车地通信方式比较研究+GSM-R网络设计方案(4)
2 动车组车地通信技术
2.1 应答器
应答器：一种用于地面向列车信息传输的点式设备，分为固定（无源）应答器和可变（有源）应答器。主要用途是向列车车载设备提供可靠的地面固定信息和可变信息。
应答器是一种能向车载子系统发送报文信息的传输设备，既可以传送固定信息，也可连接轨道单元传送可变信息。
2.1.1 应答器的分类
无源应答器存储固定信息，当列车经过无源应答器上方时，无源应答器接受到车载天线发射的电磁能量后，将其转换成电能，使地面应答器中的电子电路工作，把存储再地面应答器中的数据循环发送出去，直至电能消失（即车载天线已经离去）。平常处于休眠状态。
有源应答器通过电缆与地面电子单元（LEU）连接，可实时发送LEU传送的数据报文。当列车经过有源应答器上方时，有源应答器接受到的车载天线发射的电磁能量后将其转换成电能，使地面应答器中发射电路工作，将LEU传输给有源应答器的数据循环实时发送出去。直至电能消失（即车载天线已经离去）。平常处于休眠状态。
2.1.2 应答器的工作原理
当列车上得查询器通过地面应答器时，应答器被查询器瞬态功率激活进入工作状态，并向查询器连续发送存储于应答器中的行车数据。工作原理如图2.1所示。
图2.1 应答器工作原理
应答器系统的工作过程可以描述如下：车载传输模块(BTM)产生频率为27．095 MHz的功率载波，通过安装于机车底部的双频感应收发天线发送出去。当机车进入地面应答器有效的作用区域时，地面点式应答器感应到功率载波，将接收到的功率载波转换为应答器内部各功能模块的工作能源。一旦电源达到电路启动的额定值，地面应答器的主要控制模块开始工作，读取存储在已编码好的报文数据，或者接收来自可变应答器从LEU传送过来的实时数据。将获得的数据进行FSK的调制方式，调制的高频信号滤波、功率放大后通过应答器天线发送出去。车载天线接收到地面应答器的信号后，将信号传送给车载的传输模块BTM。由它对接收到的信号进行滤波、放大、数字解调和解码、译码，最后将处理好的原始用户定义的报文，通过相应的接口在约定的接口协议下传送至相关的设备，如列车超速防护系统。
任何时候，应答器处理单元(BTM)都循环检测车载发送信息通道的有效性，确保工作在正常状态。地面应答器只要接收到的信号能量满足电路工作的额定值，则循环发送连续报文数据调制的FSK信号。
2.1.3 应答器的用途
应答器设备用于向列车控制系统传送线路基本参数、线路速度、特殊定位、列车运行基本参数、线路速度、特殊定位、列车运行目标数据、临时限速、车站进路等固定和实时可变信息，用于在特定地点实现地面与列车间的相互通信。
2.2 GSM-R通信系统
GSM—R(GSM for Railway，铁路移动通信系统)是一种基于目前世界最成熟、通用的公共无线通信系统GSM平台的、专门为满足铁路应用而开发的数字式无线通信系统，GSM—R完全汲取了GSM多年来的发展成果，又专门针对铁路通信不同的需求开发了许多功能，并已将其标准化。如用于无线列调的、依据位置的寻址功能和根据功能号的寻址功能，用于应急通信的小区语音广播功能，用户优先级功能及用于调车编组用的语音组呼功能等。从集群通信的角度来看，GSM—R是一种数字式的集群系统，能提供无线列调、编组跳车通信、应急通信、养护文修组通信等语音通信功能。利用GSM—R平台的数字传输能力，能传输列车诊断数据，提供货运信息，车载旅客信息服务和其他增值服务等。GSM—R能满足列车运行速度为0一500km／h的无线通信要求。其铁路专用性，安全性好。