AT89S51单片机的车载应答器设计方案(2)
参考文献 37
1绪论
1.1 课题的目的与意义
随着我国大力发展高铁、动车等运输行业，我国的铁路列车事业正处于飞快地发展，伴随着当今电子科技的飞速发展，我国轨道铁路发展前景很被看好。但是，由此出现的负面效应和国内暂不成熟的相关技术问题也慢慢显露而出。近年来的一些事故中我们可以深刻地认识到应答器设备对于铁路安全运行中的重要作用。
应答器是采用无线传输原理构成的一种点式机车—地面双向信息传输设备。地面应答器无需供电，当机车通过地面应答器时，可在极短的时间内可靠地实现几十至几百比特的信息传递。根据接收到的信息特征，可实现列车自动控制、报车次号、道口防护、列车定位（PTI）及行车自动化管理等诸多功能。由此可见，应答器对于列车运行中的安全防护起着至关重要的作用。
1.2应答器在国外的历史、发展及工作状态
应答器是采用数字技术实现数据的发送、传输、接收、处理并将处理的信息予以可靠输出的点式信息传输设备，被广泛应用于军事、航海、交通、卫星通信等领域。20世纪70年代中期应答器被应用到铁路列车控制系统后，发展很快，尤其在欧洲有众多类型的应答器产品应运而生。1996年欧洲铁路联盟为统一欧洲铁路应答器的制式，在制定ETCS列控系统技术规范的同时，也制定了欧洲铁路应答器的相关技术标准，从结构原理、尺寸规格、类型式样、使用功能及使用范围等都做了要求和说明，使欧洲不同类型的应答器统一为更加完善的欧洲应答器，适应了欧洲铁路一体化的进程。
欧洲应答器既可应用于干线铁路也可应用于地铁等城市轨道交通线路上；既可应用到非高速铁路也可应用在高速铁路上；既可适应于非摆式车通过曲线也适应于摆式车通过曲线；既适用于点式及点连式列控系统与适应于连续式列控系统。具体地说，欧洲应答器有以下两种功能：
（1）可向运行列车传输应答器定位坐标和区间线路信息（线路长度、线路坡度、曲线参数、桥梁、隧道、速度要求等）；
（2）可向运行列车传输应答器定位坐标和车站进路信息（股道类型、股道长度、道岔类型、速度要求等）。
欧洲应答器由两大部分组成：车载设备和地面应答器。车载设备分发送系统和接收系统。发送系统包括载频发生器、功率放大器和车载天线；接收系统包括车载天线、滤波、数字解调和信息处理及传输环节。地面应答器包括信号发生器、编码储存器等。装在机车前下方的应答器车载设备工作时，载频发生器振荡产生的载频，通过功率放大器放大后经过车载天线向外不停地发送。当运行中的列车经过地面应答器上方时，处于休眠状态的地面应答器被车载天线发送的载频激活，然后将所存储的地面编码信息再发送给车载天线。通过具有双工功能的车载天线将接收到的信息再经过滤波、解调、校验和译码等一系列的处理后，形成准备无误的报文，就能传输给车载控制系统、显示系统和其他相关的系统，完成应答器向运行列车提供必要信息的责任。总的来说，欧洲应答器的功能相当广泛，在欧洲等地区已形成了大规模的使用。
欧洲应答器的工作原理如图1.1所示：
图1.1 欧洲应答器的工作原理关系图
1.3应答器在国内的历史、现状及发展前景
应答器在国内虽然并没有成品和相应的测试环境。但铁路发展规划中已经明确指出：引进各国先进的设备和技术，并认真地消化吸收，逐步使中国的铁路技术接近和达到世界先进水平。几年来的经验充分证明，及时引进各国的先进技术并消化吸收，对中国铁路发展大有益处。例如：北京全路通信信号研究设计院于2004年承担了铁道部“大容量点式应答器系统的研究”项目，并与ALSTOM公司合作，向我国既有线200km/h提速区段提供了大量的应答器地面设备。以及从法国引进的UM71轨道电路被北京铁路信号工厂引进后，经过消化吸收并结合郑武线验证和不断总结提高，很快实现了国产化，形成了新一代的ZPW2000系列产品，为我国自动闭塞的发展作出了巨大的贡献，并且管理部门也明确推荐将ZPW2000系列轨道电路作为推广的轨道电路制式。可见，引进良好的国外技术，将会推动我国列车控制系统的发展。