專利名稱：機(jī)車同步操控通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及鐵路無線通信技術(shù)，尤其涉及一種適用于重載運輸列車運行控制系統(tǒng)的機(jī)車同步操控通信裝置。
背景技術(shù)：
GE公司的L0C0TR0L系統(tǒng)是當(dāng)今世界上最暢銷的集成分布式動力控制系統(tǒng)，已在北美、澳大利亞等國家的重載列車中得到成功運用。該系統(tǒng)主要包括操控系統(tǒng)模塊、MMI顯示模塊、CCBII機(jī)車空氣制動系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等幾個主要部分組成，可以對機(jī)車動力分配和空氣制動實行最佳控制，使車鉤受力大大減小，列車中各機(jī)車提供的氣流(空氣波)大大改善制動性能。無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是L0C0TR0L系統(tǒng)的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，L0C0TR0L系統(tǒng)通過無線通信實現(xiàn)嚴(yán)密的控制邏輯，組合列車的主控機(jī)車廣播操控命令，通過無線信道傳送到各個從控機(jī)車，各個從控機(jī)車根據(jù)接收到的操控命令自動控制從控機(jī)車實現(xiàn)同步操作。同時從控機(jī)車也傳送本地機(jī)車的狀態(tài)信息到主控機(jī)車，以便主控機(jī)車隨時了解系統(tǒng)的狀態(tài)。利用L0C0TR0L系統(tǒng)可以開行組合列車，將單次列車的運輸能力成倍提升，以此解決鐵路重載運輸中單次列車的運輸能力提升的瓶頸問題。原有的L0C0TR0L系統(tǒng)普遍采用450M/800M無線電臺模塊作為其通信設(shè)備。這種方式在中國鐵路應(yīng)用存在著嚴(yán)重的不足(一)模擬通信之上已有傳統(tǒng)的列調(diào)、無線車次號傳輸、列尾風(fēng)壓等應(yīng)用，已處于不堪重負(fù)的狀態(tài)；(二)模擬通信的傳輸距離只有3-5公里， 并且隨著距離的增加，通信質(zhì)量處于下降狀態(tài)；(三)模擬通信容易受到天氣、地形、電磁等干擾，信號穩(wěn)定性差；(四)大秦線大多處于山區(qū)，地形復(fù)雜，隧道多，信號質(zhì)量很差。因此原有的L0C0TR0L系統(tǒng)的通信系統(tǒng)并不適合在大秦線應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型提供一種機(jī)車同步操控通信裝置。本實用新型提供的機(jī)車同步操控通信裝置，包括用于將機(jī)車接入GSM-R網(wǎng)絡(luò)的GSM-R通信模塊；用于接收所述機(jī)車的指令并將該指令傳遞給所述GSM-R通信模塊、通過所述 GSM-R通信模塊完成所述機(jī)車和地面應(yīng)用節(jié)點之間的無線數(shù)據(jù)通信的主控板；用于為所述GSM-R通信模塊和所述主控板供電的電源模塊；其中，所述主控板通過串口和所述GSM-R通信模塊連接，所述電源模塊分別與所述主控板、所述GSM-R通信模塊連接。如上所述的機(jī)車同步操控通信裝置，其中，所述主控板包括CPU、以太網(wǎng)卡、串口擴(kuò)展板、存儲器、看門狗模塊、實時時鐘、復(fù)位按鍵，所述以太網(wǎng)卡、所述串口擴(kuò)展板、所述存儲器、所述看門狗模塊、所述實時時鐘、所述復(fù)位按鍵分別與所述CPU連接。如上所述的機(jī)車同步操控通信裝置，其中，所述電源模塊包括EMI濾波器、電壓變換模塊，所述EMI濾波器與所述電壓變換模塊連接。如上所述的機(jī)車同步操控通信裝置，其中，該裝置還包括采集所述機(jī)車和所述地面應(yīng)用節(jié)點之間的通信數(shù)據(jù)，并將所述通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嫔系姆?wù)器上的監(jiān)測板，所述監(jiān)測板和所述GSM-R通信模塊連接。如上所述的機(jī)車同步操控通信裝置，其中，所述主控板、所述GSM-R通信模塊、所述電源模塊、所述監(jiān)測板均為兩個；其中，兩個所述主控板之間通過以太網(wǎng)口連接。本實用新型提供的機(jī)車同步操控通信裝置采用GSM-R通信模塊和主控板將機(jī)車接入GSM-R網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了基于GSM-R網(wǎng)絡(luò)的機(jī)車與地面應(yīng)用節(jié)點的通信。

圖1為本實用新型機(jī)車同步操控通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型主控板2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型電源模塊1的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。圖1為本實用新型機(jī)車同步操控通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該通信裝置包括用于將機(jī)車接入GSM-R網(wǎng)絡(luò)的GSM-R通信模塊3 ；用于接收機(jī)車的指令并將該指令傳遞給GSM-R通信模塊3、通過GSM-R通信模塊3完成機(jī)車和地面應(yīng)用節(jié)點之間的無線數(shù)據(jù)通信的主控板2 ；用于為GSM-R通信模塊和主控板2供電的電源模塊1 ；其中，主控板2通過串口和GSM-R通信模塊3連接，電源模塊1分別與主控板2、GSM-R通信模塊3連接。工作原理具體如下打開電源，電源模塊1為主控板2和GSM-R通信模塊3供電，GSM-R通信模塊3對 GSM-R網(wǎng)絡(luò)附著，并對GSM-R通信模塊3上存儲的機(jī)車用戶進(jìn)行身份認(rèn)證，這種狀態(tài)下機(jī)車同步操控通信裝置等待機(jī)車的命令；機(jī)車同步操控通信裝置等待機(jī)車命令的狀態(tài)下，可以進(jìn)行機(jī)車注冊；在機(jī)車注冊成功的狀態(tài)下，可以在機(jī)車和地面應(yīng)用節(jié)點之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，具體包括將機(jī)車的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛鎽?yīng)用節(jié)點和將地面應(yīng)用節(jié)點傳來的機(jī)車數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C(jī)車兩個方面；完成機(jī)車和地面應(yīng)用節(jié)點之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài)下，可以進(jìn)行機(jī)車注銷。機(jī)車注銷成功的狀態(tài)下，可以關(guān)閉電源，完成關(guān)閉機(jī)車同步操控通信裝置。具體地，機(jī)車注冊的過程如下機(jī)車通過機(jī)車上安裝的L0C0TR0L系統(tǒng)中的CIOM向主控板2發(fā)送注冊命令，主控板2將注冊命令傳遞給GSM-R通信模塊3，GSM-R通信模塊3 向地面應(yīng)用節(jié)點發(fā)起電路連接，完成撥號連接，電路連接好的狀態(tài)下，GSM-R通信模塊3向地面應(yīng)用節(jié)點發(fā)送安全認(rèn)證數(shù)據(jù)幀，地面應(yīng)用節(jié)點返回認(rèn)證成功數(shù)據(jù)給GSM-R通信模塊3， 完成同步操控安全認(rèn)證，完成同步操控安全認(rèn)證的狀態(tài)下，GSM-R通信模塊3發(fā)送注冊數(shù)據(jù)幀給地面應(yīng)用節(jié)點，地面應(yīng)用節(jié)點返回注冊成功數(shù)據(jù)幀給GSM-R通信模塊3，通過GSM-R通信模塊3注冊成功數(shù)據(jù)傳遞給主控板2，通過主控板2注冊成功數(shù)據(jù)傳遞給機(jī)車，機(jī)車得知注冊成功，完成同步操控用戶注冊。具體地，機(jī)車注銷的過程如下機(jī)車通過機(jī)車上安裝的L0C0TR0L系統(tǒng)中的CIOM向主控板2發(fā)送注銷命令，主控板2把注銷命令傳遞給GSM-R通信模塊3，通過GSM-R通信模塊3向地面應(yīng)用節(jié)點發(fā)送注銷數(shù)據(jù)幀，地面應(yīng)用節(jié)點將該機(jī)車刪除，地面應(yīng)用節(jié)點向GSM-R 通信模塊3返回注銷成功數(shù)據(jù)幀，GSM-R通信模塊3將注銷成功數(shù)據(jù)幀傳遞給主控板2，主控板2將注銷成功數(shù)據(jù)幀傳遞給機(jī)車，機(jī)車同步操控通信裝置與地面應(yīng)用節(jié)點之間的電路連接斷開，完成注銷。由上述的技術(shù)方案可知，本實用新型提供的機(jī)車同步操控通信裝置采用GSM-R通信模塊和主控板將機(jī)車接入GSM-R網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了基于GSM-R網(wǎng)絡(luò)的機(jī)車與地面應(yīng)用節(jié)點的通信，可以解決L0C0TR0L系統(tǒng)在大秦線開行組合列車的系統(tǒng)通信問題。具體地，圖2為本實用新型主控板2的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，主控板2包括CPU 模塊21、以太網(wǎng)卡27、串口擴(kuò)展板沈、存儲器Μ、看門狗模塊22、實時時鐘25、復(fù)位按鍵23， 以太網(wǎng)卡27、串口擴(kuò)展板沈、存儲器Μ、看門狗模塊22、實時時鐘25、復(fù)位按鍵23分別與 CPU模塊21連接。具體地，圖3為本實用新型電源模塊1的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，電源模塊1包括EMI濾波器31、電壓變換模塊32，EMI濾波器31與電壓變換模塊32連接。主控板2單板可提供64MB/U8MB/256MB內(nèi)存，提供8MB/16MB/32MB程序數(shù)據(jù) FLASH以及512KB BOOT ROM,該單板還提供一條CPCI總線用于熱插IO板的擴(kuò)展，對外提供 10個異步串行口(其中一個串行口作為調(diào)試用串行口)，兩個10M/100M兼容的以太網(wǎng)口， 8個可編程的I/O接口腳，兩個指示燈；CPU模塊21采用的是工業(yè)機(jī)的控制芯片，具體型號為MOTOROLA的PowerPC擬45，該控制芯片具備CPCI總線的仲裁控制、時鐘分配等功能；以太網(wǎng)卡27采用的是82559 ；串口擴(kuò)展板沈采用的是2050。在上述實施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，機(jī)車同步操控通信裝置還可以包括采集機(jī)車和地面應(yīng)用節(jié)點之間的通信數(shù)據(jù)，并將通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嫔系姆?wù)器上的監(jiān)測板，監(jiān)測板和GSM-R通信模塊3連接。在上述實施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，主控板2、GSM-R通信模塊3、電源模塊1、監(jiān)測板均為兩個；其中，兩個主控板之間通過以太網(wǎng)口連接；以實現(xiàn)熱備份，即其中的一個主控板或GSM-R通信模塊或電源模塊或監(jiān)測板有故障時，都可以自動切換到?jīng)]有故障的相應(yīng)模塊。在實際工程應(yīng)用中，主控板2單板采用CPCI結(jié)構(gòu)，支持HA功能；主控板2中的CPU 模塊21上安裝QNX嵌入式實時操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)和CPU模塊21的控制芯片結(jié)合實現(xiàn)主控板2的控制功能，解決了移動信道的管理問題，包括鏈路建立、鏈路拆除、鏈路維護(hù)、鏈路切換等；其中的電源模塊1支持熱插拔，具體接線時為了接線方便可以將電源模塊1連接到電源背板上，經(jīng)過電源背板后通過14PIN線纜端子將輸出弓丨出。在實際工程應(yīng)用中，機(jī)車同步操控通信裝置放置在機(jī)箱中，主控板2位于機(jī)箱的中間，旁邊放置GSM-R通信模塊3，每個GSM-R通信模塊3占據(jù)三個CPCI槽位，各個板之間的連線通過系統(tǒng)背板實現(xiàn)，CPCI總線內(nèi)部總線帶寬為2(ibpS ；機(jī)箱中還設(shè)置有防塵網(wǎng)，機(jī)箱采用的是帶孔外殼以便散熱，這樣使得機(jī)車同步操控通信裝置可以處于高溫、粉塵等惡劣自然環(huán)境下工作，同時解決了 GSM-R通信模塊3長時間處于不間斷發(fā)射狀態(tài)下應(yīng)用場景下設(shè)備穩(wěn)定性和可靠性問題。其中電源模塊1的指標(biāo)如下輸入電壓類型110VDC(66-160VDC)。冗余設(shè)計電源系統(tǒng)為1+1備份設(shè)計，輸出功率150W，輸出電壓3. 3/5A ；5V/10A ;12/5A，實際可用功率為 140W。效率>80%;工作溫度/濕度濕度RH5-90 %?？删S護(hù)性支持熱插拔，前面板維護(hù)。防護(hù)性能因直流外配防護(hù)裝置選型困難，電源模塊1設(shè)計中會考慮3KA的防護(hù)和增加開關(guān)設(shè)計安規(guī)認(rèn)證具有CE或UL、TUV安規(guī)等多國承認(rèn)安規(guī)認(rèn)證。限制結(jié)構(gòu)尺寸高3U (108mm)，系統(tǒng)寬度84. 67mm，深度172mm，系統(tǒng)采用4U高的機(jī)框。最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制； 盡管參照前述實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解: 其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種機(jī)車同步操控通信裝置，其特征在于，包括 用于將機(jī)車接入GSM-R網(wǎng)絡(luò)的GSM-R通信模塊；用于接收所述機(jī)車的指令并將該指令傳遞給所述GSM-R通信模塊、通過所述GSM-R通信模塊完成所述機(jī)車和地面應(yīng)用節(jié)點之間的無線數(shù)據(jù)通信的主控板； 用于為所述GSM-R通信模塊和所述主控板供電的電源模塊；其中，所述主控板通過串口和所述GSM-R通信模塊連接，所述電源模塊分別與所述主控板、所述GSM-R通信模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車同步操控通信裝置，其特征在于，所述主控板包括CPU、以太網(wǎng)卡、串口擴(kuò)展板、存儲器、看門狗模塊、實時時鐘、復(fù)位按鍵，所述以太網(wǎng)卡、所述串口擴(kuò)展板、所述存儲器、所述看門狗模塊、所述實時時鐘、所述復(fù)位按鍵分別與所述CPU連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車同步操控通信裝置，其特征在于，所述電源模塊包括EMI濾波器、電壓變換模塊，所述EMI濾波器與所述電壓變換模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車同步操控通信裝置，其特征在于，還包括采集所述機(jī)車和所述地面應(yīng)用節(jié)點之間的通信數(shù)據(jù)，并將所述通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嫔系姆?wù)器上的監(jiān)測板，所述監(jiān)測板和所述GSM-R通信模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)車同步操控通信裝置，其特征在于，所述主控板、所述GSM-R通信模塊、所述電源模塊、所述監(jiān)測板均為兩個； 其中，兩個所述主控板之間通過以太網(wǎng)口連接。
專利摘要本實用新型提供一種機(jī)車同步操控通信裝置，該通信裝置包括用于將機(jī)車接入GSM-R網(wǎng)絡(luò)的GSM-R通信模塊；用于接收所述機(jī)車的指令并將該指令傳遞給所述GSM-R通信模塊、通過所述GSM-R通信模塊完成所述機(jī)車和地面應(yīng)用節(jié)點之間的無線數(shù)據(jù)通信的主控板；用于為所述GSM-R通信模塊和所述主控板供電的電源模塊；其中，所述主控板通過串口和所述GSM-R通信模塊連接，所述電源模塊分別與所述主控板、所述GSM-R通信模塊連接。本實用新型提供的機(jī)車同步操控通信裝置采用GSM-R通信模塊和主控板將機(jī)車接入GSM-R網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了基于GSM-R網(wǎng)絡(luò)的機(jī)車與地面應(yīng)用節(jié)點的通信。
文檔編號H04W56/00GK202035141SQ20112011179
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者姜永福, 許志加, 路曉彤, 鐘彬, 黃威 申請人:北京錦鴻希電信息技術(shù)股份有限公司, 鐵道部運輸局