机车综合无线通信设备CIR教材部分.docx

1、机车综合无线通信设备CIR教材部分机车综合无线通信设备 材部分(CIR)教第三章机车综合无线通信设备（CIR ）第一节概述机车综合无线通信设备（CIR ）包括WTZJ-I型标准机车综合无线通信设备 （以下简称标准型 CIR），主要安装于新生产的机车上；及 WTZJ-II型，小型 化机车综合无线通信设备（以下简称小型化 CIR），主要用于进行既有机车的改 造。机车综合无线通信设备是铁路专用通信设备。机车综合无线通信设备作为 传统无线列调电台的升级产品，是保障GSM-R区段行车安全的必配设备。按铁 道部规定，在 GSM-R区段运行的机车、客运专线运行机车、动车组、 07年后生产的大功率机车、在 T

2、DCS（ CTC ）区段运行的机车必须装备机车综合无线 通信设备。机车综合无线通信设备是北京世纪东方国铁科技股份有限公司基于 GSM-R 数字移动通信技术、GPS全球定位技术、450MHz及800MHz模拟无线电台通 信技术等开发的综合车载通信设备。它与地面的 GSM-R设备和450MHz、800MHz等地面设备等共同组成一个完整的铁路综合无线通信网。机车综合无线设备支持GSM-R调度通信系统功能、支持GSM话音通信功 能，两网同时存在时首选 GSM-R。支持GSM-R通用数据传输功能，可根据承 载业务的需要提供GPRS或电路方式数据传输链路。设备调度通信和数据传输 采用不同的信道机，故可以同

3、时实现调度通信和数据通信。机车综合无线通信设备支持科技运【2007】28号GSM-R数字移动通信网 设备技术规范第二部分：机车综合无线通信设备 V2.0、运基通信2007 91号 机车综合无线通信设备 MMI终端显示补充规范、运基通信2002 133号无 线列调机车电台操作单元技术要求（试行）、运基通信2005 138号列车无线调 度通用式机车电台主要技术条件（V2.0）、运基通信【2009】690号列车防护报 警和客车列尾系统技术条件（V1.0）规定的机车电台功能。支持450MHz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。支持 GSM-R工作模式与450MHz工作模式自

4、动切换和手动切换功能。支持 800MHz承载的客车列车尾部风压、列车防护报警、道口事故报警、施工防护报警等功能。其中WTZJ-II型800M功能通过外置式机车无线防护报警系统（LBJ ）来实现。机车综合无线通信设备配备了全球卫星定位系统（GPS），利用卫星对机车 位置进行实时定位，可向机车上的其它用户提供 GPS原始信息、公用 GPS位 置信息等、方便司机与调度、车站进行调度通信。机车综合无线通信设备集成了目前机车无线通信的所有业务，可以满足目前机车无线通信要求，也适应将来发展的需要。WTZJ-I型机车综合无线通信设备产品外观如图1所示。WTZJ-II型小型化机车综合无线通信设备产品外观如图2

5、所示。图1 WTZJ-I型机车综合无线通信设备（标准图2 WTZJ-II型机车综合无线通信设备（小型化）缩略语：中文解释英文英文解释缩写CIRCTCGPSGSM-RMMITDCSTAXGROSGRISDMSCab Integrated Radio communication equipmentCentralizedControlTraffic机车综合无线 通信设备调度集中Global Position System 全球定位系统专用于铁路的 GSM for RailwayGSM人机界面（通Man Machine Interface 称操作显示终端）Train Dispatching列车调度指挥

6、Command System 系统机车安全信息 综合监测装置GPRS Home Interface GPRS 归属服 Server 务器GPRS接口服GPRS Interface Server 务器The Dynamic列控设备动态Monitoring System of 监测装置Train ControlEquipmentsGPR General Packet Radio 通用分组无线SService业务MTBMean Time Between平均无故障时FFailure间用户数据报协UDPUser Datagram Protocol议APNAccess Point Name接入点名称ACA

7、ffirm Center确认中心PTTPush To Talk即按即讲第二节系统组成标准型CIR由主机、操作显示终端（以下简称 MMI ）、送（受）话器、扬 声器、打印终端、连接电缆、天馈单元及机车数据采集编码器等构成。设备构 成原理框图见图3。治; I ! 3f i J i r, i图3设备构成原理框图2.1主机包括机柜、A子架、B子架。A子架包括主控单元、电源单元、电池单元、卫星定位单元、GSM-R话音单元、GSM-R数据单元、高速数据单元、记录单元; B子架包括接口单元、450MHz机车电台单元、800MHz列尾和列车安全预警车载 电台（简称800MHz车载电台）单元等，子架内各单元装配

8、位置见图 4。小型化 CIR的800MHz车载电台（LBJ、外置式安装。注：受安装条件限制时450MHz机车电台、800MHz车载电台等单元可外置 接入B子架。llWfiKfri1WAGSM-R.?ESM瞅戸CAN. vr. ./avi7rr.1 A子4jfNTCSaw7图4主机各单元装配示意图主机各部端口说明见表1表1主机各部端口说明表序 号端口 代号端口名 称定义连接对象1A1/A2终端A/终端BMMI 接口MMI2A3450M电台外置450MHz机车电台控制接口外置450MHz机车电台主机（控制盒接口）3B1B5数据 1数据5通用数据接口B1:预留B2:工务监测信 息装置序 号端口 代号

9、端口名 称定义连接对象B3 :预留B4:列车安全预警信息装置i=r 1 口 心、 冃.B5 :机车信号/ 列控设备动态 监测装置（DMS）4B6TDCS入TDCS信息输入 接口TAX装置5B7450MTDCS出450MHz机车电台外置时，向450MHz机车电 台输出TDCS信息的接口外置450MHz机车电台主机（TDCS 接口）6CCANCAN 接口未规疋7P1电源入CIR直流供电输 入接口机车直流电源8R-sV.录曰话音录音的输出 接口TAX （录音单 元）9T1天线GSM-R话音单GSM-R天线或序 号端口 代号端口名 称定义连接对象兀天线接口多频段合路器10T2天线GSM-R数据单元天线

10、接口GSM-R天线或多频段合路器11T3天线卫星定位单兀天线接口卫星定位天线12T4天线高速数据单元天线接口高速数据天线 或多频段合路 器13T5450M天线内置450MHz机车电台天线接口450MHz 天线 或多频段合路 器14T6800M天线内置800MHz车载电台天线接口800MHz 天线 或多频段合路 器15G1公用卫星定位单元公 用信息输出接口预留16G2原始卫星定位单元原始信息输出接口预留2.2 MMIMMI外观示意图见图5。包括5.7寸显示屏、按键、外部接口imJ LJLl1闵1i.11sir4飞1Fl育ET*0FFTJlljL土 J EE00回回回 ss SEE SS回回回回

11、回0EO團回回回图5 MMI外观示意图MMI各部端口说明见表2表2 MMI各部端口说明表序 号端口 代号端口名 称定义连接对象1M1主机主机接口主机2M2送（受） 话器送（受）话 器接口送（受） 话器3M3打印终 端打印终端接口打印终端4M4扬声器外接扬声 器接口外接扬声 器2.3主机各单元模块的配置根据通信业务需求选配相应的单元模块，模块配置应符合表 3规定表3单兀模块选配表通信 类型 模块配置GSM-R通信450MHz通信高速 数据 通信列车安全 预警(800MH z)机柜VVV主控单元VVV接口单元vnVV卫星定位单 元VVGSM-R 话音单元:V：GSM-R 数据单元V咼速数据单 元V

12、450MHz 机车电台单元V记录单元VVV电源单元VVVV电池单元V800MHz 车载电台单元V2.4接口定义及电气特性主机与MMI接口（ A1、A2与MMI之间）数据通信采用RS422串行接口，双工通信方式，接插件采用12芯插座，型号为YP28TK22UQ，引脚定义见表4。表4 MMI与主机间接口定义引 脚 号定义说明1VCC电源+12V2MIC+音频平衡输出（MMI至主机），电平（有效值）245 mV （+佃6 mV +294mV），阻抗 600Qo3MIC-4SP+音频平衡输入（主机至MMI ），电平5SP-（有效值）245 mV （+佃6 mV +294mV）,阻抗 600Qo6DAT

13、 A A+数据线A+ （MMI至主机）7DAT A A-数据线A- （MMI至主机）8DAT A B+数据线B+ （主机至MMI ）9DAT A B-数据线B-（主机至MMI ）10预留11复位复位信号，低电平复位12GND电源地MMI至送（受）话器接口（ M2）接插件采用8芯插座，型号为AL16-J8Z。引脚定义见表5表5 MMI至送（受）话器接口定义引 脚 号定义说明1VCC电源+12V2MIC电平（有效值）245 mV（ +196 mV +294 mV ）或15 mV （+12 mV +18 mV）,输入阻抗不小于5k Q。3PTT送话按钮（低电平有效，不大于0.3V，送（受）话器输出无

14、效时为 高阻）4HANGLE挂机信号（低电平有效，不大于0.3V，送（受）话器输出无效时为 高阻）5GND电源地6SP7预留RS485+8预留RS485-MMI与打印终端接口（ M3 ）数据通信采用RS422串行接口，双工通信方式。接插件采用 7芯插座，型号为AL16-J7Z，引脚定义见表6。表6 MMI至打印终端接口定义引脚号定义说明1VCC电源+12V2空3DATAA+数据线A+（ MMI至打印 终端）4DATAA-数据线A-（ MMI至打印 终端）5DATAB+数据线B+ （打印终端至MMI）6DATAB-数据线B-（打印终端至MMI）7GND电源地MMI至外接扬声器接口（ M4）接插件

15、采用3芯插座，型号为AL16-J3Z，引脚定义见表7表7 MMI至扬声器接口定义引脚号定义说明1SP+音频+2SP-音频-3GND主机至机车安全信息综合监测装置（简称 TAX装置）接口 （ B6） 接插件采用7芯插座，型号为YS2JJ7M，引脚定义见表8。表8机车安全信息综合监测装置 （简称TAX装置）接口定义引 脚 号机车数据采集 编码器为FFSK接口工作模式机车数据米集编码器 为RS422接口工作模 式1电源+12V电源+12V2空主机数据接收（+）3GND主机数据接收（-）4音频信号输出。 电平（有效值）245 mV（ +196 mV +294 mV）,输出阻抗不大于200 Qo主机数据

16、发送（+）5音频信号输入。 电平（有效值）245 mV （+196 mV +294 mV）,输入阻抗不小于5kQo主机数据发送（-）6空空7低电平有效，不大 于 0.3V（PTT为低时GND应使机车电台 发射），无效时 为高阻。主机电源接口 （ P1）DC110V输入时，接插件采用2芯插座，型号为AL16-J2Z ; DC24V输入时, 接插件采用4芯插座，型号为AL16-J4Z，引脚定义见表9。表9主机电源接口定义引脚 号定义说 明1电源+DC110V或24V输入+2电源-DC110V 或 24V 输入-3空DC110V时无此管脚， 24V时空4空DC110V时无此管脚， 24V时空450M

17、Hz机车电台与接口单元的接口话音及通信接口（ 450MHZ机车电台与A3之间）数据通信采用RS422串行 接口，双工通信方式。MIC、SP音频标称电平均为245 mV（ 220.5mV269.5mV）。 接插件采用12芯插座，型号Q18K12AJ插座，引脚定义见表10。表io 450MHz机车电台至接口单元接口定义引脚号定义说明1空2MIC+接口单元至450MHz机车电台音频3MIC-接口单元至450MHz机车电台音频4SP+450MHz机车电台音频至接口单元5SP-450MHz机车电台音频至接口单元6DATAA+数据发送+（ 450MHz机车电台发）7DATAA-数据发送-（450MHz机车

18、电台发）8DATAB+数据接收+（ 450MHz机车电台收）9DATAB-数据接收-（450MHz机车电台收）10预留11复位复位信号，低电平复位12GND电源地主机至机车电台（外置）TDCS无线车次号接口（ B7） 采用7芯插座，接插件型号为YS2JJ7M。引脚定义见表11表ii 450MHz机车电台无线车次号 接口定义引 脚 号定义说明1VCC电源+13.8V, Io 50mA 450MHz机车电台输出23GND电源地4AF音频输出信号。电平245 mV （佃6 mV 294 mV）,输出阻抗不大于2005MIC音频输入信号。电平245 mV （196 mV 294 mV）,输入阻抗不小于

19、5kQ。67PTT低电平有效，不大于0.3V （PTT为低电平时应使机车电台发射）， 无效时为高阻。接口单元数据应用接口（ B1-B5）数据通信米用RS422串行接口，双工通信方 式。接插件采用7芯针型插座，型号为AL16-J7Z，引脚定义见表12。表12主机接口单元数据应用接口定义引脚 号定义说明1预留2DATA IN+主机数据接收+3DATA IN-主机数据接收-4DATAOUT+主机数据发送+5DATAOUT-主机数据发送-6复位复位信号，低电平复 位7GND信号地录音输出接口 （ R接口）采用5芯圆形接插件，型号 AL16，引脚定义见表13表13录音输出接口定义引号脚定义说明1控制电平

20、ON 时小于 0.3V，OFF 时为高阻2空3GND4音频输出 电平标准测试条件下为-10 戈dBm,阻抗600Q5空卫星定位单元原始数据、公共数据接口数据通信采用RS422串行接口，双工通信方式。接插件采用 7芯插座，型号为AL16-J7Z针型，引脚定义见表14。表14卫星定位单元原始数据、公共数据接口定义引脚 号定义1制造商定义2卫星定位单兀数据接收+3卫星定位单兀数据接收4卫星定位单兀数据发送+5卫星定位单兀数据发送6制造商定义7地天馈线接口：GSM-R话音单元天线接口（ T1接口）： TNC型孔座，阻抗：50 Q GSM-R数据单元天线接口（ T2接口）： TNC型孔座，阻抗：50 Q

21、 卫星定位天线接口（ T3接口）： TNC型孔座，阻抗：50Q。高速数据天线接口（ T4接口）： TNC型孔座，阻抗：50Q。450MHz天线接口（ T5接口）： N型孔座，阻抗：50Q。800MHz天线接口（ T6接口）： N型孔座，阻抗：50Q。天线采用的插座均为N型孔座，阻抗50Q。GSM-R话音单元、数据单元的天馈线总增益应满足 -2dB+2dB。第三节 设备功能与原理3.1. CIR 整机功能CIR 根据单元模块的选配，可实现以下相应功能。具有450MHz通用式机车电台的调度通信功能。具有450MHz通用式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。具有G

22、SM-R调度通信功能。具有GSM-R通用数据传输功能，根据承载业务的需要提供 GPRS或电路 方式数据传输链路。具有列车防护报警和客车列尾系统技术条件（ V1.0 ）中规定的车载电台的功能。具有无线宽带数据传输功能。具有工作模式自动、手动转换功能和语音提示功能。具有上、下行线路分别设定工作模式转换点的功能。 根据卫星定位信息无法确定唯一的运行线路时，具有提示并手动选择运 行线路的功能。卫星定位单元失效时，具有手动转换工作模式和选择运行线路的功能。 具有输出卫星定位原始信息、公用位置信息的功能。MMI 具有调度通信、 通用数据传输所需的操作、 状态显示以及语音提示 功能。具有主、副 MMI 之间

23、通话功能。 具有话音、数据业务和状态信息记录及转储功能。 具有整机自检功能和故障定位功能（故障定位到单元模块），包括450MHz机车电台单元、800MHz车载电台单元、GSM-R话音单元、GSM-R数 据单元、记录单元、卫星定位单元、 MMI 、机车数据采集编码器、电池单元， 并可将自检结果发送到库检设备。具有人工系统复位功能。复位重启后自动进入原注册状态。主机关机时，具有电池单元放电电压检测功能。3.2. 各单元模块功能 各单元模块应满足下述规定的主要功能 ：MMI 实现人机信息的交互。打印终端在 MMI 的控制下打印输出纸质调度命令等信息。 主控单元实现对各模块单元的控制。接口单元连接设备

24、内部有关单元并为数据、话音应用业务提供接入接 口。电源单元为设备提供供电电源。电池单元在外界直流供电切断后为 CIR进行GSM-R注销提供备用电源。 卫星定位单元应提供公用位置信息，其中时钟信息作为设备的标准时 钟，设备的时钟校准周期不应大于 10分钟。在 GSM-R 区段，当卫星定位信息有 效时，卫星定位单元应能输出前方、后方车站值班台的 ISDN 号码和本调度区段 调度台的 ISDN 号码。GSM-R话音单元在主控单元的控制下完成 GSM-R调度通信功能。GSM-R数据单元在主控单元的控制下完成数据的收发（支持GPRS方式、 电路连接方式）。高速数据单元应支持无线宽带数据传输功能。 记录单

25、元具有对话音、承载业务信息及操作过程等记录和话音回放的功 能。450MHz机车电台单元在主控单元的控制下完成 450MHz调度通信所规 定的机车电台功能及承载的数据传输功能。800MHz车载电台实现列车防护报警和客车列尾系统技术条件 （V1.0） 规定的车载电台功能。3.3.1. 电源单元 电源单元能适应不同类型机车（含动车组、大型养路机械和轨道车等自轮运转设备）电源（蓄电池）供电条件，标称（额定）电压（ Un）为24V、48V、 72V、 96V 和 110V。电源单元的输出电压电源单元包含开关电源模块和蓄电池两部分。开关电 源采用进口铁路专用模块，VICOR公司生产。开关电源电路上设计了脉

26、冲群抑 制器和防浪涌电路，具备良好的电磁抗干扰性能。蓄电池采用铅酸蓄电池，免维护。当机车入库时，司机可直接断闸切除机车110V电源，主机自动切换到蓄电池供电，并完成功能号注销和网络注销。注 销完成后自动切断所有电源，完成设备关机。正常工作时整机总功耗不大于 300W （全配置），开机最大瞬间功耗不大于 3000W。各单元模块供电电源和最大功耗见表 4。表15各单兀电源要求表序 号单元名称额定工作电压最大功 耗备注1GSM-R 话音单元+12V39W瞬态发射 功耗+5V16W瞬态发射 功耗2GSM-R 数据单元+12V39W瞬态发射 功耗+5V16W瞬态发射 功耗3咼速数据单 元+12V25W4卫星定位单 元+12V5W使用GPS时5记录单元+12V5W6MMI、打印 终端+12V25W单 端MMI、打印终端7450MHz 机车电台单元机车直流电源60W8800MHz 车载电台单元机车直流电源60W3.3.2. 主控单元主控单元由嵌入式工控机和控制单元共同组成。嵌入式工控机安装 WINCE操作系统，软件采用面向对象语言编制。该控 制部分接收MMI传送的控制指令，进行相应的控