AT89S51单片机的车载应答器设计方案(4)
CTCS是为了保证列车安全运行，以分级的形式满足不同线路运输要求的列车运行控制系统。CTCS—2是在既有设备的基础上强化改造，达到机车信号主体化要求，增加点式设备，实现列车运行安全监控功能，是基于轨道传输信息的列车运行控制系统，面向提速干线和高速新线，采用车—地一体化设计。列控中心（CTCS）设置在各车站的安全设备，采用冗余设计，列控中心与车站联锁、CTC／TDCS车站分机、应答器地面电子单元(LEU)、车站微机监测等设备连接，实现对有源应答器报文的存储与控制。计算机联锁条件下车站列控中心与外部系统的关系如图2.1所示。
图2.1 车站列控中心关系图
2.2应答器设备的组成和工作原理
2.2.1应答器设备的组成
应答器（Balise）是一种用于地面向列车信息传输的点式设备，主要由两大部分组成：车载设备和地面设备，如图2.2。
图2.2 应答器系统结构
其中车载设备包括车载查询天线、天线电缆、车载传输模块(又称BTM)。其中车载天线安装在机车底部的中间位置，通过同轴电缆信号线与列车上车载应答器传输模块BTM相连接，车载天线利用电磁感应效应通过非接触的方式实现与地面应答器天线之间的能量和数据传输。车载设备根据地面设备提供的线路参数、限速信息、动态信息及有关动车组信息生成控制速度和目标距离模式曲线等，监控列车安全运行。
地面设备是应答器设于地面各进站端、出站端、区间适当位置及特殊地点，它向车载设备传输定位信息、进路参数、线路参数、限速信息等。应答器地面设备主要由以下设备组成：
（1）无源应答器：无源应答器存储固定信息，当列车经过无源应答器上方时，无源应答器接收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，把存储在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；
（2） 有源应答器：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，有源应答器接收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。当与LEU通信故障时，有源应答器变为无源应答器工作模式，发送存储固定信息（缺省报文）；
（3）地面电子单元LEU：地面电子单元（简称LEU）是一种数据采集与处理单元，根据外界变化的条件，选择存储在LEU中的其中一条报文传送给地面有源应答器进行发送，或将外部发送的应答器报文直接向有源应答器传送；
（4）报文读写工具BEPT：报文读写工具BEPT是用于向有源和无源应答器、LEU写入报文，并对其进行检测和校验的工具。
2.2.2应答器设备的工作原理
应答器系统的工作过程可以描述为以下内容：点式应答器是装在2根钢轨中心枕木上，固定的应答器不外加电源(有源应答器的电源为有线连接，并增加LEU接口)，平时处于休眠状态，当机车驶过时，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，并处理查询器接收到的来自应答器的高频调制编码信息。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EEPROM 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调制，调制后的高频信号滤波，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。