直到列車離去而停止發(fā)送(電感耦合斷開，電能耗盡)。

二、點式ATP系統(tǒng)基本構(gòu)成

利用有源應(yīng)答器可以向列車傳遞地面不同信息條件特點，可以構(gòu)成簡單點式ATP甚至點式ATO防護系統(tǒng)，也即基于應(yīng)答器傳輸技術(shù)的列車控制系統(tǒng)。

點式ATP系統(tǒng)主要由有源應(yīng)答器設(shè)備、地面電子單元(LEU)、計軸軌道電路或其他類型軌道電路設(shè)備、防護信號機、地面聯(lián)鎖設(shè)備、車載應(yīng)答器接受單元、車載電子地圖、車載測速電機、車載計算機等設(shè)備組成(圖)。

地面聯(lián)鎖設(shè)備根據(jù)控制中心ATS指令或者值班員人工**指令，排列相關(guān)進路、鎖閉有關(guān)道岔、檢查進路空閑狀態(tài)、開放相應(yīng)信號機顯示，同時將進路鎖閉開放條件等信息傳送至LEU;地面有源應(yīng)答器接受電子單元指定的信息格式，在列車跨越地面應(yīng)答器時通過觸發(fā)將信息發(fā)送給車載應(yīng)答器接收單元;車載計算機設(shè)備接收到地面控制信息后，結(jié)合車載電子地圖信息，計算生成一次制動曲線，指導車載信號設(shè)備或司機駕駛列車運行，以確保行車安全。

三、計軸設(shè)備應(yīng)用及列車位置檢測

基于應(yīng)答器傳輸技術(shù)點式列車控制系統(tǒng)的列車位置檢測，采用計軸設(shè)備。計軸設(shè)備是利用列車輪對通過計軸磁場區(qū)時引起計軸磁場區(qū)的磁通量發(fā)生變化，判定列車輪對通過該計軸點，同時計數(shù);利用某一區(qū)段兩端設(shè)立的計軸設(shè)備可以判定列車是否占用某區(qū)段或者出清某區(qū)段，達到代替軌道電路占用、出清功能。計軸設(shè)備的區(qū)段長度一般沒有限制，只要兩端計軸設(shè)備可以用光纖通信即可。計軸設(shè)備在地鐵城軌交通中得到大量應(yīng)用。

列車具體位置可以利用車載測速電機結(jié)合車載電子地圖判定，利用無源應(yīng)答器向列車提供絕對位置坐標，用以消除列車測速積累的誤差。

四、地—車信息傳遞

任何列車控制系統(tǒng)都需要地—車信息傳輸通道，點式列控系統(tǒng)也不例外。

點式列控系統(tǒng)是利用有源和無源應(yīng)答器向列車傳遞控制信息的。有源應(yīng)答器一般向列車傳遞進路變化條件或信號開放條件的變化信息;無源應(yīng)答器向列車傳遞線路曲線、坡度、線路坐標、線路長度、道岔型號、固定限速點、以及橋、涵、隧道、特殊區(qū)段等固定的特定信息。列車車載計算機利用列車出發(fā)時初始化定位設(shè)備確定列車開始出發(fā)時在車載電子地圖上的具體位置，結(jié)合車輛測速電機測量列車所走行的距離，可以確定列車所在的具體位置。因測速電機存在測速誤差，故需要應(yīng)答器提供絕對位置坐標信息機型列車位置誤差校正。

五、列車運行模式

基于應(yīng)答器傳輸技術(shù)點式列車控制系統(tǒng)的列車運行模式可以分為ATO自動駕駛模式、ATP監(jiān)控人工駕駛模式、ATP限制人工駕駛模式及非限人工駕駛模式等。

ATO自動駕駛模式要求地面有源應(yīng)答器設(shè)備布置較密，每架信號機前方需冗余重復設(shè)置至少兩臺有源應(yīng)答器，能夠及時向車載信號設(shè)備提供進路變化信息，一次投資成本較高。

列車車載信號設(shè)備接收的有源應(yīng)答器信息一般僅提供地面一段進路條件信息：列車接收到有源應(yīng)答器允許行車信息后，僅能按線路條件生成一次制動模式曲線，指導列車在下一點有源應(yīng)答器前停車;司機轉(zhuǎn)變駕駛模式改為非限人工駕駛模式，接地面信號顯示要求駕駛列車通過新的地面有源應(yīng)答器，接收新的變動信息后生成新的一次制動模式曲線;司機轉(zhuǎn)變非限人工駕駛模式為點式ATP模式，則列車按新的ATP控制曲線行駛。由此可以看出，點式ATP系統(tǒng)的列車運行是一段接一段走走停停，在進路較多的情況下，列車運行不能連貫、需頻繁起動停車，給列車正常運營帶來不便。

為了避免列車走走停停的弊端，可以在信號機前方列車制動距離范圍內(nèi)冗余有源應(yīng)答器，提前向列車傳遞信號變化信息，及時更新車載信號設(shè)備的信息內(nèi)容，避免列車在信號開放情況下停車，方便司機駕駛，減少中間停車。(冗余設(shè)置信標改善列車一次制動模式曲線示意圖)

若列車制動系統(tǒng)性能發(fā)生變化，有可能會出現(xiàn)列車停車時候越過地面應(yīng)答器位置。當前方信號變化時，車載計算機設(shè)備因已經(jīng)越過了地面有源應(yīng)答器點而不能更新新的數(shù)據(jù)內(nèi)容，故需司機人工確認信號開放狀況，人工轉(zhuǎn)化駕駛模式(將ATO自動駕駛模式或ATP監(jiān)控人工駕駛模式轉(zhuǎn)為非限人工駕駛模式)，人工駕駛模式以線路規(guī)定速度運行;直至列車越過下一個有源應(yīng)答器，車載計算機重新接收到新的信息內(nèi)容后方可將駕駛模式轉(zhuǎn)為ATO自動駕駛模式或ATP監(jiān)控人工駕駛模式，按新模式控制曲線駕駛列車運行。

六、與屏蔽門聯(lián)動控制

在點式列控系統(tǒng)中也可以安裝屏蔽門，關(guān)鍵是要解決列車與地面通信信道問題。

利用站臺區(qū)增設(shè)的無源應(yīng)答器進行列車精確定位，點式ATO設(shè)備控制列車停準在規(guī)定停車窗內(nèi)，停車精度可達±300mm。列車停穩(wěn)后，向連鎖設(shè)備送出列車已經(jīng)停穩(wěn)即將打開列車們的信息，連鎖設(shè)備則將該信息送至屏蔽門控制系統(tǒng)，通知屏蔽門設(shè)備同時打開屏蔽門。當列車停站時間已到，ATS系統(tǒng)會向聯(lián)鎖系統(tǒng)、車載信號計算機設(shè)備發(fā)出關(guān)門信息，聯(lián)鎖設(shè)備則將關(guān)門信息送至屏蔽門系統(tǒng)，通知屏蔽門關(guān)閉;屏蔽門系統(tǒng)在關(guān)閉屏蔽門并鎖閉后再向聯(lián)鎖設(shè)備發(fā)出屏蔽門已經(jīng)關(guān)閉信息，聯(lián)鎖系統(tǒng)將信息傳送至列車。列車可以繼續(xù)運行。

在列車停車區(qū)域內(nèi)只要提供車—地信息傳輸通道，如電纜交叉感應(yīng)環(huán)線、無線電臺等設(shè)備即可以與屏蔽門系統(tǒng)構(gòu)成通信聯(lián)動機制。

結(jié)束語

利用應(yīng)答器、測速電機、計軸、車載計算機等設(shè)備可以構(gòu)成基于應(yīng)答器傳輸技術(shù)的點式列車控制系統(tǒng)。只要提供車—地通信通道，還可以與屏蔽門系統(tǒng)聯(lián)動，在點式列控系統(tǒng)區(qū)域正常使用屏蔽門，既可確保行車安全，也可以保證站臺乘客人身安全。

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