許慶陽,楊 吉,孟景輝,羅依夢(mèng),張茂軒

(中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)研究所,北京 100081)

引言

隨著中國鐵路的快速發(fā)展，由于信息容量高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝靈活、可靠性高等特點(diǎn)，應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)成為我國CTCS-2/3級(jí)高速鐵路列控系統(tǒng)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)備。作為地面應(yīng)答器與車載BTM信息傳輸通道，“A”接口基于近場(chǎng)耦合原理實(shí)現(xiàn)地-車信息傳輸，雖沒有遠(yuǎn)場(chǎng)傳輸?shù)亩鄰剿ヂ?、延遲等問題，但線路環(huán)境(如金屬物、護(hù)輪軌等)、應(yīng)答器表面污染物、空間電磁環(huán)境、列車速度、列車運(yùn)動(dòng)中的振動(dòng)與沖擊等因素都將影響B(tài)TM對(duì)于信息接收的正確性、實(shí)時(shí)性與安全性[1-2]。

國內(nèi)外針對(duì)應(yīng)答器傳輸性能影響因素開展了大量研究。Lü等[3]針對(duì)應(yīng)答器上行鏈路信號(hào)噪聲干擾，提出基于認(rèn)知控制的應(yīng)答器上行鏈路信號(hào)處理方法；BALLGHLLITIL[4]等通過引入4 MHz附近的電池干擾以實(shí)現(xiàn)應(yīng)答器數(shù)據(jù)傳輸過程的抗干擾測(cè)試；趙會(huì)兵，李雪等[5-9]通過實(shí)驗(yàn)仿真，分別分析了高頻信號(hào)、空間環(huán)境介質(zhì)、速度等因素對(duì)應(yīng)答器上行鏈路信號(hào)的影響；李正交等[10]基于可靠性理論分析了列車運(yùn)行速度對(duì)車載BTM接收?qǐng)?bào)文比特?cái)?shù)及誤比特率的影響。上述研究均是基于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的仿真研究，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)答器運(yùn)用環(huán)境復(fù)雜多變，且列車走行屬于動(dòng)態(tài)過程，導(dǎo)致應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)傳輸性能指標(biāo)與靜態(tài)實(shí)驗(yàn)室結(jié)果存在明顯區(qū)別，故需針對(duì)應(yīng)答器實(shí)際運(yùn)用狀態(tài)下的傳輸性能及其影響因素展開研究。

在前人理論研究的基礎(chǔ)上，建立應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)傳輸性能評(píng)估指標(biāo)，并結(jié)合高速綜合檢測(cè)列車應(yīng)答器動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)，定量分析列車運(yùn)行速度、軌道板類型、應(yīng)答器安裝方式等條件對(duì)應(yīng)答器動(dòng)態(tài)傳輸性能指標(biāo)的影響。

1 應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性

應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)是基于電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)地-車通信的點(diǎn)式數(shù)據(jù)高速傳輸系統(tǒng)，主要由地面應(yīng)答器、車載天線、BTM等組成[11]。按照工作原理可將其分為激活層、接收層、解調(diào)層、報(bào)文層4個(gè)流程，各流程工作機(jī)理見表1。

表1 應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)工作流程

應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)地面參考坐標(biāo)系如圖1所示，其中x軸與軌道平行，y軸與軌道垂直在軌道平面上，z軸垂直向上且與軌道平面成90°，原點(diǎn)o位于地面應(yīng)答器電氣中心[12]。

圖1 應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)參考坐標(biāo)系

在實(shí)際運(yùn)用過程中，由于列車車體振動(dòng)導(dǎo)致地面應(yīng)答器與車載天線之間在y軸與z軸的相對(duì)位置發(fā)生隨機(jī)位移，同時(shí)空間雜質(zhì)特性、電磁環(huán)境等也將隨著列車移動(dòng)而發(fā)生變化[13]。地面應(yīng)答器與車載BTM自身具有瞬態(tài)特性，圖2為傳輸系統(tǒng)在接收層動(dòng)態(tài)特性曲線，圖中φd1、φd2分別為環(huán)路電流為Iu1、Iu2時(shí)所需的最小磁場(chǎng)強(qiáng)度。地面應(yīng)答器接收到27 MHz激活信號(hào)后，當(dāng)射頻能量信號(hào)達(dá)到環(huán)路電流Iu1表示的磁場(chǎng)強(qiáng)度φd1時(shí)，地面應(yīng)答器需要TBAL時(shí)間才能完成啟動(dòng)工作，而車載BTM在接收到上行鏈路信號(hào)后同樣需要一定時(shí)間來完成信號(hào)的解調(diào)、譯碼等過程。而列車在高速運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，地面應(yīng)答器與車載BTM天線之間的有效作用時(shí)間將非常短暫，因此，研究應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性對(duì)其高速條件下的適應(yīng)性分析至關(guān)重要[14]。

圖2 應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)接收層動(dòng)態(tài)特性曲線

2 應(yīng)答器動(dòng)態(tài)傳輸性能指標(biāo)

2.1 應(yīng)答器動(dòng)態(tài)檢測(cè)原理

目前，國內(nèi)應(yīng)用搭載于高速綜合檢測(cè)車平臺(tái)的信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)鐵路沿線信號(hào)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行定期檢測(cè)，系統(tǒng)組成見圖3。其中，應(yīng)答器檢測(cè)系統(tǒng)原理與應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)工作原理類似，通過在車底加裝應(yīng)答器檢測(cè)天線不斷向地面發(fā)送能量信號(hào)，地面應(yīng)答器收到能量信號(hào)并被激活后，對(duì)外發(fā)送由報(bào)文信息調(diào)制的射頻信號(hào)；該信號(hào)被車載檢測(cè)天線接收后，經(jīng)諧振放大器形成具有一定幅度的上行鏈路信號(hào)；最后通過應(yīng)答器處理電路進(jìn)行解調(diào)得到上行鏈路信號(hào)的電氣參數(shù)及報(bào)文等信息[15]。

圖3 信號(hào)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

應(yīng)答器動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)包含了上行鏈路信號(hào)多元參數(shù)信息，目前，主要檢測(cè)指標(biāo)包括：上邊頻、下邊頻、中心頻率、信號(hào)振幅、傳輸速率、總比特?cái)?shù)、最大連續(xù)正確比特?cái)?shù)、誤碼率等[16]。

2.2 應(yīng)答器動(dòng)態(tài)傳輸性能指標(biāo)

針對(duì)應(yīng)答器動(dòng)態(tài)傳輸過程，結(jié)合應(yīng)答器動(dòng)態(tài)檢測(cè)多元參數(shù)信息，選取上行鏈路信號(hào)特性、動(dòng)態(tài)作用距離、車載設(shè)備動(dòng)態(tài)接收能力以及抗干擾性能4個(gè)指標(biāo)，建立應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)傳輸性能指標(biāo)體系，如圖4所示。

圖4 應(yīng)答器動(dòng)態(tài)傳輸性能指標(biāo)體系

(1)上行鏈路信號(hào)特性

上行鏈路信號(hào)特性是指動(dòng)態(tài)條件下，車載BTM接收到來自地面應(yīng)答器的上行鏈路信號(hào)的特征，可在一定程度上反映地面應(yīng)答器的運(yùn)用狀態(tài)。上行鏈路信號(hào)特性用中心頻率fC、傳輸速率VB描述。

(2)動(dòng)態(tài)作用距離

動(dòng)態(tài)作用距離是指動(dòng)態(tài)運(yùn)行條件下，車載BTM天線與地面應(yīng)答器沿x軸方向在應(yīng)答器的主瓣接觸區(qū)域內(nèi)的有效作用長(zhǎng)度。可用作用距離LD描述。

(3)車載設(shè)備動(dòng)態(tài)接受能力

車載設(shè)備動(dòng)態(tài)接受能力是指動(dòng)態(tài)工作條件下，車載BTM接收到地面應(yīng)答器的上行鏈路信號(hào)后，BTM解調(diào)層輸出的應(yīng)答器報(bào)文碼元質(zhì)量，能反映車載設(shè)備的運(yùn)用狀態(tài)，可用不同速度級(jí)下車載設(shè)備接收總比特?cái)?shù)以及有效率η來描述。

(4)抗干擾性能

抗干擾性能是指動(dòng)態(tài)條件下，應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)對(duì)外界電磁環(huán)境、空間雜質(zhì)等因素的容忍能力，可用誤碼率ω來描述。

各參數(shù)的定義與表示見表2。

表2 應(yīng)答器動(dòng)態(tài)傳輸性能指標(biāo)定義與含義

3 應(yīng)答器動(dòng)態(tài)傳輸性能影響因素分析

3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

以某線路2019年實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)為例，該線路全線共計(jì)6 000余個(gè)應(yīng)答器，涵蓋CRTSⅠ型、CRTSⅡ型兩種軌道板工況，正線應(yīng)答器安裝方式有橫向與縱向兩種，全年累計(jì)檢測(cè)數(shù)據(jù)量達(dá)10萬余條。

由于應(yīng)答器的間歇性傳輸本質(zhì)，實(shí)際的上行鏈路信號(hào)中會(huì)不可避免地混雜脈沖噪聲，這會(huì)嚴(yán)重造成上行鏈路信號(hào)中電氣參數(shù)發(fā)生較為強(qiáng)烈的波動(dòng)并產(chǎn)生無效的異常值。因此，需對(duì)鐵路現(xiàn)場(chǎng)采集的上行鏈路信號(hào)電氣參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以剔除數(shù)據(jù)中的異常值。

四分位差(Interquartile Range，IQR)是上四分位數(shù)(Q3，即位于75%)與下四分位數(shù)(Q1，即位于25%)的差，四分位差計(jì)算公式為

IQR=Q3-Q1

(1)

IQR反映了中間50%數(shù)據(jù)的離散程度，其數(shù)值越小，說明中間的數(shù)據(jù)越集中；數(shù)值越大，說明中間的數(shù)據(jù)越分散。IQR不受極值的影響。此外，由于中位數(shù)處于數(shù)據(jù)的中間位置，因此，IQR在一定程度上也反映了中位數(shù)對(duì)一組數(shù)據(jù)的代表程度。利用IQR可計(jì)算出上述各應(yīng)答器上行鏈路信號(hào)參數(shù)的正常數(shù)據(jù)范圍，即[Q1-1.5IQR，Q3+1.5IQR]。

根據(jù)各參數(shù)的正常數(shù)據(jù)范圍，可同時(shí)有效地剔除大異常值和小異常值。

3.2 基于統(tǒng)計(jì)理論的應(yīng)答器動(dòng)態(tài)檢測(cè)結(jié)果分析

對(duì)應(yīng)答器實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行異常值剔除處理后，需進(jìn)一步研究列車運(yùn)行速度、軌道板類型、地面應(yīng)答器安裝方式等不同條件下應(yīng)答器動(dòng)態(tài)傳輸性能指標(biāo)的變化規(guī)律，從而分析應(yīng)答器動(dòng)態(tài)傳輸性能的影響因素。

由于檢測(cè)數(shù)據(jù)規(guī)模較大且離散，故采用統(tǒng)計(jì)理論知識(shí)進(jìn)行分析。方差分析用于2個(gè)及2個(gè)以上樣本均數(shù)差別的顯著性檢驗(yàn)。常用的單因素方差分析需滿足以下條件：①所有樣本均來自于正態(tài)總體；②正態(tài)總體具有相同的方差；③所有觀測(cè)值相互獨(dú)立，即獨(dú)立抽樣。但對(duì)誤碼率、有效率等動(dòng)態(tài)指標(biāo)而言，其檢測(cè)結(jié)果不符合正態(tài)分布，導(dǎo)致其不滿足參數(shù)方差分析的基本假定，故針對(duì)應(yīng)答器動(dòng)態(tài)檢測(cè)指標(biāo)采用基于秩的非參數(shù)檢驗(yàn)進(jìn)行方差分析。具體實(shí)現(xiàn)如下。

(1)檢驗(yàn)假設(shè)：k個(gè)獨(dú)立樣本來自于相同的總體，當(dāng)假設(shè)成立，且樣本容量足夠大時(shí)，檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量H近似服從自由度為k-1的χ2分布，即

(2)

(3)反之，原假設(shè)成立。

對(duì)于應(yīng)答器動(dòng)態(tài)傳輸性能影響因素而言，則分別假設(shè)速度、軌道板類型、安裝方式等因素對(duì)應(yīng)答器動(dòng)態(tài)傳輸性能指標(biāo)參數(shù)無顯著影響，取顯著性水平α=0.05，獲得不同參數(shù)指標(biāo)在不同影響因素下的檢驗(yàn)p值，若檢驗(yàn)p≤α，則拒絕原假設(shè)，即上述因素對(duì)應(yīng)答器動(dòng)態(tài)評(píng)估指標(biāo)有顯著影響，反之接收原假設(shè)。同時(shí)，結(jié)合各參數(shù)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)值展開具體分析，具體如下。

①列車運(yùn)行速度

圖5為100 km/h±5 km/h、120 km/h±5 km/h、140 km/h±5 km/h、…、300 km/h±5 km/h幾個(gè)等級(jí)速度下，應(yīng)答器動(dòng)態(tài)傳輸性能參數(shù)指標(biāo)均值的變化規(guī)律，表3為速度對(duì)各動(dòng)態(tài)評(píng)估指標(biāo)非參數(shù)檢驗(yàn)p值結(jié)果?？梢园l(fā)現(xiàn)，作用距離、接收總比特?cái)?shù)、誤碼率及有效率的檢驗(yàn)p值小于0.05，說明速度對(duì)上述動(dòng)態(tài)評(píng)估指標(biāo)有顯著影響。結(jié)合各指標(biāo)統(tǒng)計(jì)值發(fā)現(xiàn)，隨著列車運(yùn)行速度的提高，車載BTM接收比特的有效率略有增長(zhǎng)，而車載設(shè)備接收總比特?cái)?shù)、車地動(dòng)態(tài)作用距離及誤碼率則呈下降趨勢(shì)。車載設(shè)備接收總比特?cái)?shù)與列車運(yùn)行速度成反比，因此，列車運(yùn)行速度升高時(shí)接收到的總比特?cái)?shù)下降。同時(shí)，中心頻率與傳輸速率基本變化不大，說明車速對(duì)上行鏈路信號(hào)特性無明顯影響。

圖5 應(yīng)答器動(dòng)態(tài)傳輸性能參數(shù)與列車運(yùn)行速度關(guān)系

表3 不同速度下應(yīng)答器動(dòng)態(tài)評(píng)估指標(biāo)檢驗(yàn)p值

②軌道板類型

分別選取兩種類型軌道板工況下的50組應(yīng)答器檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析與統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見圖6、圖7及表4、表5。其中，圖7為300 km/h速度下車載設(shè)備接收?qǐng)?bào)文幀數(shù)分布情況?？梢园l(fā)現(xiàn)，速度300 km/h下接收比特?cái)?shù)的檢驗(yàn)p值小于0.05，說明不同類型軌道板對(duì)該指標(biāo)有顯著影響。結(jié)合各評(píng)估指標(biāo)統(tǒng)計(jì)值可以發(fā)現(xiàn)，不同類型軌道板的應(yīng)答器上行鏈路信號(hào)特性指標(biāo)、動(dòng)態(tài)作用距離及誤碼率無明顯區(qū)別，但在車載設(shè)備動(dòng)態(tài)接受性能上有明顯差別。相較于Ⅰ型軌道板，Ⅱ型軌道板在速度300 km/h下接收到4幀報(bào)文的概率約為13%，遠(yuǎn)大于Ⅰ型軌道板，說明在更高時(shí)速條件下，Ⅱ型軌道板的應(yīng)答器報(bào)文數(shù)據(jù)接收性能更強(qiáng)。

圖6 不同軌道板應(yīng)答器動(dòng)態(tài)傳輸性能指標(biāo)參數(shù)對(duì)比結(jié)果

圖7 300 km/h不同軌道板應(yīng)答器接收?qǐng)?bào)文幀數(shù)統(tǒng)計(jì)

③應(yīng)答器安裝方式

圖8及表4、表5分別為兩種安裝方式下動(dòng)態(tài)評(píng)估指標(biāo)檢驗(yàn)p值和統(tǒng)計(jì)結(jié)果?？梢园l(fā)現(xiàn)，作用距離及300 km/h下接收比特?cái)?shù)的檢驗(yàn)p值小于0.05，說明不同安裝方式對(duì)上述指標(biāo)有顯著影響。結(jié)合統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，縱向安裝方式下應(yīng)答器動(dòng)態(tài)作用距離及車載設(shè)備在速度300 km/h下接收總比特?cái)?shù)均優(yōu)于橫向安裝方式，而上行鏈路信號(hào)特性指標(biāo)、誤碼率等結(jié)果相差不大，說明縱向安裝方式下，車載設(shè)備接收能力不會(huì)因車體振動(dòng)產(chǎn)生明顯異常。

圖8 不同安裝方式應(yīng)答器動(dòng)態(tài)傳輸性能指標(biāo)參數(shù)對(duì)比結(jié)果

表4 不同因素下應(yīng)答器動(dòng)態(tài)評(píng)估指標(biāo)檢驗(yàn)p值

表5 不同因素應(yīng)答器動(dòng)態(tài)評(píng)估指標(biāo)平均值

3.3 影響因素分析

結(jié)合動(dòng)態(tài)檢測(cè)結(jié)果，從作用機(jī)理、列車動(dòng)態(tài)運(yùn)行特點(diǎn)等角度對(duì)上述影響因素進(jìn)行深入分析。

(1)列車運(yùn)行速度

應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)在列車動(dòng)態(tài)運(yùn)行條件下，由于列車速度造成的影響主要體現(xiàn)在兩方面：①由于多普勒效應(yīng)將引起信號(hào)頻率與相位的抖動(dòng)；②車載天線與地面應(yīng)答器在y軸與z軸的相對(duì)位置會(huì)隨著車體的振動(dòng)而發(fā)生隨機(jī)位移，且隨著列車運(yùn)行速度增加，隨機(jī)位移相對(duì)會(huì)增大。

結(jié)合動(dòng)態(tài)檢測(cè)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，列車運(yùn)行速度對(duì)車載設(shè)備接收到的比特?cái)?shù)及作用距離有一定影響，而對(duì)上行鏈路信號(hào)特性無明顯影響。

通過理論分析可知，當(dāng)列車的最大運(yùn)行速度為500 km/h時(shí)，由于多普勒效應(yīng)引起上行鏈路信號(hào)載頻誤差僅為1.2 Hz左右，遠(yuǎn)小于系統(tǒng)允許的頻率誤差200 kHz[7]。且車載BTM在設(shè)計(jì)之初預(yù)留了足夠的解調(diào)帶寬，多普勒效應(yīng)引起的信號(hào)頻率誤差僅為最大允許載頻誤差的百萬分之六。對(duì)于傳輸速率，其與地面應(yīng)答器特性有關(guān)，與列車速度及y/z軸相對(duì)位移關(guān)系不大，故列車運(yùn)行速度對(duì)應(yīng)答器上行鏈路信號(hào)特性無明顯影響。

隨著列車運(yùn)行速度的增加，車體振動(dòng)幅度變大，車地之間有效作用時(shí)間減少，車載BTM接收總比特?cái)?shù)隨之下降。傳輸系統(tǒng)作用時(shí)間的減少會(huì)相對(duì)降低外界干擾的概率，故誤碼率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。而車體振動(dòng)幅度的增大，會(huì)引起傳輸系統(tǒng)的俯仰角和傾斜角偏差增大，最終導(dǎo)致有效作用距離減小[6]。

(2)軌道板類型

軌道板安裝于地面應(yīng)答器下方小于210 mm的縱向范圍內(nèi)，由橫縱向鋼筋網(wǎng)和混凝土澆筑而成，其橫向、縱向鋼筋網(wǎng)之間形成的閉合回路屬于應(yīng)答器無金屬空間區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)體介質(zhì)，勢(shì)必會(huì)對(duì)應(yīng)答器上行鏈路信號(hào)造成影響[18]。軌道板類型對(duì)應(yīng)答器動(dòng)態(tài)傳輸?shù)挠绊懼饕w現(xiàn)在兩方面：①由于軌道板類型不同，導(dǎo)致列車運(yùn)行平穩(wěn)性有差異，進(jìn)而影響車載天線與地面應(yīng)答器在y軸與z軸的隨機(jī)位移；②軌道板內(nèi)部鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不同，對(duì)應(yīng)答器上行鏈路信號(hào)傳輸?shù)挠绊懸矔?huì)有一定差異。

結(jié)合動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩種軌道板在300 km/h速度下報(bào)文接收性能有明顯差異，而其他參數(shù)并無明顯區(qū)別。

圖9為兩種工況下車體橫向加速度和垂向加速度對(duì)比結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，二者加速度雖在個(gè)別區(qū)段有一定差異，但整體基本保持在0.1 m/s2以內(nèi)，說明兩種軌道板工況下，列車運(yùn)行平穩(wěn)性無明顯差異，不會(huì)導(dǎo)致應(yīng)答器報(bào)文接收性能的差異，進(jìn)而可以確定導(dǎo)致應(yīng)答器報(bào)文接收性能差異的原因是，由于不同軌道板其鋼筋結(jié)構(gòu)、密度以及鋼筋網(wǎng)連接絕緣處理不同，產(chǎn)生的回路電流會(huì)有差異，從而造成應(yīng)答器傳輸性能的差異。

圖9 不同軌道板車體振動(dòng)加速度對(duì)比結(jié)果

(3)應(yīng)答器安裝方式

列車在高速運(yùn)行條件下，應(yīng)答器與天線之間的作用時(shí)間非常短暫[17]，延長(zhǎng)作用距離理論上更有利于車地信息傳輸。一般地面應(yīng)答器有橫向、縱向兩種安裝方式，不同安裝方式對(duì)應(yīng)答器動(dòng)態(tài)傳輸?shù)挠绊懼饕w現(xiàn)在兩個(gè)方面：①不同安裝方式下，車載天線與地面應(yīng)答器在x軸方向上的作用時(shí)間有差異，進(jìn)而影響傳輸系統(tǒng)有效作用距離；②相較于橫向安裝，縱向安裝方式下，車載BTM與地面應(yīng)答器沿y軸作用距離減少，更可能受到列車車體橫向偏移的影響。

結(jié)合動(dòng)態(tài)檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，地面應(yīng)答器安裝方式主要影響車地動(dòng)態(tài)作用距離，對(duì)其他參數(shù)無明顯影響。根據(jù)文獻(xiàn)[19-20]可知，在速度350 km/h下，考慮軌道不平順、曲線超高等極端條件下，列車車體的橫向動(dòng)態(tài)偏移量值約為22.7 mm；而根據(jù)文獻(xiàn)[21]理論仿真可知，當(dāng)車載感應(yīng)天線在y軸上的平移距離不足234 mm時(shí)，應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)磁通量大小無明顯變化。因此，可推斷列車在高速運(yùn)行情況下，車體橫向偏移對(duì)傳輸系統(tǒng)的影響可忽略不計(jì)，進(jìn)而不影響應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)的參數(shù)指標(biāo)。所以，縱向安裝方式可有效提高應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)作用距離，同時(shí)不會(huì)因車體橫向偏移導(dǎo)致動(dòng)態(tài)傳輸性能出現(xiàn)明顯異常。

4 結(jié)論

通過對(duì)應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)作用過程進(jìn)行分析，結(jié)合動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)建立應(yīng)答器動(dòng)態(tài)特性評(píng)估指標(biāo)，采用方差分析及統(tǒng)計(jì)理論知識(shí)等方法，分析速度、軌道板類型、應(yīng)答器安裝方式等因素對(duì)應(yīng)答器動(dòng)態(tài)傳輸性能指標(biāo)的影響，得到如下結(jié)論。

(1)列車運(yùn)行速度增大，車載設(shè)備接收比特?cái)?shù)及應(yīng)答器動(dòng)態(tài)作用距離會(huì)隨之下降，但上行鏈路信號(hào)特性不會(huì)產(chǎn)生明顯影響。

(2)不同類型軌道板由于內(nèi)部鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)的差異，會(huì)對(duì)應(yīng)答器動(dòng)態(tài)傳輸產(chǎn)生不同的影響。相較于CRTSⅠ型軌道板，CRTSⅡ型軌道板條件下車載BTM接收到的完整報(bào)文幀數(shù)更多，應(yīng)答器報(bào)文數(shù)據(jù)接收性能更強(qiáng)。

(3)應(yīng)答器動(dòng)態(tài)作用距離在縱向安裝條件下，比橫向安裝平均大7～10 cm，且在既有350 km/h速度等級(jí)下，不會(huì)因列車振動(dòng)而導(dǎo)致上行鏈路信號(hào)特性、抗干擾能力等發(fā)生異常變化。因此，采用縱向安裝方式的應(yīng)答器在既有350 km/h速度等級(jí)下報(bào)文接收性能優(yōu)于橫向安裝方式。