有源应答器监测系统在跨座式单轨中的应用

张小龙



有源应答器监测系统在跨座式单轨中的应用

张小龙

对有源应答器监测系统的组成、原理和功能进行了简单介绍，重点阐述了其在跨座式单轨轨道交通中的特殊安装方式，为单轨交通建设与设备应用提供参考。

有源应答器监测；重庆单轨；信号系统；应用

0 引言

有源应答器监测系统通过轨旁采集单元发送和接收电磁波来监测、显示有源应答器及监测系统自身的工作状态，为地面列控设备的维护提供必要的监测手段，可有效降低有源应答器故障带来的安全风险。

1 有源应答器监测现状及使用需求

目前，国内对有源应答器的监测仅有一种方式，即在有源应答器下方安装检测天线，并通过电缆连接至轨旁接口箱内的数据读取装置，该读取装置与站内报文译码装置通信，传输原始报文数据，由站内报文译码装置进行译码、数据分析，并完成报警和记录功能。在国内，有源应答器的传输距离可扩大到2 km甚至更远，因此对有源应答器工作状态的监督非常必要。

符合欧洲ERTMS（欧洲铁路运输管理系统）/ETCS（欧洲列车控制系统）系列标准（FFFIS形式规格化的功能接口规范）要求的欧标应答器（国外称欧洲应答器，即Eurobalise）在国内城市轨道交通列车控制系统中广泛应用，其中有源应答器（外部提供数据源的应答器，国外称可变信息应答器，即Controlled Data Dalise）主要安装在接近车站区段、车辆段及出入段等部位，主要应用方式为：

（1）向列控车载子系统传输车站列控中心通过LEU（轨旁电子单元，即Lineside Electronic Unit）传来的包含信号状态、进路信息、列车临时限速信息等重要数据的信号报文；

（2）LEU采集进站信号状态，选择预先存储的相应报文，经有源应答器向列控车载子系统传送，该报文包含列控车载子系统需要的进站信号信息。

无论何种方式，有源应答器报文的正确性都直接关系到列车安全可靠运行，有源应答器报文的有效性也直接影响列车的运行状态。

LEU通过有源应答器向列控车载子系统传送报文的系统结构为开环形式，传输通道的完整性、有源应答器的工作状态和临时限速命令是否正确执行均得不到及时检查，只有在列车运行越过有源应答器后才能确认报文传输的正确性和有效性。如果有源应答器发生故障或LEU至有源应答器间信号传输不良未及时发现，必定影响列车运行的安全可靠性。有源应答器监测装置通过对有源应答器和临时限速信息等进行监测，为信号系统运管部门掌握设备当前状态和故障预处理提供科学依据。同时，该装置还具有数据逻辑判断功能，当报文传输通道出现异常时可以及时报警，避免因设备故障影响列车正常运行。有源应答器监测装置是城市轨道交通现代化的重要组成部分。

2 有源应答器监测系统的构成

有源应答器监测系统由轨旁采集单元、室外接线盒、信号灯状态采集单元、室内监测主机及系统电源等组成，具有完备的人机界面、报警功能和存储能力。信号灯状态采集单元安装在信号接口箱内，信息线与供电线合一，引接至轨旁接口箱，再从轨旁接口箱引接至轨旁采集单元。轨旁采集单元向上位机传输信息的RS485串行通信线路也经由轨旁接口箱引向站内。其系统结构如图1所示。

图1 有源应答器监测系统结构

室内监测主机主要完成指令下发、报文（合法报文）和状态数据接收、报文译码、报文解析、状态数据处理、报警等功能。轨旁采集单元主要完成有源应答器报文采集、信号灯状态采集、报文译码、用户报文识别（有源报文/默认报文）、自状态检查、信息上传等功能。

3 系统原理及功能

有源应答器监测系统通过读取有源应答器报文，经译码解析后与信号状态进行校核，判定信号状态与应答器报文含义的一致性，并将信息上传至信号综合监测系统，使车站列控中心、LEU和有源应答器之间的通道由开环状态变为闭环状态，实现有源应答器的闭环检查。

有源应答器监测系统通过图形、文字等方式显示有源应答器的工作状态及监测系统自身的工作状态，该信息通过RS422或以太网接入信号综合监测系统中，实现对有源应答器进行必要的监测。

轨旁采集单元安装在被测有源应答器下方，通过电缆与安装在信号室内的信号灯状态采集单元通信。通过读取信号灯的状态来控制轨旁采集单元的采集时机，当被测有源应答器被激活时，有源应答器发送的数据被轨旁采集单元接收，解码后再经信号电缆传送至室内的监测主机，监测主机对接收到的报文进行译码、分析后，通过显示器进行相关信息的显示、报警和记录等。

在非测试情况下，轨旁采集单元处于待机状态。当满足采集条件时，轨旁采集单元将 27.095 MHz的激励信号通过天线发射出去，激活被检测的有源应答器，有源应答器应答输出 3.9 MHz/4.5 MHz的FSK（移频键控）信号，轨旁采集单元通过FSK接收电路对FSK信号进行接收滤波、放大限幅后送至解码电路进行解码，经解码后的报文数据通过通信电缆返回监测主机；监测主机对接收到的报文进行译码、分析后通过显示器进行相关信息的显示、报警和记录等。

有源应答器监测系统具有记录功能，对应答器每次测试的数据都进行记录保存，还可调用历史数据并进行回放，数据保存期不少于1年。

4 在跨座式单轨中的应用

有源应答器监测系统在跨座式单轨中的应用方式与在其他轨道交通系统中的应用方式基本一致，唯一不同的是在跨座式单轨中由于走行PC（预制混凝土）梁的特殊性，室外有源应答器监测设备只能安装于PC梁的正极侧，轨旁采集单元需吊装于有源应答器下方。其安装示意图见图2。

图2 跨座式单轨中有源应答器监测设备安装示意图

室内主要设备为监测主机柜（主要包括上位机、人机界面、电源系统、接口端子等），与其他机柜并列安装。轨旁采集单元安装于有源应答器的下方，根据车辆限界和设备限界以及列车上BTM（应答器传输模块）安装的位置，轨旁有源应答器中心距PC梁侧面距离需满足450±15 mm，有源应答器顶部距PC梁顶面距离为1 800±20 mm。当列车经过有源应答器上方时，确保车载BTM与应答器监测采集单元间良好可靠的信息传输与采集。

5 结语

随着国内跨座式单轨交通的不断发展，越来越多的单轨建设项目采用有源应答器监测系统。该系统已经在重庆轨道交通三号线北延伸段环城北路停车场成功投入使用，为地面列控设备有源应答器的维护提供了必要的监测手段，可有效降低有源应答器故障带来的安全风险。

[1] 重庆轨道交通三号线北延伸段信号系统施工图[Z].

[2] 朱卫华，张奇，张建平. 有源应答器监测装置[J]. 铁道通信信号，2015，51（9）：66-68.

[3] 周栓林，吕豪英. 客运专线有源应答器监测装置研究[J].铁道通信信号，2011，47（10）：4-6.

The paper introduces briefly the composition, principles and functions of active transponder monitoring system, illustrates with emphasis the special installation mode in straddle type monorail transit, providing reference for construction of monorail transit and equipment application.

Active transponder monitoring; Chongqing monorail; signal system; application

U231.7

B

10.19587/j.cnki.1007-936x.2018.01.020

1007-936X(2018)01-0081-03

2017-04-25

张小龙.中铁电气化局集团有限公司，助理工程师。