TG400机车重联感应通讯无线数传电台系统方案
机车信息无线传输系统的设计与实现的开题报告
机车信息无线传输系统的设计与实现的开题报告一、选题背景铁路通信系统是铁路运输的重要组成部分，其安全和稳定性对运输业务的顺畅进行和旅客的安全保障具有重要意义。
随着信息技术的发展，如何将其运用于铁路通信系统中，成为了铁路运输行业首要要解决的问题之一。
机车信息无线传输系统是一种基于无线技术的通讯设备，具有快速、高效、稳定等优点，被广泛应用于铁路运输中。
为使机车信息无线传输系统能够更好地为铁路运输服务，需要对其进行设计和实现，满足铁路通信系统的各项要求。
二、选题意义本课题选题的意义在于：1. 探索机车信息无线传输系统的设计与实现方法，为铁路通信系统的完善和改进提供新的思路和方向。
2. 提高机车信息无线传输系统的发送速率和传输效率，使其能够更好地为铁路运输服务。
3. 保障机车信息无线传输系统的通讯质量和稳定性，确保铁路通信系统的安全稳定运行。
三、研究内容本课题的主要研究内容包括：1. 机车信息无线传输系统的通信原理研究2. 机车信息无线传输系统的硬件电路设计3. 机车信息无线传输系统的软件设计4. 机车信息无线传输系统的测试与优化四、预期成果本课题的预期成果主要包括：1. 机车信息无线传输系统的通信原理研究报告2. 机车信息无线传输系统的硬件电路设计方案和实现方案3. 机车信息无线传输系统的软件设计方案和实现方案4. 机车信息无线传输系统的测试结果和优化建议五、研究方法本课题将采用以下研究方法：1.文献调研法，调研并分析机车信息无线传输系统的设计理论和技术发展趋势。
2. 软硬件设计方法，设计与实现机车信息无线传输系统的硬件电路和软件系统。
3. 实验方法，进行机车信息无线传输系统的实验测试，并对测试数据进行分析和优化。
六、进度安排本课题的时间进度安排如下：第一阶段（1-2周）：完成文献调研和研究方案的设计。
第二阶段（3-8周）：完成机车信息无线传输系统的硬件电路设计和实现，以及软件设计和实现。
第三阶段（9-11周）：进行机车信息无线传输系统的测试和数据分析。
机车中部设备—机车综合无线通信设备
系统概述
2.主要功能
（1）具有通用式无线列调机车电台和GSM-R调度通信的功能。 （2）传送车次号校核信息，接收（显示） CTC/TDCS 系统发送的调 度命令和列车进路预告信息。 （3）接收（显示）列车尾部安全防护装置传送的信息，控制列尾装置 辅助排风。 （4）发送、接收（显示）列车防护报警信息。
系统组成
1.主机
主机采用机架结构，由A、B两个子架组 成。专用19英寸8U机柜，具备电磁防震功能。
系统组成
（1）A子架包括：电源单元、电池单元、GSM-R 语音单元GSM-R数据 单元、GPS卫星定位单元、记录单元、主控单元和数据接口单元，如左图所 示。
A子架各个单元采用标准的插件式结构。
（2）B子架包括： 450MHz机车电台单元、数据接口转换单元，如右图 所示。
具有GSM-R网络注册/注销和功能号注册/注销功能。 具有电源软关机功能，完成主机关电后的GSM-R网 络注销和功能号注销。
功能说明
2.450M调度通信
（1）主呼
司机→调度 司机→隧道机车 司机→平原机车 司机→隧道车站 司机→平原车站
单键呼叫 单键呼叫 单键呼叫 单键呼叫 单键呼叫
功能说明
2.450M调度通信
功能说明
③调度命令主要工作过程（二）
记录接收、操作等信息。对调度命令、行车凭证、调车作业单、进路预告分类进行存 储，进路预告存储容量每类均不小于1 000条，其余内容的存储容量不小于100条。
在未收到监控装置的有效机车号和车次号信息时，则接收显示命令信息中与机车设备 记录的机车号相同机车号的命令信息。
①通信方式
点对点电路连接（CSD）
②系统功能
如图所示
功能说明
4.450M数据通信
TG400机车重联感应通讯无线数传电台系统方案
TG400机车重联感应通讯无线数传电台系统方案一、简介重联指多机牵引时一个司机室/操作台自动控制多台机车。
大秦线的组合式重载列车，前方的和中部的机车之间用的是无线电式外重联；列车前部的机车用的是缆线式外重联；每台机车的A节和B节用的是缆线式内重联。
由一个司机室控制的动车组的动车也算一种重联。
如果每台机车都有司机值乘，并且只靠呼叫、汽笛等手段进行联控，则不是重联。
发令车为本务机，其他机车为补机。
目前的无线电式外重联靠400MHz电台进行数据传输，在山区隧道等弱场区无法满足正常的机车重联数据通信，因此我们引入了400kHz感应通信，其400kHz信号通过天线感应到接触网，通过接触网进行传输，只要有接触网的地方都能传输400KHz信号，不受地形的影响。
400KHz感应通信可彻底解决电力区段弱场强通信，理论上可覆盖整个区间。
400KHz感应电台采用频率合成技术，控制电路高度软件化，体积小，性能稳定可靠，话音清晰，数据传输可靠率高，安装维修方便。
二、方案设计针对当前机车无线重联存在的缺陷对系统进行改造，增加400kHz同频单工感应通信。
利用400kHz感应信号沿接触网传输，不受山区隧道影响的特点，将机车重联信号通过400kHz 电台进行空中无线数据传输，解决原系统存在缺陷。
三、设备组成TG400感应通讯无线数传电台由400KHz感应电台、400KHz机车天线、天线调谐盒、控制电缆、控制盒、送话器、喇叭、电源等组成。
四、工作原理机车重联装置提供一RS232串口与感应电台RS232串口相连接，重联装置将需要发送的数据通过串口传送至电台，每5秒发送一次串口数据，电台接收到串口数据将数据整理打包通过电台以FFSK调制方式发送至其它牵引机车，以100个字节数据计算，从电台启动发射到数据发送完成需要将近400ms时间，因此从本务机重联装置发送串口信号完到接收到一台补机应答，需要800ms时间，每增加一个车需要再增加400ms才能完成所有机车应答。
机车综合无线通信设备(CIR)的技术方案
机车综合无线通信设备（CIR）的技术方案2006年5月第42卷第5期铁道通信信号RAIIWAYSIGNALLING&COMMUNICATIONMav.2006V ol_42NO.5机车综合无线通信设备(OIR)的技术方案陈志杰徐钧一郑敏…摘要:机车上存在多种无线通信业务,各业务独立设置设备,不利于资源共享,设备占用空间多,司机操作不便,为此提出了实施机车综合无线通信设备的需求.介绍了发展机车综合无线通信设备的必要性及设备技术方案确定的原则.关键词:设备方案讨论Abstract:NOW,therearemanydifferentkindsofwirelesscommunicationserviceson1ocom otive.However.eachservicehasitsOwndeviceandresourcescouldnotbesharedeasily,whichlcadt ooccupationoftoomuchspaceandinconveniencyofdriver'soperating.Therefore,Comprehe nsiveLocomotiveRadioisintroduced.Inthispaper,thenecessitytodevelopCIRequipmentandthe principlesofdeterminingtechnicalsolutionarediscussed.Keywords:Equipment,Solution,Discussion列车运行速度的提高及建设客运专线等运输指挥方式的改变,使机车上无线通信设备及业务逐渐增加.这虽然为铁路运输安全提供了新的支撑手段,但是各业务独立设置使机车上设备种类繁多.目前,机车无线通信设备之间资源共享度低,智能化程度低,给司机增加了负担;设备多,占用空间大,管理,维修不便;各项业务建设时间有先后,容易造成投资上的浪费,不经济;无线列调多种制*上海铁路通信工厂高级工程师,200071上海**铁道科学研究院通信信号研究所高级工程师,100081北京***天津七一二通信广播公司高级工程师,300140天津收稿日期:2006—02一II式并存,也不能适应列车长交路套跑的要求.随着无线通信业务的发展,增加的问题会更加突出.为此,以发展GSM—R数字移动通信技术政策为契机,铁道部提出机车上无线通信设备统一制式,统一标准,综合利用的要求.同时为了更好地规范设备及运用,提出制定统一的操作显示终端外形尺寸,物理接口,规定电气,通信等协议,以满足450MHz通道上承载的数据业务(包括调度命令,列尾,无线车次号等)和话音通信,适应GSM—R发展的要求,并实现不同制造商的功能单元模块可互换的要求,即确定了研制开发机车综合无线通信设备(简称CIR)的要求.大,网络结构简单,对呼叫建立速度要求较高的专用网络,非常适合采用DSS1信令组网.FAS网络结构越简单,越能发挥DSS1信令的优点.因此,直联方式优于汇接方式.3结束语直联方式,信令传递速度较快,能充分发挥MSC的系统能力,系统安全性高;但每开通一个调度区段,MSC都要对路由数据进行修改.而汇接方式,开通新调度区段,MSC不需要对路由数据进行修改;但信令传递速度较慢,系统安全性低.因此,FAS系统接入GSM—R系统,直联方式优于汇接方式.目前,FAS系统在国内还未正式商用,很多相关的基础数据是预测取得的,这些预测数据是否准确,直接影响到分析结果.因此,最终采用哪种接入方式,需在GSM—R系统试验线上进行试验后,才能确定.参考文献1钟章队.铁路综合数字移动通信系统(GSM—R)[M].北京:中国铁道出版社,2003.2沈尧星.铁路数字调度通信[M].北京:中国铁道出版社, 2004.3ISDN用户一网络接口规范第2部分:数据链路层技术规范[S].YDN034.2-l997.(责任编辑:诸红)一45—铁道通信信号2006年第42卷第5期1CIR主要功能2主要技术方案研究机车综合无线通信设备(CIR),首先应进行功能定位,调研目前无线通信的业务及潜在业务,特别是GSM—R网络建成后的发展预测.CIR的基本定位:①业务综合,兼容现行各种铁路无线通信业务;②适应发展,既能满足现在需求,也能适应今后一段时间内的新业务需求.具体功能如下.1.符合《列车无线调度通信系统制式及主要技术条件》(TB/T3052—2OO2),《列车无线调度通用式机车电台主要技术条件》规定的机车电台功能.2.具有450MHz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,满足GSMR有关调度通信技术条件的要求.4.具有GSMR通用数据传输功能,根据承载业务需要提供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)》规定中车载电台的功能.6.具备IEEE802.11b标准中规定的数据传输功能.7.具有GSM—R_T作模式与450MHz工作模式自动切换和手动切换功能.8.具有向用户提供GPS原始信息,公用位置信息的功能.9.操作显示终端具有GSM—R调度通信,通用数据传输,应用的操作,状态显示以及语音提示的功能.1O.具有主,副MMI之间通话功能.11.主机具备信息存储和导出功能.各业务功能可根据功能模块的选配情况予以实现.信道单元根据运行区段的网络覆盖情况进行配置.机车综合无线通信设备(CIR)构成见图1.两蔺煎避图1机车综合无线通信设备(CIR)构成原理框图2.1无线信遒的组成CIR无线信道包括:无线列调,接近预警,无线局域网,GSMR,GPS等业务,涉及450MHz,800MHz,1.5GHZ,2.4GHz等频段.由于GSMR的建设需要一个较长的建设周期,基础网络将分段逐步建设.这样,GSM—R与450MHz共存的时间会较长,运行在GSMR区段上的无线通信设备,也要满足在非GSMR网络区段的通信要求.因此,双模配置CIR,在450MHz,GSM—R2个频段上除实现各自的调度通信功能外,还应在这2个频段上承载数据业务.由于既有450MHz无线列调系统所承载的数据业务已十分繁重,基本上不再考虑新增数据业务,只将无线车次号,调度命令和列车尾部风压等无线传送业务纳入.其余新增业务,如调车机车信号和监控信息,站场图形,机车走行部信息等传送业务,在GSM～R网络中以分组数据或电路数据传输模式予以考虑.对于近距离需要传送的大容量数据,采用目前已在机车试用的无线局域网,其频段为2.4GHz;对于大容量需要长距离高速传输的数据业务,如动态图像还没有很好的方案.接近预警是近年来实施列车提速,保障行车安全和人身安全的一个新手段.由于该业务相对距离固定(功率),点对点通信,对信道频繁占用,每次占用时间短,因此难以纳入450MHz无线列调系统和GSM—R网络.实现该业务需要长期独立设置信道,根据频率规划的安排,采用821.2375/ 866.2375MHz.另外,对450MHz和GSM—R不同工作模式实现自动切换,减少司机的工作量,考虑利用全球定位系统信息进行运行区段的自动判别,实现制式的自动转换.在GSM—R调度通信及数据应用业务中,大量信息需要根据运行区段的自动识别进行匹配,如在GSM—R区段对本站(站内/站外),前站,后站等进行呼叫时,根据运行区段GPS位置信息进行MSISDN号码自动匹配实现个呼,因此CIR配置GPS接收单元,单元信息也可对外提供.2.2操作显示终端的设置CIR设备对无线信道的统一管理,给无线通信设备统一设置操作显示终端创造了条件.针对无线通信设备的业务情况,设置了操作按键,显示器,RAIlWAYSIGNAlLING&COMMUNICATIONV o1.42No.52006 送受话器,扬声器,打印输出设备,覆盖目前业务所需要的送受话,操作,打印输出,显示及语音提示等需求.这业务主要包括:调度通信,调度命令,报警预警,列尾风压传送等.这些配置基本能满足CIR业务的拓展需求.显示器采用全屏和分屏相结合的多界面显示方式,分屏时设备状态显示区显示音量,信号强度(GSM～R或签约的GSM),车次功能号和机车功能号注册状态等信息.尾部风压,安全预警显示区,应显示与列尾主机的连接状态,当前尾部风压数值,安全预警等信息.呼叫,通话,状态显示区,应显示调度通信的呼叫,被呼,通话状态,450MHz电台收发状态等信息.全屏显示,如调度命令显示,列车进路显示以及信息查询,状态参数设置等界面.业务拓展时,根据业务内容确定界面显示的优先安排方式及界面占用方式.另外,实现2个操作显示终端之间的通信.2.3数据应用接口数据应用接El设计了6个R~422接口,目前已应用的业务有无线车次号,接近预警和调车监控等,另有3个接口供业务拓展.同时考虑到机车CAN总线的发展需要以及为更多业务接入提供可能,接口部分预留了CAN总线的接入.2.4其他配置根据信道,操作终端,接口的配置情况,以及各单元在建设时存在的不同配置方案,对整个CIR的供电进行了区分.如机车只在GSM—R覆盖区运行, CIR不配置450MHz单元.450MHz和800MHz2个单元的耗电量基本占CIR的1/3～1/4,如果集中配置电源,若2个单元不配置时将造成较大浪费,所以它们的供电随单元配置.CIR内配置了蓄电池,用于机车主电源关闭后GSM—R网络注销(软关机),该电池随GSMR单元进行配置.记录单元是CIR的一个基本配置,用于记录CIR设备注册,注销,承载的各业务通信过程及信息内容,对记录信息内容的分析,能再现CIR的工作过程.其他配置,如天馈单元的合路器,根据机车设备安装条件综合考虑.2.5通信协议CIR定义了各单元通信接口的电气特性,管脚,确定了整体的通信协议结构格式,规定了各业务空中或应用接【_I,及设备内部各单元通信的数据格式.对已纳入的应用业务,其通信信息的内容均进行了明确定义.这为应用业务的开展提供了基础,解决了接口技术不透明,协议不公开使后续业务接入难度大,操作不便的问题.以满足应用要求为出发点,运用成熟,通用的技术,如主机与操作显示终端间采用了RS一422方式,该技术具有机车成功运用基础,基本满足运用需求.应用数据接口,也采用RS一422方式,这些接El上的通信协议均符合总体数据格式的要求.预留的CAN接口数据格式也作了明确规定.2.6外形结构及安装尺寸详细规定了整机及各功能单元的外形尺寸.统一安装尺寸,不仅有利于规范机车内部布局,整车统筹考虑,而且避免既有机车上安装不同厂商的设备而变更安装方式.规定外形尺寸,接口电气特性,通信协议,管脚定义,解决功能单元的通用性问题,不同制造商生产的同类单元可互换,减少用户对某一制造商的依赖.3结束语确定CIR的技术条件,基本解决了长期困扰用户的设备通用性问题,可在一定程度上解决因供货企业停止该业务或倒闭引起设备服务中断的问题.不同制造商设备的成功互连互通,验证了通信协议具有较强的可操作性,在未来新增业务过程中,只要不同制造商之间能始终坚持技术共享,协议公开的方向,对实现设备的交互使用就具有可操作性,对铁路无线通信的发展就能起到积极的推动作用.但这并不说明只要按技术要求研制的设备就具有同样的稳定性,可靠性.设备的制造工艺,器件选择,具体的实现电路,程序处理,将对设备的可用性起决定性作用.参考文献1钟章队.铁路综合数字移动通信系统[M].北京:中国铁道出版社,20032TB/T29732000.列车尾部安全防护装置通用技术条件. 3T13/T3052—2002.列车无线调度通信系统制式及主要技术条件.4800MHz列尾和列车安全预警系统主要技术条件(暂行).铁道部运输局运基通信(2003]349号文件.S调度命令无线传送系统技术条件V4.0.铁道部运输局运基通信(2005]187号文件.(责任编辑:诸红)一47—。
基于XBee_和数传电台双模无线通信的重联机车信息同步系统设计
第11期2023年6月无线互联科技Wireless Internet TechnologyNo.11June,2023作者简介:李晓阳(1988 ),男,河南郑州人,硕士;研究方向:计算机和通信网络㊂基于XBee 和数传电台双模无线通信的重联机车信息同步系统设计李晓阳(河南思维信息技术有限公司,河南郑州451200)摘要:为了解决重联机车运行时,机车间没有有效的通信手段,各机车的实时信息无法互通,导致实际运行中,可能带来多机操纵不同步的问题,文章提出了一种基于XBee 无线通信和数传电台进行双模无线通信的重联机车信息同步系统㊂系统采用XBee 电台和数传电台同时进行数据收发的方案,设计了一套隧道和非隧道路况下机车数据同步机制,实现了重联机车在多隧道的复杂路况情况下的实时数据通信及语音通话,避免了机车未同步操纵带来的安全隐患㊂关键词:XBee ;无线通信;同步操纵;数传电台;重联机车中图分类号:TN92㊀㊀文献标志码:A图1㊀系统整体框架0㊀引言㊀㊀当线路坡度较大时,为保障列车的正常运行,铁路系统多采用多机车编组运行的方式牵引列车,如采用前一后二 推挽方式 的编组,三车分别位于车列头部和尾部,三车同步操纵保障列车运行安全㊂特别是在多隧道区段,由于隧道反射㊁阻挡,造成基本的无线通话效率较低,可靠性不高㊂本文提出一种基于低成本XBee 技术和数传电台进行双模无线通信的重联机车信息同步系统㊂该系统利用XBee 和数传电台均进行信息的接收和发送㊂此方式不仅能够作为冗余方式使用,而且能够提高数据源的实时性和安全性㊂在隧道区域内行驶时,由于隧道的特性严重影响了无线通信质量,需要借助中继电台进行数据中转㊂此时数传电台作为主要通信手段.在非隧道内行驶时,XBee 覆盖范围大㊁承载数据容量大㊁可自主组网㊁传输速度快,不易被干扰,使重联机车之间的传输数据会更加准确实时[1]㊂1㊀系统整体结构㊀㊀如图1所示为一个整体重联机车信息同步系统㊂该系统主要由信息同步系统主机㊁显示器㊁数传电台㊁采集模块㊁XBee 无线通信模块㊁通话模块等组成,各部分的功能如下㊂(1)主机由电源插件㊁采集插件㊁数据处理插件㊁XBee 无线通信插件组成,主要完成机车运行监控数据及微机牵引数据采集及处理,并将实时运行信息进行记录,控制XBee 和数传电台向各重联机车发送本机数据信息,同时接收其他重联机车数据㊂(2)显示屏用来接收主机传送的本机和重联机车的实时操纵数据,具备文字和语音提示功能,同时支持查询主机的记录数据㊁状态等信息查询㊂(3)数传电台和XBee 无线通信插件用来实现编组车各机车间的无线数据传输及通话数据传输功能㊂(4)采集模块用来采集机车运行监控系统和微机牵引系统相关操纵数据并传输给数据处理插件㊂2㊀系统设计2.1㊀无线数据传输设计㊀㊀隧道的特性对无线通信影响较大,电台之间直接传递数据信号较弱或无法传递信号㊂当系统主机判断机车行驶到该隧道区域时,向数传电台发送切换频点指令㊂重联机车各机车之间的数据信息发送给隧道内的中继电台,再由中继电台将信息传输到车列尾部机车的双模无线通信系统㊂同时,车列尾部两台机车距离很近,通过XBee通信干扰很小,因此,可由其中一列机车数传电台向中继电台同时发送尾部两台机车的操纵数据,减少电台异频频段占用,提高无线通信效率㊂系统通过无线数传电台+地面点中继电台+XBee电台的方式,实现了在多隧道山区前㊁后机车的无线通信互联互通[2]㊂机车数传电台采用450MHz电台,XBee无线通信采用900MHz通信频段㊂在非隧道区域行驶时,重联机车的各机车通过各自的XBee无线通信系统直接进行通信㊂数传电台与主机之间通过RS422接口通信[3]㊂XBee模块与主机之间通过内部RS485总线进行通信㊂机车行驶过程中本务机车数传电台与其他电台采用轮询模式进行通信㊂本务机车XBee节点与其他机车XBee节点自组网形成传输网络[4],同时进行数据收发,并由主机主控单元进行处理后,通过数传电台发送给远程电台㊂无线数据传输如图2所示㊂图2㊀无线数据传输图3㊀数据处理单元插件功能2.2㊀硬件设计㊀㊀主机数据处理单元插件采用32-bit ARM Cortex-M4/M0MCU LPC4537为控制核心,核心自带64KFRAM㊁256MB SDRAM㊁512MBNORFLASH,采用集成隔离DC/DC转换器的信号和电源隔离CAN收发器ADM3053实现双路隔离CAN通信功能㊁提供以太网通信接口,采用5kV rms隔离RS-485收发器ADM2687实现两路预留485通信功能㊂主控插件功能如图3所示㊂系统中使用的数传电台为450MHz无线数传电台WSLJ型号,由调制解调器加上通信控制MCU㊁数据存储及控制㊁输入输出电路㊁无线电台㊁电源等组成㊂该系统具有RS422电平接口,提供透明的数据接口;具有接收和发射射频信号,鉴频和调频能力,支持数据信号输入输出;具有频点选择切换和发射功率㊁接收门限参数设置和查询功能㊂系统采用的XBee模块是一种小型但功能完善的无线模块化ZigBee嵌入式组件,支持双向操作收发,支持低成本低功耗的无线传感器网络工程㊂模块只需要很小的功率,就能完成远程设备之间的数据传输㊂模块运作900MHz 频段,适用于低数据速率的短距离通信应用,尤其是无线传感器网络的设计和应用[5]㊂XBee 模块整合了RF 前端㊁内存㊁SKY 功率放大器㊁EM250无线收发器㊁低功耗高性能飞思卡尔S08核微控制器㊂无线室外距离达到1500m;发送及接收电流为215mA 和55mA,休眠时低于10μA 的流耗㊂AT /API 命令模式配置参数,广泛命令集,X -CTU (测试和配置)可供开发用㊂如图4所示为XBee 模块内部结构㊂图4㊀XBee 模块内部XBee 模块有发射和接收缓存,每个缓存提供100字节暂存,数据可从两方面同时抵达㊂发射数据来自UART,接收数据自RF 链路经天线而来㊂天线接收无线数据时,不能同时发射数据,因此将发射数据暂存在发射缓存里,而接收数据堆放在接收缓存内[6]㊂只要RF 端数据流停止,XBee 将天线从接收切至发射,并将发射缓存内的数据发送到大气,同时UART 倒空接收缓存,把数据传输给应用设备㊂2.3㊀软件设计㊀㊀应用程序开发是实现重联机车信息同步系统DMI 显示终端功能逻辑㊂本系统的总体架构由底层驱动和应用层构成,并按照对外接口的不同,将整个系统分为不同的功能模块,软件结构框架如图5所示㊂图5㊀软件结构框架总体软件结构中各个模块的功能概要描述如下㊂(1)内部总线管理模块:启动内部总线线程,接收平台内总线信息,监视内总线状态和复位内部总线,周期性发送自检信息到内部总线;采集列车实时运行状态信息㊁微机牵引电流㊁牵引力和手柄级位信息㊂(2)与人机DMI 界面通信管理模块:监视总线状态和复位总线,响应人机界面命令,组织发送列车实时运行状态信息㊁无线数传电台通信状态和发送信息提示命令㊂(3)数传电台和XBee 电台数据传输处理模块:包括接收电台数据处理的优先级㊁数据接收逻辑判断处理㊁轮询模式及发送周期切换逻辑㊂(4)更新管理模块:包括线路报警信息基础数据更新和数据处理插件软件更新㊂(5)驱动层模块:驱动层提供初始化函数供应用层调用,其中LED 驱动模块初始化LED 的GPIO 口;RS422/485管理模块进行主从设置,与其他联编电台设备通信获取机车实时信息和机车动态参数;外CAN 管理模块与机车监控系统进行信息交互,建立接收缓冲区,使用中断方式接收,并对优先级进行过滤,将所需数据保存在缓冲区中㊂内CAN 管理模块负责系统内插件的信息交互,将组织好的数据通过CAN 总线,发送到系统内总线,内部总线管理程序流程如图6所示㊂图6㊀内部总线管理流程数传电台和XBee 电台数据传输先由人机设定信息确定相应的工作状态㊂当设置为主机模式时,由主机向从机申请机车信息;当设置为从机模式时,则设置电台为接收状态㊂当收到主机数据申请时,再向主机发送机车实时数据,程序流程如图7所示㊂图7㊀电台数据传输处理管理流程2.4㊀功能展示㊀㊀显示器负责接收主机接收到重联机车相关手柄级位㊁列车管压㊁机车速度㊁公里标㊁制动缸压㊁牵引力/电流等关键的同步操纵数据,通过分屏显示的设计进行展示,使各个重联机车上的司机均能直观地看到联编机车的实时操纵相关数据信息,便于司机人员之间的进一步同步操纵,降低行车安全风险㊂3 结语㊀㊀本文设计了一种基于XBee 和数传电台双模无线㊀㊀通信的重联机车信息同步系统,包括设置在重联机车每台机车上的双模无线通信系统和设置在隧道内的中继电台㊂双模无线通信系统包括XBee 电台和机车数传电台,结合隧道和非隧道区域行驶不同的通信处理逻辑,提高了重联机车之间的无线数据交互的实时性和准确性,有效解决了长期以来多机联控问题,实现对本㊁补机车间实时监测,在关键地点和时机,自动对本㊁补机车进行自动语音提示,使本务司机及时掌握列车状态信息,也使补机司机能自动获知前方信号和距离及手柄操纵信息㊂同时,该系统降低了乘务员的工作强度㊁提高了机车运输效率,其产生的安全与社会效益也相当可观㊂参考文献[1]李小丽.面向森林火灾监测的ZigBee 和数传电台的混合通信网络[J ].电子世界,2018(11):52,54.[2]汪洋,杨居丰.多通信冗余机车同步操控通信平台应用研究[J ].计算机仿真,2022(5):163-166.[3]汪连贺,李新辉.无人艇海上组网海道测量通信系统研究[J ].海洋测绘,2022(4):55-59.[4]邓亚波,林磊.基于自组网的机车近距离无线重联控制系统研究[J ].控制与信息技术,2021(1):99-105.[5]黄鹤松,王家豪.基于XBee3的矿用本安型低功耗数据采集系统[J ].煤矿安全,2021(6):143-148.[6]王晓银.基于XBee 的瓦斯无线传感器网络节点的设计[J ].自动化技术与应用,2018(8):46-49.(编辑㊀李春燕)Design of re -connected vehicle information synchronization system based on dual -modewireless communication of XBee and data transmission radioLi XiaoyangHenan Thinker Automatic Equipment Co. Ltd. Zhengzhou 451200 ChinaAbstract There is no effective communication method in the locomotive workshop with the operation of heavy -duty locomotives.The real -time information of each locomotive cannot communicate with each other.As a result multi -machine manipulation is not synchronized.Digital radio station conducts dual -mode wireless communication with heavy -duty locomotive information synchronization system.The system uses the XBee Radio and Digital Radio to conduct data receiving and receiving solutions at the same time and designed a set of locomotive data synchronization mechanisms under the conditions of tunnels and non -tunnels to realize the real -time data communication and voice of heavy locomotives under the condition of complex road conditions of multiple tunnels under the condition of multiple tunnel conditions.Calling avoiding the hidden dangers brought by the unprepared manipulation of the locomotive.Key words XBee wireless communication simultaneous manipulation digital radio station heavy locomotive。
机车无线重联控制系统
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机车车 辆
机车无线重联控制系统
■ 周军 王志毅
1 概述
重 载 铁 路 运输 的 核 心技 术 之 一 是重 载 列 车动 力 分 布 无 线重联 控制技 术。现 代重载 列车 控制技 术逐步 向电控 制 动及 动力 分布控 制、驾 驶同步 操纵的 方式发 展。采 用EC P 及 分布动 力控制 技术、 新型交 流传 动机车 及机车 遥控监 测 系 统和基 于无线 通信技 术的列 车控 制系统 及网络 计算机 技 术 、实现 有效的 运输指 挥及安 全监 控等重 载列车 新型技 术 装备 正在重 载发达 国家得到 普遍的 应用。
现有的重联重载通信技术采用8 00 MH z作为通信频 段， 有一主 控机车 和从控 机车间 进行 必要的 通信和 实时传 递控制命令，在沿线山区隧道处配备G SM- R设备进行弱 场补 强，消 除由于 隧道效 应等因 素对 电波传 播衰耗 造成的 影响 。此方 法需要 在沿线 加设很 多通 信设备 和基站 ，投入 成 本大 ， 建 设周 期 长 ，运 行 维 护 成本 高 ， 故障 处 理 时间 长。 动力分 布无线 重联控 制系统 在试 验中结 合朔黄 铁路线 路的运输现状，选用80 0 MH z空间波传播+4 00 k H z接触 网感 应通信 的混合 无线传 输技术 ，解 决了山 区铁路 复杂地 形条 件下机 车的无 线通信 技术难 题， 全线信 号覆盖 率达到 97% 。采用此通信模式，不需在沿线加装任何地面设备， 只需 对机车 进行局 部改造 ，即可 实现 在既有 线路上 快速完 成重载 重联组 合列车 的改造及 开行。
400KHz感应式列车无线调度电话系统
400KHz感应式列车无线调度电话系统
胡仁雄
【期刊名称】《铁道通信信号》
【年(卷),期】1991(000)011
【总页数】2页(P7-8)
【作者】胡仁雄
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】U285.211
【相关文献】
1.铁路无线通信系统的新制式：感应式列车无线调度电话 [J], 张依群
2.电气化铁道感应式列车调度电话系统 [J], 崔江彦;仇海坤
3.感应式列车无线调度电话系统 [J], 崔江彦;仇海坤
4.论普速铁路450M列车无线调度系统控制盒延伸和多点设置 [J], 贾鹏波
5.高职《列车无线调度通信》实训课程思政教育探索与实践 [J], 赵朝阳
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TG400机车重联感应通讯无线数传电台系统方案
一、简介
重联指多机牵引时一个司机室/操作台自动控制多台机车。
大秦线的组合式重载列车，前方的和中部的机车之间用的是无线电式外重联；列车前部的机车用的是缆线式外重联；每台机车的A节和B节用的是缆线式内重联。
由一个司机室控制的动车组的动车也算一种重联。
如果每台机车都有司机值乘，并且只靠呼叫、汽笛等手段进行联控，则不是重联。
发令车为本务机，其他机车为补机。
目前的无线电式外重联靠400MHz电台进行数据传输，在山区隧道等弱场区无法满足正常的机车重联数据通信，因此我们引入了400kHz感应通信，其400kHz信号通过天线感应到接触网，通过接触网进行传输，只要有接触网的地方都能传输400KHz信号，不受地形的影响。
400KHz感应通信可彻底解决电力区段弱场强通信，理论上可覆盖整个区间。
400KHz感应电台采用频率合成技术，控制电路高度软件化，体积小，性能稳定可靠，话音清晰，数据传输可靠率高，安装维修方便。
二、方案设计
针对当前机车无线重联存在的缺陷对系统进行改造，增加400kHz同频单工感应通信。
利用400kHz感应信号沿接触网传输，不受山区隧道影响的特点，将机车重联信号通过400kHz 电台进行空中无线数据传输，解决原系统存在缺陷。
三、设备组成
TG400感应通讯无线数传电台由400KHz感应电台、400KHz机车天线、天线调谐盒、控制电缆、控制盒、送话器、喇叭、电源等组成。
四、工作原理
机车重联装置提供一RS232串口与感应电台RS232串口相连接，重联装置将需要发送的数据通过串口传送至电台，每5秒发送一次串口数据，电台接收到串口数据将数据整理打包通过电台以FFSK调制方式发送至其它牵引机车，以100个字节数据计算，从电台启动发射到数据发送完成需要将近400ms时间，因此从本务机重联装置发送串口信号完到接收到一台补机应答，需要800ms时间，每增加一个车需要再增加400ms才能完成所有机车应答。
其中串口数据采用透明传输，电台对接收到的数据不做处理，原原本本打包发送，电台只做为空中调制解调的一个传输通道。
由于该设备工作于同频单工方式，为防止数据空中碰撞，电台在发送数据前判断是否有其它电台在发送数据，如果判断有其它电台处于发射状态中，本电台将接收到的串口数据缓冲等待其它电台发射停止再发送数据。
五、技术指标
5.1 400KHz频段
5.1.1载波频率:400kHz
5.1.2载频输出功率: 8W（+15%，-10%）
5.1.3载波频率容差:≤0.05%
5.1.4调制灵敏度:20～40mv
5.1.5调制限制: ≤5KHz
5.1.6音频谐波失真：≤10%
5.1.7门限静噪开启灵敏度: ≤20μV
5.1.8调制接收带宽:≥2×5KHz
5.1.9音频输出功率: ≥0.5W
5.1.10音频输出失真：≤10%
5.2 机车天线
5.2.1耦合场强：≥86dB
5.2.2接收带宽: ≥7KHz
5.2.3外壳耐压: ≥30KV
5.2.4外壳绝缘:200MΩ
5.2.5温度特性:在-40℃～+60℃,信号变化≤6dB
5.3 工作环境
5.3.1温度:-25℃～+55℃
5.3.2最大相对湿度: ≤93%
5.3.3最大冲击:加速度35g
5.3.4最大振动:5-55Hz各向3g
5.3.5电源: DC 45 ～132V
六、产品技术接口
6.1RS232串口
6.1.1数据传输模式：异步基带数据传输模式，采用RS-232串行接口，单工通讯工
作方式。
6.1.2数据传输数率：9600bit/s
6.1.3数据格式：1个起始位，8个数据位，1个停止位，无奇偶校验，共10位。
6.2无线数据传输格式
6.2.1调制方式
调制方式：FFSK
6.2.2传输速率
传输速率：1200bps
6.2.3特征频率
1：1200Hz
0：1800Hz
6.2.4数据传输模式
同步数据传输
6.2.5差错控制
差错控制采用前向纠错与CRC校验结合的方式。
前向纠错码采用缩短循环（26，16）码，纠错编解码的生成多项式为：
G（X）＝X10＋X8＋X7＋X5＋X4＋X3＋1
校验码采用CCITT推荐的CRC校验码，校验码生成多项式为：
G（X）=X16＋X12＋X5＋1。