应答器实现列车控制列尾检测、车辆信息管理方法和设备与流程

1.本发明属于轨道交通领域，利用双向通信应答器系统和新型无源应答器实现列车运行控制所用的功能，如车地双向通信、列车位置自动追踪、列车完整性检查、列车占用检查等，以及兼容现有列控系统包括城市轨道交通系统信号系统采用的无源应答器或信标和有源应答器或信标，提供保障双向数据的时效性和完整性的方法，提供列车尾部定位和列车尾管压力采集的方法，并提供列车车辆信息管理以及车辆信息车地交互数据的方法和设备。


背景技术：

2.现有列控系统设备种类繁多，维护难度大，成本高，各系统间互联互通很难，通过简化列控设备，采用统一通用设备搭建列控系统，因此需要一种可靠、低维护量并能车地双向通信的用于列车占用和完整性检查的方法，以及应用此技术构建的列车运行控制系统；随着轨道列车运行的速度越来越快、运行间隔越来越短，需要实时对轨道列车运行状态进行监测和消除轨道状态监测对作业窗口时段要求，迫切需要一种能够在列车运行时对轨道列车运行的列尾状态和轨道状态进行在线监测，同时现有的列尾设备需要通过人力安装到货运列尾尾部，同时列尾设备工作环境恶劣，通信受环境影响大。
3.现有的列车运行控制系统存在下述问题：1)目前列车占用和完整性检查采用轨道电路以及站内电码化来实现，轨道电路受气候、环境影响较大，对道床要求很高，同时容易受牵引回流等干扰，造成分路不良、红光带等问题较多。
4.2)目前轨道电路的应用需要在钢轨一定距离设置绝缘节或电气绝缘节，影响牵引电流回流路径，同时增加成本和维护量。
5.3)轨道容易生锈地方、轻车情况下，不适合轨道电路的应用。
6.4)计轴设备投资大，不利于线路设备简化方向，对电源可靠性要求高，容易造成轴信息丢失问题，也容易因干扰造成错误计轴。
7.5)因铁路运输向着高速化和重载化发展，为保证运输安全，列车尾部车辆需安装各种状态采集检测设备、监测设备、控制设备和通信设备，这些设备目前很难找到合适安装空间，尤其是货运列车尾部车辆；同时这些设备需要供电，而货运列车车厢本身是没有电源的，这又需要安装储电和发电设备，又增加设备安装和固定难度。
8.6)因车辆没有预留设备安装位置，导致设备安装于车辆存在困难。设备即使能安装于货运列车最后一节车辆上，大部分安置于车钩处，安装位置较低靠近铁轨，存在干扰、振动大等问题。
9.7)目前设备即使安装在列车尾部车辆上，存在安装、固定、移除、搬运困难，有些发电设备需固定到货运车辆上带来列车编组和解编问题，影响列车运输效率。
10.经专利检索，与本发明有一定关系的专利主要有以下专利：1.申请号为“202111035613.5”、申请日为“2021-09-06”、公开号为“cn113602323a”、公开日为“2021-11-05”、名称为“用应答器实现列车占用及完整性检查和列控的方法和系统”、申请人为“陈建明”的中国发明专利，本发明本发明利用应答器实现列车占用及完整性检查和列控方法和系统，利用leu、有源应答器、列首和列尾应答器车载天线与btm构成车地双向通信，通过在轨道沿线成组布置双向通信有源应答器和leu，将线路划分多个区间，通过车地双向通信，实现列车占用检查和完整性判断,简化轨道电路仅用于断轨检查或通过超声波在轨道传输信息检查断轨，单独构成基于应答器实现车地双向通信的列车运行控制系统，或作为基于无线通信的列车运行控制系统的后备模式，简化轨旁设备，提高运输效率。
11.2.申请号为“202010441750.8”、申请日为“2020.05.22”、公开号为“cn111572599a”、公开日为“2020.08.25”、名称为“一种基于点对点双向通信的列车定位唤醒装置及方法”、申请人为“广州铁科智控有限公司; 广州地铁集团有限公司”的中国发明专利，本发明公开了一种基于点对点双向通信的列车定位唤醒装置及方法,通过设置连接至地面ats的地面定位天线和设置在列车上的车载定位传感器,并通过车载传感器处理单元根据车载定位传感器所接收到的来自地面定位天线的定位信号的强度来实现列车的定位,本发明中的技术方案可以代替现有的利用应答器接收天线或车载测速单元来实现休眠时车辆位置的实时监测与持续获取位置的方案,并借助双向通信机制代替wlan或lte等方式来使得车载传感器处理单元接收来自于地面ats的唤醒命令,可以在实现唤醒功能的同时达到了简化系统设计、提高定位精度、降低全车休眠时的功耗的效果。
12.3.申请号为“201811238767.2”、申请日为“2018.10.23”、公开号为“cn109291946a”、公开日为“2019.02.01”、名称为“一种铁路牵引站巡检机器人”、申请人为“深圳市朗驰欣创科技股份有限公司”的中国发明专利，该发明涉及工业机器人技术领域，具体是一种铁路牵引站巡检机器人，包括升降机械臂和第一电机座，所述升降机械臂上沿竖直方向分别安装有齿条和滑轨，所述第一电机座上设有可沿滑轨滑动的滑槽，所述第一电机座上安装有升降步进电机，所述升降步进电机的电机轴上安装有与所述齿条啮合的齿轮；所述第一电机座连接有第二电机座，所述第二电机座上安装有执行步进电机，所述执行步进电机连接有谐波减速器，所述谐波减速器铰接有机械大臂，所述机械大臂铰接有末端执行器。该发明通过在升降机械臂上沿竖直方向分别安装有齿条和滑轨，从而可以带动机械大臂和末端执行器等沿竖直方向上下移动，从而可以使机械大臂下降和上升的区间增大。
13.上述专利采用应答器方案的要么只能作为定位和地到车数据传输，或只能进行双向激活，采用其他技术可实现列车占用、定位、车地双向通信，甚至实现类似轨道电路的分区功能，但仅提出分区概念，增加新设备且与现有系统不兼容；上述专利不能满足在列车运行时，对轨道列车和轨道状态进行监测的要求，提出通过列尾设备承载平台解决上述问题。


技术实现要素：

14.本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提出基于双向通信应答器和无源应答器实现列车运行控制所需功能如车地双向通信、自动追踪列车位置和列车定位及校准、等效闭塞分区占用逻辑检查、股道识别、区间运行方向和自动闭塞控制、区间和站内信号灯控制、列车完整性检查等，以及兼容现有列控系统包括城市轨道交通系统信号
系统采用的无源应答器或信标和有源应答器或信标，提供保障双向数据的时效性和完整性的方法；提供列车尾部定位和列车尾管压力采集的方法；通过列车各车辆安装新型车载无源应答器或信标，实现列车车辆信息管理以及车辆信息车地交互数据，地面设备获取列车各车辆信息，用于提高运输组织效率。
15.车载控车设备可为atp或lkj，地面控制设备可为列控中心、或车站区间一体化设备、或车站源数据服务器等。
16.在双向通信应答器区段，区间线路沿线布置应答器或应答器组（可由双向通信应答器单独组成，或与改造后的无源应答器组合构成）、leu，将线路区间划分为多个等效的闭塞分区，实现类似轨道电路闭塞分区划分，站内股道布置双向通信应答器用于股道识别，站内股道可布置双向通信应答器用于将长股道划分小区段用于股道停放多辆短长度列车，通过双向通信应答器实现车地双向点式通信交互数据。
17.站内地面可配置改造后的无源应答器或双向通信应答器用于列车精确定位、自动停车和自动对标发车。
18.可根据现场应用条件线路沿线和站内设置信号机，信号机可由地面控制设备直接控制，也可通过轨旁leu来控制，或两者均可控制信号灯通过互切操作实现，可用于车载应答器收发装置上行链路通道故障后转入地面信号灯引导列车运行；地面控制设备或轨旁leu可根据等效闭塞分区占用情况以及站内进路安排进行信号灯点灯控制。
19.车载应答器收发装置接收应答器上行链路应答器数据，通过获取应答器编号进行定位或定位校准。
20.地面控制设备通过双向通信应答器接收下行链路应答器数据，获取车次号等信息，通过轨旁leu获取对应的应答器编号获取列车位置，从而实现列车位置自动跟踪，以及等效闭塞分区占用检查等。
21.非机辆模式列车的列车完整性检查由列车本身执行，当列首应答器收发装置通过应答器/应答器组，地面控制设备接收到列首应答器下行链路应答器数据获取车次号、列车完整性状态、车长（地面控制设备也可自行获取车长信息）等信息，通过leu交互数据（如leu编号和应答器通道号、或应答器编号）获取对应车次号列车位置，地面控制设备识别该应答器前方闭塞分区为占用，地面控制设备根据列车列首位置、车长信息和列车完整性状态计算出列车后方等效闭塞分区占用情况，计算出相邻后方列车移动授权目标点，本列车根据移动授权信息控车运行；机辆模式列车的列车完整性由列车自身检查，如车载设备通过列尾设备通过首尾无线通信交互状态实现列车完整性检查，闭塞分区检查同非机辆模式列车；机辆模式列车的列车完整性可由地面控制设备检查，可通过列车的列首列尾均安装应答器收发装置或列尾车辆安装车载无源应答器，当列车的列首应答器收发装置通过应答器/应答器组，地面控制设备将该应答器/应答器组前方闭塞分区识别为占用状态，只有当列尾应答器收发装置或列尾车载无源应答器通过该应答器/应答器组，地面控制设备将该应答器/应答器组后方闭塞分区识别为出清空闲状态，地面控制设备根据等效闭塞分区占用情况，计算出相邻后方列车移动授权目标点，本列车根据移动授权信息控车运行。
22.等效闭塞分区占用检查可通过逻辑检查手段进一步保证，如按列车运行方向上闭塞分区列车占用、出清的顺序关系对闭塞分区的状态进行逻辑判定。
23.双向通信应答器系统的上行链路数据可与现有应答器系统的上行链路保持一致；
双向通信应答器系统的车载应答器收发装置在原车载应答器查询单元增加下行链路数据通道，车载应答器收发装置通过从列控车载系统或列尾设备获取下行链路应答器数据并编码（编码可参照上行链路应答器数据编码要求，或自定义编码规则），输出速率为564.48kbps的编码数据，通过数字频率合成器如dds直接进行fsk调制，可采用连续相位fsk调制，已调信号中心频率仍然为27.095mhz，可采用同上行链路应答器数据的频率偏移282.24khz或采用更大频率偏移量易于实现解调降低干扰。
24.双向通信应答器应用区段，地面布置的无源应答器可做修改，修改后的无源应答器可通过下行数据链路作为能量来源，修改后的无源应答器工作时钟由自身提供如采用快速起振的晶振，即修改后的无源应答器能够兼容车载应答器收发装置的下行数据链路提供能量的工作方式，同时兼容现有车载应答器查询装置下行能量波的工作方式。
25.为兼容现有的有源应答器和/或无源应答器应用区段，在双向通信应答器应用区段，车载应答器收发装置发送下行链路应答器数据，在非双向通信应答器应用区段，车载应答器收发装置发送下行27mhz能量波，兼容现有的有源应答器和无源应答器工作方式，但需要在两种区段进行下行链路应答器数据发送和能量波发送进行切换。
26.切换说明如下：现有的有源应答器和/或无源应答器应用区段，与双向通信应答器应用区段可物理分开，新建线路地面可采用双向通信应答器和改造后的无源应答器，现有铁路可逐步替换，列车在双向通信应答器应用区段与非双向通信应答器应用区段可通过应答器上行链路应答器数据进行识别，边界靠双向通信应答器应用区段处通过双向通信应答器或改造后的无源应答器用以切换提示，边界靠现有的有源应答器/无源应答器应用区段处设置无源应答器用以切换提示，提供正向运行和反向运行的切换提示，车载应答器收发装置根据提示自动切换；也可通过车载设备根据线路数据包含应答器工作方式以及列车定位进行识别地面应答器工作方式，在边界合适位置范围进行自动切换；车载应答器收发装置在双向通信应答器应用区段与非双向通信应答器应用区段间切换可由人工在车载列控设备的显示器或物理开关进行选择并确认。
27.车载应答器收发装置通过控制调制信号的输出和不输出，调制信号不输出时直接输出27.095mhz能量波（如直接控制dds输出27.095mhz信号），车载应答器收发装置能通过自检线圈、自检电路检测实现闭环控制，可检测下行报文数据的正确性、完整性、发送功率强度等信息，同时可检测能量波频率、发送功率是否正常。
28.因双向通信应答器的上行链路保持与现有一致，修改后的无源应答器也能兼容现有应答器系统工作方式，即现有车载应答器查询装置能够在双向通信应答器区段接收双向通信应答器和改造后的无源应答器的上行链路应答器数据。
29.轨旁leu与地面控制设备之间可通过有线通信方式，也可通过无线通信方式如低轨道卫星通信或lte或5g或gsm-r等减少布线。
30.轨旁leu、应答器、btm设备中存储器中读写保证报文和数据的正确完整性可采用crc校验、ecc校验等方式，数据传输过程的正确完整性由crc校验等方法保证。
31.因双向通信应答器系统的上行链路应答器数据包含进路和移动授权信息，因此信息具备一定时效性，可通过增加时间同步信息或接收对象标志信息保证数据的时效性；而双向通信应答器系统下行链路包含列车车次号可用于报文时效性确定。
32.通过双向通信应答器可实现车地双向通信、列车定位及定位校准、列车自动跟踪、
股道识别、列车自动折返控制、站内精准停车和发车对标、列车完整性判断、可实现列车自动驾驶和车站无人值守远程控制。
33.双向通信应答器可实现过分相提示、级间（或不同信号制式）切换等提示、进出隧道和鸣笛提示等。
34.在城市轨道交通站间区间布置双向通信应答器将站间区间划分更小的闭塞分区，站内布置双向通信应答器或应答器组用于精准停车、发车对标、站台门和车门联锁控制等，实现更高密度的列车运行控制，实现全程自动驾驶。
35.机辆模式列车列首列尾可都安装应答器收发装置，列尾应答器收发装置安装于列尾设备承载平台，可用以替代现有的列尾设备，列尾应答器收发装置用于向地面列控设备传输列尾标识、列尾位置和状态，且可作为列首应答器收发装置的冗余，车载列控系统可通过与列尾设备通信达到接收列尾应答器收发装置的状态和上行链路应答器数据、发送下行链路应答器数据，列车首尾车载装备可通过首尾通信实现编组的建立和维持。
36.列车尾部车辆可安装类似现有地面无源应答器即列尾车载无源应答器，可用以替代现有的列尾设备，列尾车载无源应答器在通过地面双向通信应答器时，能够将上行链路信号转化为电能，从而激活列尾车载无源应答器发送下行链路应答器数据，下行链路应答器数据为固定数据，可在安装到列车尾部车辆底部前通过无线或有线接口写好数据、或通过便携车载无源应答器读写工具现场更新报文并校核，报文数据可包括车次号、列尾标志、列尾车载无源应答器编号、列尾状态等，地面控制设备通过地面双向通信应答器获取列尾车载无源应答器数据，从而获取列尾位置、状态等，进而实现列车完整性检查、列车位置自动追踪和列车管尾管压力检查等。
37.机辆模式的客运列车车辆编组较为固定可在列车尾部车辆安装列尾车载无源应答器，但机辆模式的客运列车可在列尾增加不超过两节车厢，增加的车辆中最后面一辆可安装列尾车载无源应答器，用于地面控制设备获取车载列尾无源应答器编号、车次号、列尾标志、列尾状态等，进而实现列车完整性检查、列车位置自动追踪和列车管尾管压力检查等；机辆模式客运列车的列尾车载无源应答器可由车辆提供电源，下行链路应答器数据可固定。
38.机辆模式列车尾部车辆可以安装两套及多套列尾车载无源应答器作为冗余，列尾车载无源应答器间保持一定水平距离，实现冗余，可通过车辆预留应答器安装位置，安装条件可参照现有无源应答器安装要求，提高现场安装速度降低难度。
39.通过列车各车辆安装车载无源应答器或信标，实现列车车辆信息管理以及车辆信息车地交互数据，地面控制设备如铁路货物运输管理系统能获取列车各车辆信息尤其是货运车辆信息，用于货物车辆位置追踪，以及协调货运车辆运输组织和装卸组织等，提高运输组织效率和智能化。
40.车载无源应答器可参照现有地面无源应答器设计和安装要求，车载无源应答器可通过将地面双向通信应答器的上行链路信号即中心频率为4.2mhz的fsk调制频率转化为供电电源，车载无源应答器激活后，内部工作时钟由快速起振的晶振提供；下行链路设计参照双向通信应答器收发装置的下行链路设计，车载无源应答器可采用应答器报文读写工具通过无线或有线通信方式写入报文数据并存储、读取存储的报文用于校核、读取生产信息及应答器编号等，车载无源应答器将存储的报文编码（编码可参照上行链路应答器数据编码
应答器收发装置、421-btm主机、422-天线单元、5-列尾设备承载平台、51-列尾设备、52-列尾应答器收发装置、521-btm主机、522-天线单元、53-可伸缩水平旋转的支撑臂、531-竖直伸缩的支脚、532-水平伸缩臂、533-旋转带锁止机构、534-水平旋转机构、54-可收缩的支撑短臂、55-吊环、6-应答器默认报文写入接口、7-列尾车载无源应答器、8-列车尾部车辆、9-应答器报文读写工具、91-应答器和leu读写模块、911-报文读写处理单元、912-通信单元a、913-电池、914-接收解调单元、915-发送调制单元、916-通信单元b、917-发送调制和接收解调单元、918-天线、92-用户操作终端。
48.图中：a1-应答器向天线单元传输应答器上行链路报文接口、a2-天线单元向应答器传输应答器下行链路报文接口、a4-天线单元向地面应答器传递射频能量的接口、a5-应答器默认报文更新接口（可选）、c1-leu向应答器传输上行链路应答器报文的接口、c2-应答器向leu传输下行链路应答器报文的接口、c4-阻止leu进行应答器报文切换（可选）、c6-leu向应答器提供电源的接口、d1-天线单元向btm传输上行链路应答器报文的接口、d2-btm向天线单元传输下行链路应答器报文的接口、d3-btm向天线单元传输下行能量波的接口、d4-btm向天线传输自检信号的接口、d5-天线单元向btm传输自检信号的接口、s-列控中心或联锁与leu双向交互数据和状态的通信接口、b-列控车载系统或列尾设备与btm主机双向交互数据的通信接口。
具体实施方式
49.下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的描述：本发明双向通信应答器实现的功能如图1至3所示：包括车载列控系统41、应答器收发装置42、列尾设备承载平台5或列车尾部车辆8、列尾应答器收发装置52或列尾应答器7、轨旁电子单元leu设备31、双向通信应答器32、无源应答器33等构成。
50.在双向通信应答器区段，区间线路沿线布置应答器或应答器组（可由双向通信应答器32单独组成，或与地面无源应答器33组合构成）和改动后的leu，将线路区间划分为多个等效的闭塞分区，实现类似轨道电路闭塞分区划分，站内股道布置双向通信应答器32用于股道识别，站内股道可布置双向通信应答器用于将长股道划分小区段用于股道停放多辆短长度列车，通过应答器实现车地双向点式通信传递数据。
51.车载控车设备和地面控制设备通过双向通信应答器系统实现无线通信双向匹配，从而实现站内、接近区段和离去区段车地双向无线大容量可靠通信。
52.可根据现场应用条件线路沿线和站内设置信号机，信号机可由地面控制设备直接控制，也可通过轨旁leu来控制，或两者均可控制信号灯通过互切操作实现，地面控制设备或leu可根据等效闭塞分区占用情况以及站内进路安排进行信号灯点灯控制；可用于车载应答器收发装置上行链路通道故障后转入地面信号灯引导列车运行；地面控制设备或轨旁leu可根据等效闭塞分区占用情况以及站内进路安排进行信号灯点灯控制。
53.车载应答器收发装置接收应答器上行链路应答器数据，车载列控设备41通过应答器上行链路的数据获取临时限速信息和移动授权，列车运行所需的固定数据可通过站内无线通信或站内无源应答器获取，也可通过区间无源应答器获取，通过获取应答器编号进行定位或定位校准，车载列控设备41可根据移动授权、临时限速信息以及线路数据以及列车位置控制列车运行，控车模式可采用区间自动闭塞方式、站内股道自动识别和定位、发车自
动定标等，实现目标距离连续曲线模式控车，可实现全程自动驾驶。
54.地面控制设备如列控中心、或车站区间一体化设备11、或车站数据源服务器等，通过双向通信应答器32接收下行链路应答器数据，可获取列车的车次号、机车号、列车完整性状态（机辆模式列车可由地面检查）、列首列尾标志、时间、列车运行模式等信息，从而实现列车占用检查、列车完整性检查、股道占用识别、列车运行方向识别，计算出列车移动授权，地面控制设备通过轨旁leu获取对应的应答器编号或位置，从而实现列车位置自动跟踪，以及等效闭塞分区占用检查等；机辆模式列车无法自身检查列车完整性状态，可通过列尾设备承载平台5配置应答器收发装置或通过列车尾部车辆安装列尾车载无源应答器7下发下行链路应答器数据，地面控制设备获取列首和列尾位置，从而实现列车完整性状态检查和列车占用检查，自动追踪列车位置，计算出后方列车移动授权信息。
55.车站股道布置双向通信应答器32用于地面控制设备和车载控车装置识别列车占用的股道，同时站内股道可布置无源应答器33或双向通信应答器32用于向车载控车装置和地面控车设备提供列车精准定位停车和发车定标，实现列车自动驾驶。
56.非机辆模式列车的列车完整性检查由列车本身执行，当列首应答器收发装置通过应答器/应答器组，同时地面控制设备接收到列首应答器下行链路应答器数据获取车次号、列车完整性状态、车长（地面控制设备可自行获取车长信息）等信息，通过leu交互数据（如leu编号和应答器通道号）获取对应车次号列车位置，地面控制设备识别该应答器前方闭塞分区为占用，地面控制设备根据列车列首位置、车长信息和列车完整性状态计算出列车后方等效闭塞分区占用情况，计算出相邻后方列车移动授权目标点，本列车根据移动授权信息控车运行；机辆模式列车的列车完整性由列车自身检查，如车载设备通过列尾设备通过首尾无线通信交互状态实现列车完整性检查，闭塞分区检查同非机辆模式列车。
57.机辆模式列车的列车完整性可由地面控制设备检查，可通过列尾设备承载平台5配置应答器收发装置或通过列车尾部车辆安装列尾车载无源应答器7下发应答器下行链路数据，当列车的列首应答器收发装置通过应答器/应答器组，地面控制设备将该应答器前方闭塞分区识别为占用状态，只有当列尾应答器收发装置52或列尾车载无源应答器7通过该应答器/应答器组，地面控制设备将该应答器后方闭塞分区识别为出清空闲状态，从而实现列车完整性状态检查和列车占用检查，自动追踪列车位置，计算出后方列车移动授权。
58.列尾车载无源应答器7类似现有地面无源应答器，列尾车载无源应答器7在通过地面双向通信应答器时，能够将上行链路信号转化为电能，从而激活列尾车载无源应答器发送下行链路应答器数据，下行链路应答器数据为固定数据，可在安装到列车尾部车辆底部前或安装后通过无线或有线接口写好数据，数据可包括车次号、列尾标志、列尾应答器编号等，地面控制设备通过地面双向通信应答器获取列尾车载无源应答器的数据，从而获取列尾位置，进而实现列车完整性检查、列车占用检查、列车位置自动追踪。
59.机辆模式列车尾部车辆可以安装两套列尾车载无源应答器7作为冗余，两套列尾车载无源应答器间保持一定距离防止干扰，可预先通过车辆预留应答器安装位置，提高安装速度降低难度。
60.等效闭塞分区占用检查可通过逻辑检查手段进一步保证，如按列车运行方向上闭塞分区列车占用、出清的顺序关系对闭塞分区的状态进行逻辑判定。
61.双向通信应答器系统的上行链路数据在编码、调制、数据定义可与现有应答器系
统的上行链路保持一致。
62.双向通信应答器系统的车载应答器收发装置在原车载应答器查询单元增加下行链路数据通道，车载应答器收发装置通过从列控车载系统或列尾设备承载平台获取下行链路应答器数据并编码（编码可参照上行链路应答器数据编码要求，或自定义编码规则），输出速率可为564.48kbps的编码数据，通过数字频率合成器如dds直接进行fsk调制，可采用连续相位fsk调制，已调信号中心频率仍然为27.095mhz，可采用同上行链路应答器数据的频率偏移282.24khz或采用更大频率偏移量易于实现解调降低干扰。
63.双向通信应答器应用区段，布置的无源应答器可做修改，修改后的无源应答器可通过下行数据链路信号作为能量来源，修改后的无源应答器工作时钟由自身提供如采用快速起振的晶振，即修改后的无源应答器能够兼容车载应答器收发装置的下行数据链路提供能量的工作方式，同时兼容现有车载应答器查询装置下行能量波的工作方式。
64.为兼容现有的有源应答器和/或无源应答器应用区段，在双向通信应答器应用区段，车载应答器收发装置发送下行链路应答器数据，在非双向通信应答器应用区段，车载应答器收发装置发送下行27mhz能量波，兼容现有的有源应答器和无源应答器工作方式，但需要在两种区段进行下行链路应答器数据发送和能量波发送进行切换。
65.现有的有源应答器和/或无源应答器应用区段，与双向通信应答器应用区段可物理分开，列车在双向通信应答器应用区段与非双向通信应答器应用区段可通过应答器上行链路应答器数据进行提示切换，边界靠双向通信应答器应用区段处通过双向通信应答器或设置无源应答器用以切换提示，边界靠现有的有源应答器/无源应答器应用区段处设置无源应答器用以切换提示，能够提供正向运行和反向运行的切换提示，车载应答器收发装置根据提示自动切换；或车载设备根据线路数据包含应答器工作方式以及列车定位进行识别地面应答器工作方式，在边界合适位置范围进行自动切换；车载应答器收发装置在双向通信应答器应用区段与非双向通信应答器应用区段间切换可由人工在车载列控设备的显示器或物理开关进行选择并确认。
66.车载应答器收发装置通过控制调制信号的输出和不输出，调制信号不输出时直接输出27.095mhz能量波（如直接控制dds输出27.095mhz信号），车载应答器收发装置能通过自检线圈、自检电路检测实现闭环控制，可检测下行报文数据的正确性、完整性、发送功率强度等信息，同时可检测能量波频率、发送功率是否正常。
67.因双向通信应答器的上行链路保持与现有一致，修改后的无源应答器也能兼容现有应答器系统工作方式，即现有车载应答器查询装置能够在双向通信应答器区段接收上行链路应答器数据。
68.轨旁leu与地面控制设备之间可通过有线通信方式，也可通过无线通信方式如低轨道卫星通信或lte或5g或gsm-r等减少布线。
69.应答器系统包括轨旁leu、应答器、btm设备对存储器读写保证报文和数据的正确完整性可采用crc校验、ecc校验等方式，数据传输过程的正确完整性由crc校验等方式保证。
70.因双向通信应答器系统的上行链路应答器数据包含进路和移动授权信息，因此信息具备一定时效性，可通过增加时间信息或接收对象标志或编号信息保证数据的时效性；而双向通信应答器系统下行链路包含列车车次号可用于报文时效性确定。
71.通过双向通信应答器可实现车地双向通信、列车定位和定位校准、列车位置自动跟踪、列车占用检查、列车完整性状态检查、股道识别、列车自动折返控制、站内精准停车和自动发车对标、可实现列车自动驾驶和车站无人值守等，可用于过分相提示、级间（不同信号制式）切换、进出隧道和鸣笛提示等。
72.可以用于将城市轨道交通站间区间划分更小的闭塞分区，实现更高密度的列车运行控制，提高运输效率。
73.通过列车各车辆安装车载无源应答器或信标，实现列车车辆信息管理以及车辆信息车地交互数据，地面控制设备如铁路货物运输管理系统能获取列车各车辆信息尤其是货运车辆信息，用于货物车辆位置追踪，以及协调货运车辆运输组织和装卸组织等，提高运输组织效率和智能化。
74.车载无源应答器可参照现有地面无源应答器设计和安装要求，车载无源应答器可通过将地面双向通信应答器的上行链路信号即中心频率为4.2mhz的fsk调制信号转化为供电电源，车载无源应答器激活后，内部工作时钟由快速起振的晶振提供；下行链路设计参照双向通信应答器收发装置的下行链路设计，车载无源应答器可采用应答器报文读写工具通过无线或有线通信方式写入报文数据并存储、读取存储的报文用于校核、读取生产信息及应答器编号等，车载无源应答器将存储的报文编码（编码可参照上行链路应答器数据编码要求，或自定义编码规则），输出速率为564.48kbps的编码数据，通过数字频率合成器如dds直接进行fsk调制，可采用连续相位fsk调制，已调信号中心频率仍然为27.095mhz，可采用同上行链路应答器数据的频率偏移282.24khz或采用更大频率偏移量易于实现解调降低干扰。
75.用于车载无源应答器的应答器报文读写可参照目前地面无源应答器的报文读写工具设计，可综合地面无源应答器报文读写、车载无源应答器报文读写、双向通信应答器功能收发功能确认、leu功能确认于一体的应答器报文读写工具9；通过发送调制单元915可输出27mhz能量波用于激活现有地面无源应答器，输出27mhz能量波的ask调制信号用于激活和更新地面无源应答器报文，输出4.2mhz的ask调制信号用于激活和更新车载无源应答器报文，输出27mhz的fsk连续调制的下行链路应答器数据用于测试双向通信应答器地面系统的接收通道；通过接收解调单元914接收4.2mhz的上行链路应答器数据用以检测地面无源应答器或双向通信应答器系统地面设备的功能和报文数据正常与否，接收27mhz的下行链路应答器数据用以检测车载无源应答器状态和存储的报文正确与否；天线918融合多种频段天线以及检测天线等；通过发送调制和接收解调单元917和通信单元b检测leu的状态；用户操作终端92可现场编辑报文、执行用户操作指令并显示结果。
76.双向通信应答器可通过自检线圈、自检电路检测上行报文数据的正确性、完整性、发送功率强度等信息；双向通信应答器功能验证可通过便携式应答器收发装置置于其上方，通过地面控制设备、相应双向通信的leu、双向通信应答器、便携式应答器收发装置构成闭环，从而检测地面双向通信应答器系统各设备状态。
77.货运车辆的空气压力传感器可由自带电池供电，客运车辆的压力传感器可由车辆供电或自带电池供电，压力传感器输出信号可为电压、电流、串行通信、无线通信等方式向外提供列车车辆列车管空气压力、制动缸压力信息等，车载无源应答器或信标（包含列尾车载无源应答器或信标）可采集该压力信息，并将压力信息与应答器存储的数据一起编成报
文下发，地面控制设备可获取货运车辆和客运车辆的列车管压力，用以判断车辆折角塞门是否打开，列车管压力是否正常等。
78.货运车辆可预留电池安装空间，安装的电池可向空气压力传感器、车载无源应答器的处理电路、车辆其他传感器如轴温、振动等提供电源；车载无源应答器处理单元可用于车辆电池状态、车辆状态管理，如提示设备电池更换等。
79.本发明的有益效果为：利用leu、双向通信应答器、列首和列尾（列尾为可选）应答器车载天线与btm主机构成车地点式双向通信，通过在轨道沿线成组布置应答器和leu，每个leu管理一个或多个应答器组，将线路划分多个等效闭塞分区，通过车地双向通信交互数据，实现列车定位、列车占用检查和完整性判断，单独构成基于应答器实现车地双向通信的列车运行控制系统，或作为基于无线通信的列车运行控制系统的后备模式，简化轨旁设备；提供列车尾部定位和列车尾管压力采集的方法，并提供列车车辆信息管理以及车辆信息车地交互数据的方法和设备。
80.以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各项权利要求限定。

技术特征：
1.应答器实现列车运行控制相关功能，其特征在于：通过双向通信应答器系统可实现车地双向通信、列车定位及定位校准、股道识别、列车位置自动跟踪、列车占用检查、列车完整性检查、站内精准停车和自动发车对标、列车自动折返控制、可实现列车全程自动驾驶和车站无人值守远程控制，可实现过分相提示、级间或不同信号制式切换提示、进出隧道和鸣笛提示。2.根据权利要求1的应答器实现列车运行控制相关功能，其特征在于：车载应答器收发装置接收应答器上行链路应答器数据，通过获取应答器编号从而获取列车位置，从而进行列车定位、定位校准和股道识别；地面控制设备通过双向通信应答器接收下行链路应答器数据获取列车车次号等信息，通过轨旁leu获取应答器编号或leu编号+应答器通道编号获取列车位置，从而实现列车位置自动追踪、等效闭塞分区占用检查、股道占用识别和列车完整性检查等；双向通信应答器区段，站内可配置改造后的地面无源应答器或/和双向通信应答器用于列车精准定位用于自动停车和自动对标发车；站内股道可布置双向通信应答器或应答器组用于将长股道划分小区段用于股道停放多辆短长度列车；在城市轨道交通站间区间布置双向通信应答器或应答器组将站间区间划分更小的等效闭塞分区，实现更高密度的列车运行控制，站内布置双向通信应答器或应答器组用于精准停车、发车对标、站台门和车门联锁控制等；车载控车设备和地面控制设备通过双向通信应答器系统实现站内无线通信双向匹配，从而实现站内、接近区段和离去区段车地双向无线大容量可靠通信；可根据现场应用条件线路沿线和站内设置信号机，信号机可由地面控制设备直接控制，也可通过轨旁leu来控制，或两者均可控制信号灯通过互切操作实现，可用于车载应答器收发装置上行链路通道故障后转入地面信号灯引导列车运行；地面控制设备或轨旁leu可根据等效闭塞分区占用情况以及站内进路安排进行信号灯点灯控制。3.根据权利要求1的应答器实现列车运行控制相关功能，其特征在于：非机辆模式列车的列车完整性检查由列车本身执行，当列首应答器收发装置通过应答器/应答器组，地面控制设备接收到列首应答器下行链路应答器数据获取车次号、列车完整性状态、车长等信息，车长信息可由地面控制设备自行获取，地面控制设备通过与leu交互数据获取对应车次号的列车位置，地面控制设备识别该应答器前方等效闭塞分区为占用，地面控制设备根据列车列首位置、车长信息和列车完整性状态计算出列车后方等效闭塞分区占用情况，计算出相邻后方列车移动授权目标点，本列车根据移动授权信息控车运行；机辆模式列车的列车完整性由列车自身检查，如车载设备通过列尾设备通过首尾无线通信交互状态实现列车完整性检查，等效闭塞分区检查同非机辆模式列车；机辆模式列车的列车完整性可由地面控制设备检查，列首安装应答器收发装置，可通过列尾设备承载平台配置应答器收发装置或通过列车尾部车辆安装列尾车载无源应答器下发应答器下行链路数据，当列车的列首应答器收发装置通过应答器/应答器组，地面控制设备将该应答器/应答器组前方闭塞分区识别为占用状态，只有当列尾应答器收发装置或列尾车载无源应答器通过该应答器/应答器组，地面控制设备将该应答器或应答器组后方闭塞分区识别为出清空闲状态，从而实现列车完整性状态检查和列车占用检查，自动追踪列车位置，计算出后方列车移动授权，本列车根据移动授权信息控车运行；
等效闭塞分区占用检查可通过逻辑检查手段进一步保证，如按列车运行方向上闭塞分区列车占用、出清的顺序关系对闭塞分区的状态进行逻辑判定。4.根据权利要求1的应答器实现列车运行控制相关功能之不同应答器间兼容措施，其特征在于：在双向通信应答器应用区段，车载应答器收发装置发送下行链路应答器数据，在非双向通信应答器应用区段，车载应答器收发装置发送下行27mhz能量波，兼容现有的地面有源应答器和地面无源应答器工作方式，车载应答器收发装置在两种区段进行下行链路应答器数据发送和能量波发送切换；现有的有源应答器和/或无源应答器应用区段，与双向通信应答器应用区段可物理分开，新建线路地面可采用双向通信应答器系统和改造后的无源应答器，现有铁路可逐步替换，列车在双向通信应答器应用区段与非双向通信应答器应用区段可通过上行链路应答器数据进行提示，边界靠双向通信应答器应用区段处通过双向通信应答器或改造后的无源应答器用以提示切换，边界靠现有的有源应答器/无源应答器应用区段处设置无源应答器用以提示切换，提供正向运行和反向运行的切换提示，车载控车设备根据切换提示自动控制切换；可通过车载控车设备根据线路数据包含应答器工作方式以及列车定位提前预知地面应答器工作方式，在边界合适位置范围进行自动切换；车载应答器收发装置在双向通信应答器应用区段与非双向通信应答器应用区段间切换可由人工在车载控车设备的显示器或物理开关进行选择并确认；车载应答器收发装置通过控制调制信号的输出和不输出，调制信号不输出时可直接控制dds输出27.095mhz信号，经功放直接输出27.095mhz能量波，调制信号输出时即为下行链路应答器数据调制输出，车载应答器收发装置能通过自检线圈、自检电路检测实现闭环控制，可检测下行报文数据的正确性、完整性、发送功率强度等信息，同时可检测能量波频率、发送功率是否正常；双向通信应答器应用区段，地面布置的无源应答器可做修改，修改后的地面无源应答器可通过下行数据链路信号作为能量来源，工作时钟由自身提供如采用快速起振的晶振，即修改后的地面无源应答器能够兼容车载应答器收发装置的下行数据链路提供能量的工作方式，同时兼容现有车载应答器查询装置下行能量波的工作方式；双向通信应答器的上行链路保持与现有一致，即现有车载应答器查询装置能够在双向通信应答器区段接收双向通信应答器和改造后的无源应答器的上行链路应答器数据。5.根据权利要求1的应答器实现列车运行控制相关功能，其特征在于：轨旁leu与地面控制设备之间可通过有线通信方式，也可通过无线通信方式如低轨道卫星通信或lte或5g或gsm-r等减少布线；轨旁leu、应答器、btm设备中执行读写存储器中报文和数据的正确完整性可采用crc校验、ecc校验等方式，数据传输过程的正确完整性由crc校验等编码方法保证；双向通信应答器系统的上行链路应答器数据包含进路和移动授权信息，因此信息具备一定时效性，可通过增加时间信息或接收对象标志信息保证数据的时效性，而双向通信应答器系统下行链路包含列车车次号可用于报文时效性确定。6.应答器实现列车运行控制相关功能和列尾状态检测，其特征在于：列尾应答器收发装置安装于列尾设备承载平台，可用以替代现有的列尾设备，地面控制设备通过列尾应答器收发装置的下行链路应答器数据获取列尾标识、列尾应答器编号、
列尾状态包括列车管尾管压力等，进而实现列车完整性检查、列车位置自动追踪、列车占用检查和列车管尾管压力检查等，且可作为列首应答器收发装置的冗余，车载列控系统可通过与列尾设备通信达到接收列尾应答器收发装置的状态和上行链路应答器数据、发送下行链路应答器数据，列车首尾车载装备可通过首尾通信实现编组的建立和维持；列车尾部车辆可安装列尾车载无源应答器，可用以替代现有的列尾设备，列尾车载无源应答器在通过地面双向通信应答器时，能够将上行链路信号转化为电能，从而激活列尾车载无源应答器发送下行链路应答器数据，下行链路应答器数据为固定数据，可在安装到列车尾部车辆底部前通过无线或有线接口写好数据、或通过便携车载无源应答器读写工具现场更新报文并确认，报文数据可包括车次号、列尾标志、列尾车载无源应答器编号、列尾状态等，地面控制设备通过地面双向通信应答器获取列尾车载无源应答器数据，从而获取列尾位置、状态等，进而实现列车完整性检查、列车位置自动追踪、列车占用检查和列车管尾管压力检查等；机辆模式的客运列车车辆编组较为固定可在列车尾部车辆安装列尾车载无源应答器，但机辆模式的客运列车可在列尾增加不超过两节车厢，增加的车辆中最后面一辆可安装列尾车载无源应答器，用于地面控制设备获取车载列尾无源应答器编号、车次号、列尾标志、列尾状态等，进而实现列车完整性检查、列车位置自动追踪、列车占用检查和列车管尾管压力检查等，机辆模式客运列车的列尾车载无源应答器可由车辆提供电源，下行链路应答器数据可固定；机辆模式列车尾部车辆可以安装两套及多套列尾车载无源应答器作为冗余，列尾车载无源应答器间保持一定水平距离，实现冗余，可通过车辆预留应答器安装位置，安装条件可参照现有无源应答器安装要求，提高现场安装速度降低难度。7.应答器实现列车车辆信息管理，其特征在于：通过列车各车辆安装车载无源应答器或信标，实现列车车辆信息管理以及车辆信息车地交互数据，地面控制设备如铁路货物运输管理系统能获取列车各车辆信息尤其是货运车辆信息，信息可包括货物类型、目的地等，用于货物车辆位置追踪，以及协调货运车辆运输组织和装卸组织等，提高运输组织效率和智能化。8.应答器实现列车运行控制相关功能、列尾检测、车辆信息管理，其特征在于：用于车载无源应答器的应答器报文读写可参照目前地面无源应答器的报文读写工具设计，可综合地面无源应答器报文读写、车载无源应答器报文读写、双向通信应答器功能收发功能确认、leu功能确认于一体的应答器报文读写工具9，通过配置电池实现现场便携式操作；通过发送调制单元915可输出27mhz能量波用于激活现有地面无源应答器，输出27mhz能量波的ask调制信号用于激活和更新地面无源应答器报文，输出4.2mhz的ask调制信号用于激活和更新车载无源应答器报文，输出27mhz的fsk连续调制的下行链路应答器数据用于测试双向通信应答器地面系统的接收通道；通过接收解调单元914接收4.2mhz的上行链路应答器数据用以检测地面无源应答器或双向通信应答器系统地面设备的功能和报文数据正常与否，接收27mhz的下行链路应答器数据用以检测车载无源应答器状态和存储的报文正确与否；天线918融合多种频段天线以及检测天线等；通过发送调制和接收解调单元917和通信单元b检测leu的状态；用户操作终端92可现场编辑报文、执行用户操作指令并显示结果用以确认报文数据是否正确。
9.应答器实现列车运行控制相关功能、列尾检测、车辆信息管理，其特征在于：车载无源应答器可参照现有地面无源应答器设计和安装要求，车载无源应答器可通过将地面双向通信应答器的上行链路信号即中心频率为4.2mhz的fsk调制信号转化为供电电源，车载无源应答器激活后，内部工作时钟由快速起振的晶振提供；车载无源应答器下行链路设计参照双向通信应答器收发装置的下行链路设计，车载无源应答器可采用应答器报文读写工具通过无线或有线通信方式写入报文数据并存储、读取存储的报文用于校核、读取生产信息及应答器编号等，车载无源应答器将存储的报文编码，输出速率为564.48kbps的编码数据，通过数字频率合成器如dds直接进行fsk调制，可采用连续相位fsk调制，已调信号中心频率仍然为27.095mhz，可采用同上行链路应答器数据的频率偏移282.24khz或采用更大频率偏移量易于实现解调降低干扰；车载无源应答器可通过自检线圈、自检电路检测下行链路报文的正确完整性、发送功率等；双向通信应答器可通过自检线圈、自检电路检测上行报文数据的正确性、完整性、发送功率强度等信息；双向通信应答器功能验证可通过便携式应答器收发装置置于其上方，通过地面控制设备、相应双向通信的leu、双向通信应答器、便携式应答器收发装置构成闭环，从而验证地面双向通信应答器系统各设备状态。10.应答器实现列车运行控制相关功能、列尾检测、车辆信息管理，其特征在于：货运车辆的空气压力传感器可由传感器自带电池供电，客运车辆的压力传感器可由车辆供电或传感器自带电池供电，压力传感器输出信号可为电压、电流、串行通信、无线通信等方式向外提供列车车辆列车管空气压力、制动缸压力信息等，车载无源应答器或信标包含列尾车载无源应答器或信标可获取空气压力信息，并将压力信息与应答器数据一起编成报文下发，地面控制设备可获取货运车辆和客运车辆的空气压力信息如列车管压力信息，用以判断车辆折角塞门是否打开，列车管压力是否正常等；货运车辆可预留电池安装空间，安装的电池可向空气压力传感器、车载无源应答器的处理电路、车辆其他传感器如轴温、振动等提供电源；车载无源应答器处理单元可用于车辆电池状态、车辆状态管理，提示设备电池更换。

技术总结
本发明应答器实现列车控制列尾检测、车辆信息管理方法和设备，提出基于双向通信应答器和新型无源应答器实现列车运行控制所需功能如车地双向通信、自动追踪列车位置和列车定位及校准、等效闭塞分区占用逻辑检查、股道识别、区间运行方向和自动闭塞控制、区间和站内信号灯控制、列车完整性检查等，以及兼容现有列控系统包括城市轨道交通系统信号系统采用的无源应答器或信标和有源应答器或信标，提供保障双向数据的时效性和完整性的方法；提供列车尾部定位和列车尾管压力采集的方法；通过列车各车辆安装新型车载应答器或信标，实现列车车辆信息管理以及车辆信息车地交互数据，地面设备获取列车各车辆信息，用于提高运输组织效率。用于提高运输组织效率。用于提高运输组织效率。


技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：陈建明
技术研发日：2022.09.14
技术公布日：2023/4/19