铁路综合无线通信设备读本

第四章 CIR的组成及主要功能
CIR是“机车综合无线通信设备”的简称，它是新一代的铁路无线通信车载设备，不但具备既有铁路无线列调机车电台的全部业务功能，还能够提供提速铁路无线调度命令接受、车次号校核、列尾风压查询等新业务功能，更是高速铁路GSM-R无线通信系统不可或缺的一员。

本章将对CIR设备的构成及功能进行详细介绍。

第一节机车无线通信概述
机车无线通信包括话音、数据等业务，随着通信技术的发展和业务需求的不断增加，机车无线通信的内容也得到了完善与发展，并形成了机车综合无线通信平台。

根据实际运用需求，机车综合无线通信设备的功能覆盖450MHz调度通信系统、800MHz列尾和列车安全预警系统、GSM-R数字移动通信系统、高速数据传输等。

第二节机车综合无线通信设备的构成
CIR由主机、操作显示终端（以下简称MMI）、送（受）话器、扬声器、打印终端、连接电缆、天馈单元及机车数据采集编码器等构成。

设备构成原理框图见图4-1。

MMI包括显示器、送受话器、扬声器、按键、外部接口等。

主机包括机柜（含子架）、总线板、主控单元、电源单元、后备电源（蓄电池）单元、GPS单元、GSM-R话音单元、GSM-R数据单元、高速数据单元、记录单元、天馈单元、接口单元、450MHz机车电台单元（450MHz 调度命令单元）、800MHz列尾和列车安全预警车载电台（简称800MHz车载电台）单元等，各组成部分模块化，可根据功能要求进行模块配置。

其中450MHz机车电台、800MHz车载电台、天馈等单元安置在机柜内或单独放置。

图4-1 设备构成原理框图
一、主机
CIR包括机柜、A子架、B子架。

A子架包括主控单元、电源单元、电池单元、卫星定位单元、GSM-R话音单元、GSM-R数据单元、高速数据单元、记录单元；B子架包括接口单元、450MHz机车电台单元、800MHz列尾和列车安全预警车载电台（简称800MHz车载电台）单元等，子架内各单元装配位置见图4-2。

图4-2 主机各单元装配示意图
受安装条件限制时450MHz 机车电台、800MHz 车载电台等单元可外置接入B 子架。

二、MMI
MMI 包括5.7寸显示屏、按键、外部接口。

MMI 外观示意图见图4-3。

图4-3 MMI 外观示意图
三、CIR 主机各单元的模块配置要求
CIR 设备可根据通信业务需求选配相应的单元模块，模块配置应符合表4-3规定。

表4-3 单元模块选配表
注：标“√”表示对应通信类型必须配置的单元模块。

通信类型 模块配置 GSM-R 通信 450MHz 通信 高速数据 通信 列车安全 预警 机柜 √ √ √
√ 主控单元 √ √ √
√ 接口单元 √ √ √
√ 卫星定位单元 √ √
GSM-R 话音单元 √ GSM-R 数据单元 √ 高速数据单元 √ 450MHz 机车电台单元 √ 记录单元 √ √ √ 电源单元 √ √ √ √ 电池单元 √ 800MHz 车载电台单元 √
第三节机车综合无线通信设备的主要功能
CIR设备根据功能模块的选配情况可实现不同机车设备功能。

一、整机功能
1、具有450MHz通用式机车电台的调度通信功能。

2、具有450MHz通用式机车电台承载的列车尾部风压、无线车次号、调度命令等数据信息的传输功能。

3、具有GSM-R调度通信功能。

4、具有GSM-R通用数据传输功能，根据承载业务的需要提供GPRS 或电路方式数据传输链路。

5、具有《800MHz列尾和列车安全预警系统主要技术条件（暂行）》中规定的车载电台的功能。

6、具有无线宽带数据传输功能。

7、具有工作模式自动、手动转换功能和语音提示功能。

8、具有上、下行线路分别设定工作模式转换点的功能。

9、根据卫星定位信息无法确定唯一的运行线路时，具有提示并手动选择运行线路的功能。

10、卫星定位单元失效时，具有手动转换工作模式和选择运行线路的功能。

11、具有输出卫星定位原始信息、公用位置信息的功能。

12、MMI具有调度通信、通用数据传输所需的操作、状态显示以及语音提示功能。

13、具有主、副MMI之间通话功能。

14、具有话音、数据业务和状态信息记录及转储功能。

15、具有整机自检功能和故障定位功能（故障定位到单元模块），包括450MHz机车电台单元、800MHz车载电台单元、GSM-R话音单元、GSM-R数据单元、记录单元、卫星定位单元、MMI、机车数据采集编码器、电池单元，并可将自检结果发送到库检设备。

16、具有人工系统复位功能。

复位重启后自动进入原注册状态。

17、主机关机时，具有电池单元放电电压检测功能。

二、各单元模块功能
1、CIR主机
CIR主机是GSM-R机车综合无线通信设备的设备核心，其主要承担工作包括：其他组件的设备供电，数据信息处理，信息传递，对外数据传送接收等。

其工作分别由其内部各类模块分担完成。

主要内部模块功能及工作原理见下：
（1）450MHz单元模块
450MHz单元在主控单元的控制下完成450MHz调度通信所规定的机车电台功能及承载的数据传输功能。

（2）800MHz单元模块
800MHz机车电台单元具有向KLW查询列车尾部风压和控制KLW排风制动的功能、具有发送和接收列车防护报警信息功能等。

（3）GSM-R话音单元模块
GSM-R话音单元在主控单元的控制下完成GSM-R话音调度通信功能和功能号注册注销功能。

（4）GSM-R数据单元模块
GSM-R数据单元在主控单元的控制下完成数据信息的接收和发送。

（5）GPS单元模块
GPS单元能输出公用GPS信息和原始GPS信息。

为CIR的各单元提供公用位置信息和时钟信息，其中时钟信息作为设备的标准时钟，设备的时钟校准周期不大于10分钟。

（7）电源及电池单元模块
电源及电池单元由DC－DC电源模块、掉电检测电路和蓄电池（电池单元）组成。

用于CIR主机电源的电压转换，断电切换等功能。

当CIR设备得到正常供电时，电源单元通过电压转换功能，将供电电压转换成CIR主机内其他模块所需电压值，提供所需电源。

当设备断电时，主控制单元会通过掉电检测电路，自动切换到
蓄电池（电池单元）供电，并完成机车功能号、车次功能号注销和网络注销。

注销完成后自动切断所有电源，完成设备关机。

（8）记录单元模块
记录单元具有对话音、承载业务信息及操作过程进行记录存储、话音回放的功能。

记录单元有两种版本，V1.0采用CF卡存储，V2.0采用内置FLASH存储。

V1.0记录单元需使用CF卡读卡器将数据导入计算机；V2.0记录单元需将数据下载到U盘后，再将U盘数据导入计算机。

导入计算机后，通过配套记录单元解析软件进行分析，可以回放录音、查看通话记录、查看调度命令信息等。

（9）主控单元模块
主控单元则由CPU处理器、音频电路、控制电路共同组成。

实现对各功能单元的控制及主要信息的存储。

（10）接口单元模块
接口单元用于外部设备或系统地连接，包含800MHz报警按钮、两个MMI接口、外置450MHz通用机车电台接口、外置450MHz DMIS 接口、TDCS信息接口、外置800MHz机车电台接口、电源接口、录音接口、数据输出1接口、数据输出2接口、5个通用数据接口（注：数据4接口用于连接外置800MHz机车电台）。

2、MMI（人机操作界面）
人机操作界面是GSM-R机车综合无线通信设备与运营维护人员的交流平台，其主要承担工作有信息显示，人机信息交流，控制操作传输等。

其组件包括打印终端、扬声器、MMI操作终端、送受话器。

功能及工作原理见下：
⑴MMI操作终端
MMI操作终端提供人机信息交互提示和操作，包含调度命令信息的查询和打印、话音调度通信呼入呼出、音量调节、列尾相关功能操作。

按键具有背光功能，方便夜间使用。

该设备根据机车情况，配置1-2套。

⑵扬声器
扬声器可根据工程实际应用要求确定采用内置或外置安装方式，采用内置安装方式时，将扬声器嵌入MMI内部；采用外置安装方式时，将扬声器与打印机进行组合安装。

扬声器用于设备语音信息输出。

⑶送受话器
送受话器分为通用式和紧凑式两种。

用于话音通话时信号的输入与输出。

现阶段主流采用紧凑式。

⑷打印终端
打印终端在MMI的控制下打印输出纸质调度命令等信息。

3、天馈设备
天馈设备是GSM-R机车综合无线通信设备与铁路GSM-R系统信息传递的接口，其主要承担工作包括信息传输，与GSM-R其他系统数据交换等，是设备对外窗口。

其组件包括多频段合路器、不同频段的机车天线及连接电缆等。

功能及工作原理见下：
（1）多频段合路器
多频段合路器为射频信号合路设备，主要用于CIR主机各类型及频段射频信号的合路，以减少机车车顶天线数量的目的。

该设备根据现场应用情况选择使用。

WTZJ-I型GSM-R机车综合无线通信设备常规情况下选择配置DHL-IV型三合一多频段合路器。

如图4-4所示。

图4-4 多频段合路器
DHL-IV型三合一多频段合路器可将900MHz信号、450MHz信号及800MHz信号三种不同频段信号的合路，合路后将原有3根不同频段的机车天线取消，采用1根多频段机车天线收发此三种信号。

下图是其中一种添加了多频段合路器的连接方式：图中显示三合路器为
DHL-IV型三合路器。

（2）机车天线
机车天线为射频信号发送接收设备，其主要用于GSM-R机车综合无线通信设备的发送与接收，和铁路整体的GSM-R系统建立联络。

该设备根据现场应用情况选择不同型号使用。

一般分为450MHz机车天线、800MHz机车天线、组合天线、合路天线、900MHz语音/数据天线，GPS天线等。

实物请参阅图4-5。

图4-5 机车天线
（3）连接电缆
连接电缆是GSM-R机车综合无线通信设备各组件之间或对外的信号传导媒介，通过连接电缆互通信息或供电。

其中例如CIR主机与MMI；CIR主机与机车天线；MMI与打印机；CIR主机与TAX箱等均采用连接电缆连接。

第四节机车综合无线通信设备的业务功能
一、450MHz列车无线调度通信
450MHz列车无线调度通信系统包括调度总机、车站电台、机车电台、便携台以及区间设备、配套的检测设备等，可满足车站值班员、助理值班员、司机、车长、调度员之间的话音通信。

1、调度员可对区段内所有机车进行呼叫、通话，并发布通告。

（仅B制式）
2、调度员选站呼叫司机并通话。

3、司机呼叫调度员并通话。

4、车站台、机车台、便携台之间呼叫并通话，也可采用话音直接呼叫便携台。

5、机车台、车站台和调度设备之间具有双向数据传输功能。

6、调度员与司机间通话时应具有越区切换功能。

（仅B制式）
7、机车出入库自动检测功能。

二、GSM-R调度通信
GSM-R调度通信系统主要由网络交换子系统、基站子系统、操作支持子系统、固定用户接入交换机FAS、调度台、车站台、机车综合通信设备CIR、作业手持台OPH及其他固定终端等构成。

GSM-R调度通信系统业务包括列车调度通信、货运调度通信、牵引变电调度通信、其他调度及专用通信、站场通信、应急通信、施工养护通信和道口通信等。

呼叫采用功能寻址、位置寻址、ISDN、MSISDN 方式。

呼叫方式有个呼、组呼、广播、紧急呼叫。

呼叫级别有0-4级。

1、个别呼叫
（1）移动终端按MSISDN号码呼叫移动终端
（2）移动终端按功能寻址呼叫移动终端
（3）移动终端按ISDN号码寻址呼叫固定终端
（4）移动终端按位置寻址(短号码)呼叫固定终端
（5）固定终端按MSISDN号码呼叫移动终端
（6）固定终端按功能寻址呼叫移动终端
2、组呼
（1）移动终端发起组呼
（2）固定终端发起组呼
（3）GSM-R广播
（4）紧急呼叫
三、GSM-R通用数据传输
（一）GSM-R调度命令无线传输
GSM-R调度命令无线传输系统由GSM-R数字移动通信网、GSM-R
机车综合通信设备（含操作显示终端、打印终端）、DMIS设备等组成。

采用GPRS方式传输数据。

1、建立机车号与IP地址对应关系,并将车次号信息送对应DMIS。

2、发送调度命令、行车凭证
调度员（车站值班员）在DMIS行车调度台（车站值班员终端）编辑调度命令并发送。

DMIS根据调度命令中的机车号查找对应的目的IP地址并将调度命令发送。

操作显示终端接收调度命令后，发送自动确认，同时显示调度命令并发出阅读提示音。

司机进行签收。

司机根据需要，可以按“打印”键打印调度命令。

命令信息为多包时只在收齐一个完整命令后进行显示、发出阅读提示音。

DMIS接收到自动确认、签收时在调度命令发送方显示。

3、发送调车请求
司机根据调车通知单需要进行调车作业时，在操作显示终端上按“调车请求”键，操作显示终端则将调车请求信息按照当前目的IP 地址发送给CTC。

CTC接收到请求信息后自动发送确认信息，操作显示终端收到调车请求确认信息则在MMI上显示接收到的确认信息。

4、传送列车接车进路预告信息
列车在前方车站通过出站信号机后，本站接车进路一旦排定，则DMIS将本站列车进路预告信息进行发送，发送的目的IP地址由DMIS 按照机车号进行自动查找。

列车接车或通过进路发生变更时，立即向列车发送已变更的列车接车进路预告信息。

5、向辖区内所有列车发送调度命令
DMIS需要向辖区内所有列车发送调度命令时，DMIS对区间内所有列车按机车号查找目的IP地址，按数据格式要求分别打包发送。

6、向在规定时间内通过某站的所有列车发送调度命令
DMIS需要向在规定时间内通过某站的所有列车发送调度命令时，当列车离开前方站后将调度命令按数据格式要求进行打包发送。

（二）GSM-R无线车次号传输
GSM-R无线车次号传输系统由GSM-R数字移动通信网、监控数据采集处理装置、GSM-R机车综合通信设备、DMIS/CTC设备等组成。

采用GPRS方式传输数据。

1、参数设置
采集处理装置在安装前需要进行归属目的IP地址的设置。

2、及车次号传送目的地址的处理
在运行过程中，利用机车综合通信设备提供的GPS位置信息查找对应DMIS的IP地址。

3、车次号发
采集处理装置接收机车安全信息综合监测装置广播的信息并对信息进行实时分析，数据内容符合以下条件之一时则通过GSM-R机车综合通信设备发送一次车次号信息。

（1）列车进入新的闭塞分区、进站、出站。

（2）在非监控状态下速度由0变为5Km/h。

（3）司机操作运行记录器开车键时。

（4）列车停稳时采集处理装置向CTC发送一次列车停稳信息。

（三）GSM-R列车尾部风压传输
GSM-R列车尾部风压传输由GSM-R网络、安装在列车尾部的列尾装置主机和安装在机车上的GSM-R机车综合通信设备组成。

采用GPRS 方式传输数据。

1、机车综合通信设备能与列尾主机之间建立和拆除唯一对应关系。

2、具有尾部风压查询功能。

3、具有电池欠压、主风管风压不正常告警功能。

4、具有控制列尾主机排风制动的功能。

5、具有语音和数字显示、信息记录功能。

（四）800MHz 列尾和列车安全预警
800MHz 列尾和列车安全预警系统由车载电台，道口预警设备，袖珍式预警器，便携式预警器，列尾安全防护装置（含列尾主机及列尾司机控制盒）、监控装置适配器。

1、车载电台具有广播列车车次、运行速度、位置及时间等列车运行信息的功能。

2、车载电台具有向上、下行列车发出二次事故防护预警信息的功能。

3、道口预警设备具有接收列车接近预警信息及向列车发出道口障碍预警信息的功能。

4、列车预警器具有接收列车接近预警信息的功能。

5、系统具有查询尾部风压、排风和接收欠压报警信息等功能。

6、系统设备具有记录和存储收发预警信息的功能。

第五节 WTZJ-I 型机车综合无线通信设备简介
WTZJ-I 型GSM-R 机车综合无线通信设备是由上海铁路通信有限公司制造，设备由操作显示终端（以下简称MMI ）、CIR 主机、打印终端、连接电缆、天线、多频段合路器、射频馈线等组件构成。

WTZJ-I 型GSM-R 机车综合无线通信设备主设备实物图见图4-6。

图4-6 GSM-R 机车综合无线通信设备
CIR主机根据功能及设计组成，可分为：总线板、主控单元、接口单元、电源单元、后备电源（蓄电池）单元、GPS单元、GSM-R话音单元、GSM-R数据单元、高速数据单元、记录单元、天馈单元、450MHz 机车电台单元（450MHz单元）、800MHz列尾和列车安全预警车载电台单元（简称800MHz单元）等。

各组成部分模块化，可根据功能要求进行模块配置。

一、WTZJ-I型机车无线综合平台主机整机框图如图4-7所示
图4-7 GSM-R机车无线综合平台主机整机框图
图4-8 GSM-R机车无线综合平台主机线缆连接图
图4-9 GSM-R机车无线综合平台MMI线缆连接图
图4-10 GSM-R机车无线综合平台打印机线缆连接图。