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        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

        2018-06-17 10:48:02蔡虎
        科學(xué)與技術(shù) 2018年21期
        關(guān)鍵詞:CAN總線

        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)

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