应答器上行链路信号自适应解调方法的FPGA实现

为降低电磁干扰对信号传输的影响,分析了应答器上行链路信号传输过程及其易遭受干扰信号的特点,设计了基于符号最小均方误差(least mean square,LMS)算法的自适应解调方法。为在硬件平台中实现该解调方法,通过仿真计算,确定LMS算法的自适应算法中间变量变化范围,使用截位操作完成权值系数的更新,设置均衡器长度、步长因子、中值滤波系数分别为1、1/64、16,可在不占用过多硬件资源情况下获得良好的解调性能。解调算法在现场可编程门阵列(field programmable gata array,FPGA)上予以验证,实验表明,当信噪比为6 dB时,FPGA中自适应解调误码率为0.000001,在信噪比大于等于6 dB时,实测误码率与仿真分析误码率基本一致;FPGA自适应解调方法在列车不同速度等级下误码率均小于10^(-6)。

应答器传输系统可靠通信范围研究

现有的车载应答器传输模块(BTM)与应答器仅对自身的电磁场分布进行标准符合性测试,而在实际工程应用中,对于不同型号BTM与应答器的组合,车地可靠通信范围各不相同。为优化车载BTM与地面应答器性能,提高应答器传输系统的安全性,研究基于BTM和地面应答器的下行射频能量激励过程和上行链路信号发送过程的可靠通信范围量化方法。通过分析矩形天线场分布特性和应答器输入输出特性等,结合完整的车地通信过程(车载下行激励、地面接收启动、地面输出发送和车载判别接收等),考虑BTM射频能量信号分布强度、应答器射频能量转化率、应答器上行信号分布强度、BTM上行信号接收敏感度等影响因子,对车地可靠通信范围建立归一化模型。经试验验证,量化估计的归一化模型与实际测得的应答器传输系统通信范围基本一致。应答器传输系统车地通信过程的量化建模与分析过程,可为应答器传输系统设计、测试与应用提供参考。

高速铁路连续大号码道岔应答器布置及功能实现

高速铁路大号码道岔是提升车站运输效率的重要基础设施,列控系统必须结合大号码道岔的布置特点,控制车地信息交互,以确保列车按规定速度经大号码道岔侧向运行。通过分析大号码道岔应答器的设置及报文发送原则,结合车载设备在特定码序下的控制逻辑,开展系统性研究,在不改变既有CTCS体系基本架构的前提下,通过理论分析、场景研究、仿真验证等方法,提出并充分验证高速铁路连续大号码道岔应答器的布置原则,以及大号码道岔应答器报文的控制方案。该方案有效提高了列车在“弯进弯出”场景下,经过连续大号码道岔侧向的运行效率,进一步扩展了列控系统在复杂运营场景中的控制能力。

基于改进DDS的应答器动态检测系统2FSK调制器设计

基于高速综合检测列车平台的应答器动态检测系统可实现对应答器相关设备性能的实时检测。为测试车载应答器动态检测系统的性能,需产生高精度可控波特率和载频的调制信号(2FSK)作为上行链路信号。基于直接数字频率合成器(DDS)技术,通过对相位累加模块和相幅转换模块进行设计,提出分段相位累加算法,计算同周期内相位增量和码元跳变处的相位增量;通过改进的坐标旋转数字计算方法(CORDIC)实时计算对应的信号幅值,用数字模拟转换器(DAC)将离散信号转换为模拟信号,从而实现频偏和数据速率可变且相位连续的信号调制。在相幅转换模块设计中,采用改进CORDIC算法替代传统的查表法,将相位增量转换成信号幅度,有效减少了现场可编程逻辑门阵列(FPGA)存储资源的开销。基于改进DDS的2FSK调制器设计方法,可为应答器动态检测系统提供高精度可控波特率和载频的2FSK调制信号,保证了应答器动态检测系统校准的准确性。

不同类型干扰信号对BTM应答器天线影响分析

以应答器传输系统通信链路为研究对象,采用场路协同仿真的分析方法,通过全波三维仿真软件搭建了BTM应答器天线的模型,并基于电磁感应原理对天线进行匹配使其达到谐振状态,通过仿真天线的参数验证三维仿真模型的性能;对应答器系统模型进行典型电磁脉冲系统级耦合效应仿真研究,通过雷电、静电及核电磁脉冲三种不同类型脉冲的干扰仿真,探知了不同类型的脉冲干扰产生的不同脉冲时长、频谱分布及电磁能量,以及三种干扰信号对系统传输的影响程度,为列控系统电磁干扰深入研究奠定基础.

应答器传输单元滤波性能优化研究

概述电磁轨道环境下应答器系统受电磁干扰的研究现状,并依据电磁干扰防护的常用方法提出优化应答器传输单元滤波性能的方案。对现有应答器传输单元滤波性能进行分析,由传统方法设计新滤波电路。针对传统计算方式得到的滤波电路性能指标存在偏差的问题,采取NSGA-Ⅱ算法优化计算方案;在考虑传输线以及实际元器件后,实现滤波电路的等效。采用软件优化参数减小分布参数的影响并制备实体滤波器。最终使用频谱仪测试滤波器的插入损耗指标,与设计时的理论值进行比对,验证方案的可行性。

欧标应答器报文编码算法优化与实现

针对欧标应答器报文编码耗时不确定问题,在分析应答器报文格式和编码算法流程的基础上,从2个重点方向对算法的多个步骤进行优化提升:一是提高计算效率,如通过查表法提高加扰、校验位、汉明距的计算效率;通过一个整型数存储2个11 bit字,从而有效减少移位操作,并且基于此使得有效字检查与移位操作可并行执行;借助整型数实现一次执行获得4 bit的漏取样操作等。二是避免大量无效计算,如调整同步偏离解析条件检查的左右移位执行顺序;通过贪心算法检查连续有效字;并行执行加扰与部分同步偏离解析条件有效字检查;并行执行校验位计算与字母表条件检查等。采用盐通高铁应答器报文进行性能测试,验证基于本编码优化算法的通用CPU代替专用编码单元的可行性,从而降低设备成本,提高系统可靠性。

南京地铁7号线应答器天线干扰问题研究

[目的]在实际运用中,由于列车安装环境复杂,应答器天线受到不同程度的干扰,有时甚至会影响到应答器正常工作。因此,有必要开展关于应答器天线干扰问题的研究。[方法]深入剖析了南京地铁7号线列车应答器传输单元(BTM)在调试阶段遇到的信号设备重启故障的根本原因。通过系统性的排查,逐一分析了被干扰设备、干扰路径及干扰源这三类潜在因素,最终精准锁定了故障的根本原因。[结果及结论]经过对故障根源的细致处理,成功解决了南京7号线地铁列车应答器传输单元的重启故障问题,也为后续设计工作提供宝贵的经验。在地铁车辆的设计与制造过程中,必须高度重视电磁干扰问题,从源头上避免干扰源的产生,合理设计干扰路径的隔离措施,确保列车在复杂电磁环境中稳定运行。

自动化车辆基地应答器变位系统研究

[目的]自动化车辆基地检修地沟内的应答器对车辆检修造成的限制与影响日益凸显,故有必要研究可变位置的应答器安装机构代替传统固定式应答器安装支架。[方法]针对车辆检修工艺的实际需求,设计了应答器变位系统的三级架构体系,包括总控台、电控箱以及变位机构。该系统支持多种控制模式,包括人工直接控制、与智能列检机器人的联动控制,以及与信号系统SPKS(人员防护开关)的自动联动控制,确保了操作的灵活性与精准性。同时,系统内置了激光到位检测功能及人工手动闭锁等安全冗余措施,满足信号系统对高可靠性的严格要求。[结果及结论]在车辆基地的实际应用中,应答器变位系统巧妙利用了轨道桥结构柱间的空间位置,实现了应答器从固定安装到可变位置安装的转变。这一变革不仅保障了全自动运行列车在收发车过程中的精准高效,还极大地便利了车辆基地内列检人员及智能列检机器人的作业,有效解决了因应答器固定安装而导致的检修作业受限问题。

城市轨道交通基于通信的列车自动控制系统中站台轨旁无源应答器的布置方案

[目的]应答器的布置数量与安装位置直接影响城市轨道交通的线路安全、运营效率及项目成本,需要对CBTC(基于通信的列车自动控制)系统下的站台轨旁无源应答器布置设计方案进行研究。[方法]介绍了CBTC系统下站台精准停车的设计原理,详细阐述了停准应答器、第一接近应答器及第二接近应答器的布置规则和方法。以郑州地铁10号线CBTC系统为研究对象,对其站台轨旁无源应答器的布置方案进行了说明。[结果及结论]阐述的站台轨旁无源应答器布置方案,实现了列车进站时在站台的精准停车。在确保列车安全与运营效率的前提下,轨旁无源应答器布置数量达到最少,减少了项目成本。本方案在上海、成都、深圳、郑州等地多条城市轨道交通线路的信号系统中应用效果良好。

重载铁路列控系统应答器布置方法

以重载铁路四显示自动闭塞线路为基础,考虑重载列车长度不固定、机车制动参数差异、机车控制设备切换等因素,研究重载铁路列控系统的应答器布置方法。分别根据区间应答器、出站应答器、连接应答器、预告应答器、执行应答器、注销应答器的不同应用要求,分析应答器布置过程中需满足的技术条件,建立满足重载铁路列控系统的应答器布置模型。与CBTC系统以及CTCS-2/3级列控系统应答器布置方法相比,该模型能够根据自身限制条件给出有效的应答器布置方案,以供设计人员参考。通过开发相关软件,结合准池线路实际工程应用,验证了应答器布置方案的可行性与高效性。

基于趋势分析BTM和应答器运用状态研究

BTM和应答器设备是列车运行控制系统的重要设备,随着高铁运营时间的增长、运营里程和动车组保有量的不断增加,车载BTM设备和地面应答器组,不可避免的会出现不同程度的运用状态下降,影响列车运输效率及行车安全。本文通过列控车载BTM设备运用数据,采用趋势分析和大数据统计对比的分析方法,结合设备检修维护以及故障排查结果,构建设备运用状态趋势分析模型,对车载BTM设备和地面应答器设备的运用状态趋势进行分析,动态评估设备运用状态,在设备故障前发出预警提示,及时检修维护,降低设备发生故障的风险,为电务设备从故障修转向预防修提供可靠保障。

一起有源应答器发送默认报文触发动车组紧急制动问题的分析及思考

应答器是列控系统中的重要组成部分,可以向车载设备提供大量固定信息和可变信息,应答器的运用质量,直接决定着行车安全及运输效率。针对有源应答器防雷元件插拔后造成发送默认报文故障进行分析,介绍故障发生的场景及原因,并总结类似问题的分析方法及处理方案,提出整改意见,避免类似故障再次发生,确保铁路运输安全。

新体制固态雷达应答器的开发与应用

随着雷达固态发射机技术的不断发展,越来越多的船舶使用固态雷达导航,但由于公约、法规、技术、价格等多方面原因,仍有很多海船使用磁控管雷达,这就使得今后一定的时间内,新体制雷达与磁控管雷达共同存在。雷达应答器需要适应雷达技术的发展。新的Racon已经在中国被开发出来,它既能响应新体制雷达,又能响应磁控管雷达。但磁控管雷达与固态雷达的发射机制不同,即便是固态雷达,也有固态脉冲体制和固态连续波雷达。新开发的Racon性能如何?本文给出了多个场景下对不同雷达的响应、旁瓣抑制等实际测试结果。测试结果表明,由于雷达工作机制、性能参数的不同,X/S波段Racon的作用范围、旁瓣抑制效果也不一样,这引发了我们对Racon的使用、产品持续改进的思考与建议,建议IALA对此进行进一步讨论,并酌情在IMO、ITU和IEC中协调。

应答器读写装置数据流解码单元的方案设计

本文给出了一套基于FPGA的应答器读写装置数据流解码单元的方案设计,该解码单元可以对列控中心(TCC)与地面电子单元(LEU)之间的串口通信数据进行数据流解码,通过解码出的数据与应答器读写装置读出的有源应答器数据进行数据比对可以判断出LEU设备是否工作正常,弥补了目前应答器读写装置无法判定LEU工况的功能缺失,本文同时给出了解码单元的硬件设计架构、工作流程以及部分FPGA的代码。现场试验中解码单元分别在多个铁路线路及地铁线路进行功能测试,其性能稳定可靠,并准备进一步的测试和推广运用。

南海海区首座基于北斗通信的遥测遥控雷达应答器在银滩灯塔投入使用

近日,南海航海保障中心北海航标处在银滩灯塔上成功安装基于北斗通信技术的遥测遥控雷达应答器,开创了北斗通信在雷达应答器上实现遥测遥控应用的先河,为水上航行安全提供更加可靠的保障。

枢纽车站应答器报文坡度信息描述方式探讨

高铁线路沿途地形复杂,尤其是线路交汇处,出站口外方线路的坡道条件呈现多样化。因应答器报文只能预告其所在线路的坡度信息,列车在线路所或枢纽车站跨线运行时,出站口外方坡度的变化,可能导致列车动态监控曲线发生突变,从而对旅客乘坐的舒适度造成影响。对地面应答器坡度信息的处理方案进行深入探讨,通过优化报文中的坡度信息描述方式,对于具备多区间口运行条件的场景,取报文数据范围内不同线路坡度中的最大下坡道,按最不利坡度拼接后作为线路坡度信息存入应答器,避免因坡度相差过大对跨线列车运行产生不利影响。对线路所及枢纽车站等关键场景下的坡度信息描述方式,可供后续工程实践参考。

高速铁路多配线车站正线列控应答器设置方案研究

某高速铁路多配线车站正线股道应答器组与出站信号机距离大于120 m,当办理了正线转线发车进路时,列车越过出站信号机后列控车载设备由完全监控模式转为部分监控模式,在上下行转线处触发常用制动。针对这一问题,首先梳理应答器设置、出站信号机设置及报文信息的相关规范,明确出站信号机、安全防护距离、站台位置、运输组织等对应答器组设置的要求;其次从车载控制逻辑和应答器报文信息等方面,研究多配线车站列控车载设备与地面设备适应性问题。结合铁路信号工程具体实施情况,提出车载设备逻辑取消120 m限制条件、[CTCS-1]报文信息中增加D_SIGNAL=0的相关区段描述、正线股道应答器组与出站信号机距离不大于120 m等建议,可为车载设备逻辑优化和信号工程设计提供参考。

高铁线路互联互通场景下大号码道岔应答器设置方案研究

济青高铁与胶济客专在胶州北站互联互通,为满足不同线路间运输组织的需要,胶州北站设有多组42号大号码道岔,形成了连续大号码道岔的特殊场景。结合工程实际,针对该特殊场景进行分析,提出相应的应答器设置方案。方案一考虑在各大号码道岔防护信号机外方分别设置应答器;方案二、方案四考虑仅对应一组大号码道岔设置应答器;方案三考虑在第1组大号码道岔防护信号机外方再设置2组大号码道岔应答器。通过分析各方案动车组运行状态,从运输组织效率及行车安全方面进行比选,优选出场间采用虚拟信号机结合设置大号码道岔应答器的方案。经在现场实际应用,该优选方案保障了行车安全,提高了运输效率,节约了工程投资。同时,对类似胶州北站连续大号码道岔布置的特殊场景进行思考,提出合理建议以供后续工程设计参考。

应答器传输系统测试用自适应定位装置研制

在测试中国列车运行控制系统(CTCS)应答器传输系统应答器、应答器传输模块及天线单元等产品过程中,需采用手动方式对齐产品电气中心,误差大、效率低、用时长。提出应答器传输系统测试用自适应定位装置要求,设计自适应定位装置,对硬件进行配置、选型,开发自适应定位装置应用软件,研制应答器传输系统测试用自适应定位装置,并应用该装置进行应答器传输系统测试定位。应用表明:采用自适应定位装置,能有效提高对齐准确度,缩短对齐时间,提高应答器传输系统产品的测试效率,减轻测试人员的工作量。