張致達

（潞安鐵運公司電務段，山西 長治 046000）

1 項目概況

現(xiàn)有車載無線列調通信設備為機車綜合無線通信設備（簡稱“CIR”），CIR安裝在動車組、各型機車和軌道車上，CIR主要承載450 MHz通用式機車電臺調度通信功能和數(shù)據(jù)傳輸功能，GSM-R調度通信功能和數(shù)據(jù)傳輸功能，列車接近預警和防護報警功能、列尾傳輸功能、及工作模式自動/手動轉換功能等。CIR用于列車司機及地面行車指揮人員和其他人員話音，實現(xiàn)車地之間調度命令、無線車次號校核等數(shù)據(jù)通信，是鐵路運輸中的重要車載通信設備。

CIR在設計中，由于整個設備承載功能較多，所以整個設備被劃分為多個功能單元。CIR在實際使用中，如果出現(xiàn)某個或者多個單元故障時，需要上報安排專人進行現(xiàn)場處理，當CIR出現(xiàn)故障，不僅影響列車運行調度，而且還會出現(xiàn)行車安全事故。在各路局對CIR質量分析報告中可以看到，CIR故障比較頻繁。針對這一情況，提出一種新型用于車載無線列調應急通信裝置。

2 新型車載無線列調應急通信裝置的分析

2.1 裝置結構分析

針對當前車載CIR故障比較頻繁的問題，提供了一種可靠性高、體積小、便于攜帶的用于車載無線列調應急通信裝置，該裝置原理如圖1所示[1-2]。該裝置主要包括GSM-R話音模塊、GSM-R數(shù)據(jù)模塊、衛(wèi)星定位模塊、控制模塊、記錄模塊、顯示器、接口模塊、450 MHz機車電臺模塊、LBJ模塊和天線?？刂颇K分別與GSM-R話音模塊、GSM-R數(shù)據(jù)模塊、衛(wèi)星定位模塊、記錄模塊、顯示器和接口模塊電連接，接口模塊分別與450 MHz機車電臺模塊和LBJ模塊電連接，天線分別與GSM-R話音模塊、GSM-R數(shù)據(jù)模塊、450 MHz機車電臺模塊和LBJ模塊電連接。

圖1 車載無線列調應急通信裝置原理框圖

GSM-R話音模塊使用支持GSM-R網(wǎng)絡通話功能的通信模塊，在控制模塊的控制下完成話音通信。GSM-R數(shù)據(jù)模塊使用支持GSM-R網(wǎng)絡數(shù)據(jù)功能的通信模塊，在控制模塊的控制下完成數(shù)據(jù)通信。衛(wèi)星定位模塊用衛(wèi)星定位芯片，接收衛(wèi)星定位原始信息，處理后在為設備提供公用位置信息，其中公用位置信息中包含運行線路、區(qū)段、車站、時間、經(jīng)緯度等，時間信息將作為設備的標準時鐘?？刂颇K協(xié)調控制設備各模塊的工作，控制模塊包含核心處理器、存儲器、單片機和控制電路。核心處理器型號為AM3352，單片機型號為LPC1768FBD100。核心處理器獲取各模塊狀態(tài)，根據(jù)運行模式、當前操作與單片機協(xié)同進行設備控制和狀態(tài)顯示。記錄模塊接收控制模塊的通信數(shù)據(jù)進行記錄，用于分析設備運行狀態(tài)和故障現(xiàn)象。

顯示器根據(jù)控制模塊控制顯示設備工作狀態(tài)和獲取操作人員操作狀態(tài)反饋給控制模塊進行設備控制。機車電臺模塊和LBJ模塊共用處理器，控制器模塊的型號為LPC1778，根據(jù)控制模塊的控制實現(xiàn)450 MHz通道的調度通信，用于話音傳輸、車次號的傳送、450 MHz通道列尾傳輸；根據(jù)控制模塊的控制實現(xiàn)800 MHz通道的列尾傳輸、列車防護報警和列車接近預警。

2.2 實施方式分析

GSM-R話音模塊包括MC551芯片J1、SIM卡U5、外圍電路、控制電路和指示燈電路；MC551芯片J1分別與SIM卡U5、外圍電路和控制電路電連接；外圍電路、控制電路和指示燈電路均與主控模塊電連接。

GSM-R數(shù)據(jù)模塊包括SIM800C芯片U15，SIM卡電路，GSM-R狀態(tài)燈電路和GSM-R開關機電路；SIM800C芯片U15分別與主控模塊、SIM卡U17電路和GSM-R狀態(tài)燈電路電連接，GSM-R狀態(tài)燈電路和GSM-R開關機電路均與主控模塊電連接。

如圖2所示[3-4]，記錄模塊包括EMMC存儲電路、LPC1778單片機、第一串口通信電路、音頻編解碼電路和第一音頻處理電路；LPC1778單片機分別與EMMC存儲電路、第一串口通信電路和音頻編解碼電路電連接，音頻編解碼電路和第一音頻處理電路電連接，第一串口通信電路和主控模塊電連接。

圖2 記錄模塊的一種原理框圖

如圖3所示[5-6]，450 MHz機車電臺模塊包括450 MHz信道機、第三音頻處理電路、450 MHz信道機編解碼電路、單片機和第二串口通信電路；450 MHz信道機分別與第三音頻處理電路和450 MHz信道機編解碼電路電連接，第三音頻處理電路和450 MHz信道機編解碼電路均與單片機電連接，單片機通過第二串口通信電路與接口模塊電連接。

圖3 450 MHz機車電臺模塊和LBJ模塊的一種電路圖

LBJ模塊包括800 MHz信道機、800 MHz信道機編解碼電路和第二音頻處理電路，800 MHz信道機分別與800 MHz信道機編解碼電路和第二音頻處理電路電連接，800 MHz信道機編解碼電路和第二音頻處理電路均與單片機電連接。天線分別與800 MHz信道機和450 MHz信道機電連接。

2.3 特點分析

該裝置主要是應用在動車、各類機車和軌道車的車載無線列調應急通信設備，該裝置在CIR出現(xiàn)故障后，承擔起鐵路綜合無線通信功能，具備GSM-R網(wǎng)絡下的語音和數(shù)據(jù)通信，具備450 MHz通道的語音和數(shù)據(jù)通信、具備800 MHz通道列車防護報警和接近預警功能，具備450 MHz通道和800 MHz通道的列尾傳輸功能。該裝置各模塊功能專一，設計精簡，整體集成度高，體積小、輕便小巧，利于攜帶；功能齊全，與CIR操作流程、界面顯示相似，方便操作人員使用；可靠性，降低了故障率。

3 實踐應用及效果分析

該車載無線列調應急通信裝置合武鐵路、武廣客運專線聯(lián)絡線、鄭西客運專線進行了試用。在列車出現(xiàn)CIR故障后進行啟用，用來承擔起鐵路綜合無線通信功能。該車載無線列調應急通信裝置工作過程如下：

1）操作人員選擇運行區(qū)段和工作模式，控制模塊根據(jù)衛(wèi)星定位模塊GPS公用信息輸出和人工操作顯示模塊確認當前運行區(qū)段和工作模式；

2）如果運行在GSM-R線路區(qū)段，控制模塊控制GSM-R話音模塊、GSM-R數(shù)據(jù)模塊完成通話和數(shù)據(jù)傳輸，在當前模式下設備能完成機車號注冊注銷、車次號注冊注銷、個呼、組呼、廣播、緊急呼叫、調度命令簽收、無線車次號校核等操作；

3）如果運行在450 MHz線路區(qū)段，控制模塊控制450 MHz機車電臺模塊完成通話和數(shù)據(jù)傳輸，在當前模式下完成車站、機車和調度通信，調度命令、無線車次號校核、450 MHz通道列尾傳輸?shù)裙δ埽?/p>

4）需要使用到800 MHz通道列尾功能時，控制模塊控制LBJ模塊實現(xiàn)與列尾通信和列尾控制，完成列尾確認、列尾注銷、風壓查詢、列尾排風、風壓欠壓告警和電壓欠壓告警等功能；

5）需要使用到列車安全預警時，控制模塊控制LBJ模塊完成列車防護報警和列車接近預警等功能。

從試用情況來看，該車載無線列調應急通信裝置啟用后，能完全承擔起鐵路綜合無線通信功能，有效提高了可靠性，降低了故障率，應用效果理想。