蔡虎

摘要：簡(jiǎn)述CAN總線、RS485總線及雙機(jī)熱備技術(shù)在鐵路光纖直放站系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過這些技術(shù)的應(yīng)用，提高了光纖直放站系統(tǒng)的可靠性，驗(yàn)證了該技術(shù)具有廣泛實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：CAN總線；RS485總線；雙機(jī)熱備；光纖直放站

引言

隨著中國(guó)鐵路的快速發(fā)展，從普鐵160Km時(shí)速到250Km客運(yùn)專線動(dòng)車組，再到350Km的高速鐵路，對(duì)GSM-R無線通信系統(tǒng)的可靠性要求也越來越高。由于GSM-R無線通信系統(tǒng)承載著列控業(yè)務(wù)，對(duì)系統(tǒng)的可靠性有較高要求—350Km的通信系統(tǒng)基本上已經(jīng)上升到和信號(hào)系統(tǒng)一樣的安全級(jí)別。鐵標(biāo)《TB/T 3364-2015 鐵路數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM-R模擬光纖直放站》第6.5條可靠性要求對(duì)電源模塊、光模塊、功放模塊做出了冗余備份的要求，但是我司首先提出了控制系統(tǒng)也冗余備份的要求并予以應(yīng)用，目前此技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于GSM-R光纖直放站系統(tǒng)，并在大西高鐵、太原高鐵南站、天津地下直徑線等線路運(yùn)用。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

1.1系統(tǒng)架構(gòu)

2015年國(guó)家鐵路局發(fā)布了 《TB/T 3364-2015 鐵路數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM-R模擬光纖直放站》。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)GSM-R光纖直放站系統(tǒng)的技術(shù)要求，系統(tǒng)架構(gòu)、檢驗(yàn)方法、運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景、設(shè)備的模塊備份、主要接口及參量進(jìn)行了定義。

1.2功能需求及主要特點(diǎn)

1）控制板采用雙機(jī)熱備工作模式，正常情況下主控制板工作，備控制板處于待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)主控制板出現(xiàn)故障宕機(jī)，備控制板進(jìn)入工作模式。

2）主控制板和備控制板之間采用RS485總線、CAN總通信技術(shù)，RS485總線用于監(jiān)聽設(shè)備內(nèi)部模塊通信，CAN總線用于主備控制板之間數(shù)據(jù)傳輸，確保數(shù)據(jù)保持同步。

3）當(dāng)主控制板、備控制板、RS485總線或CAN總線出現(xiàn)故障均能上報(bào)告警，方便快速進(jìn)行維護(hù)。

4）主控制板、備控制板具有在線維護(hù)功能，單板工作不影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

1.3 與傳統(tǒng)GSM-R光纖直放站設(shè)備的差異

1）線網(wǎng)運(yùn)行要求不同。不帶控制板冗余功能的光纖直放站系統(tǒng)一般用于250Km以下的線路，由于行車密度低對(duì)GSM-R的網(wǎng)絡(luò)要求相對(duì)低一些；雙機(jī)冗余備份設(shè)備主要適用于350Km的高速鐵路，由于行車密度大，一旦出現(xiàn)故障就會(huì)帶來很大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響，對(duì)GSM-R光纖直放站系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性就非常高。采用雙機(jī)冗余備份的設(shè)備即使其中一塊控制板出現(xiàn)故障，另外一塊控制板也可以正常工作，不會(huì)影響行車。

2）運(yùn)行維護(hù)要求不同。不帶控制板冗余功能的光纖直放站系統(tǒng)一定出現(xiàn)故障，就必須快速進(jìn)行維護(hù)；而具有冗余功能的光纖直放站系統(tǒng)，當(dāng)其中一塊控制板出現(xiàn)故障，另外一塊還可以正常工作，這樣就可以運(yùn)用天窗點(diǎn)有序檢修。。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案

系統(tǒng)GSM-R光纖直放站系統(tǒng)主要由近端機(jī)、光纖、遠(yuǎn)端機(jī)以及操作維護(hù)中心構(gòu)成。近端機(jī)一般由電源單元、控制單元、光單元及射頻單元組成；遠(yuǎn)端機(jī)一般由電源單元、控制板、光模塊、低噪放、功放、雙工器等模塊組成。

控制板A、控制板B設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留一組撥碼開關(guān)，ON狀態(tài)上電時(shí)默認(rèn)為主控制板，模塊上電后進(jìn)入工作狀態(tài)；OFF狀態(tài)上電時(shí)默認(rèn)為備控制板，模塊上電后進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

控制板A為工作狀態(tài)時(shí)會(huì)通過RS485總線去訪問每個(gè)模塊，每個(gè)模塊根據(jù)地址、報(bào)文進(jìn)行應(yīng)答。控制板A為主機(jī)，其它的模塊為從機(jī)，只能由主機(jī)發(fā)起請(qǐng)求，其它的模塊才能應(yīng)答，這樣才能保持RS485總線的正常通訊。

控制板A會(huì)實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)通過CAN總線同步給控制板B。

控制板B平時(shí)處于待機(jī)狀態(tài)，不主動(dòng)向CAN總線、RS485總線發(fā)數(shù)據(jù)請(qǐng)求，從而保證總線的正常通訊。但是控制板B會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)聽CAN總線、RS485總線數(shù)據(jù)，如果CAN總線接收到控制板A的有效數(shù)據(jù)，控制板B就同步相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，確?？刂瓢錌和控制板A保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性，但是控制板B接收到RS485總線數(shù)據(jù)時(shí)只是監(jiān)聽，不做處理。

切換機(jī)制：控制板B實(shí)時(shí)監(jiān)聽CAN總線、RS485總線數(shù)據(jù)，一旦監(jiān)聽不到CAN總線、RS485總線數(shù)據(jù)，經(jīng)過多次確認(rèn)后，此時(shí)控制板B就判定控制板A已經(jīng)進(jìn)入故障狀態(tài)，此時(shí)控制板B就自動(dòng)轉(zhuǎn)換進(jìn)入工作狀態(tài)，并將控制板A的故障狀態(tài)上報(bào)給近端機(jī)、再上報(bào)給網(wǎng)管系統(tǒng)。

4 工程應(yīng)用

此技術(shù)已經(jīng)在我司GSM-R光纖直放站系統(tǒng)中應(yīng)用，并在西寶客專、太原高鐵南站、天津地下直徑線、大西高鐵、寶蘭客專等高鐵線路上予以應(yīng)用。

1）直放站設(shè)置：2座5km隧道，各設(shè)6個(gè)直放站，間距1km，共12臺(tái)直放站；

2）基站設(shè)置：在隧道洞口BTS_A（B）（C）共3個(gè)BTS，其中BTS_C負(fù)責(zé)隧道內(nèi)覆蓋，帶12直放站，BTS_D和BTS_E，負(fù)責(zé)車站和區(qū)間的覆蓋。

3）隧道內(nèi)各設(shè)置一處切換區(qū)，洞外設(shè)置2處切換區(qū)

結(jié)束語

CAN總線、RS485總線及雙機(jī)熱備技術(shù)在GSM-R光纖直放站系統(tǒng)中應(yīng)用，大大提高了系統(tǒng)的可靠性、延長(zhǎng)了維護(hù)周期、降低了維護(hù)成本，具體廣泛的市場(chǎng)場(chǎng)景。

參考文獻(xiàn)

[1]TB/T 3364-2015 鐵路數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM-R模擬光纖直放站 鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

[2]科技運(yùn)[2007]63號(hào) GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)設(shè)備技術(shù)規(guī)范 第五部分 中繼傳輸系統(tǒng)（V1.0）

[3]向志華 《鐵道工程學(xué)報(bào)》，2007，24（2）：78-83GSM-R光纖直放站應(yīng)用簡(jiǎn)要分析

[4]劉淑榮 《鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)》，2016，13（3）：44-46交織冗余備份光纖直放站在GSM-R系統(tǒng)中的應(yīng)用

（作者單位：南京泰通科技股份有限公司）