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（IR)包括WTZJI型标准机车综合无线通信设备（以下简称标准型R)，主要安装于新生产的机车上；及WTZ-I型,小型化机车综合无线通信设备（以下简称小型化CI），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GM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CS（CT）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

2、纪东方国铁科技股份有限公司基于GSR数字移动通信技术、GPS全球定位技术、40MH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-设备和450Mz、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G-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-。支持SM-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【00】28号SM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V

3、20、运基通信2007 1号机车综合无线通信设备MMI终端显示补充规范、运基通信00 号 无线列调机车电台操作单元技术要求(试行)、运基通信200 13号列车无线调度通用式机车电台主要技术条件(V2.）、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450MH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450Mz工作模式自动切换和手动切换功能。支持800Mz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WTZI型0功能通过外置式机车无线防护报警系统（LJ）来实现。机车综合

4、无线通信设备配备了全球卫星定位系统（PS），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PS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。WJ-型机车综合无线通信设备产品外观如图所示。WTZJII型小型化机车综合无线通信设备产品外观如图2所示。图1WTJ型机车综合无线通信设备(标准型图2 ZJ-I型机车综合无线通信设备（小型化）缩略语：英文缩写英文解释中文解释CICaInterated Radio comunction eqipmnt机车综合无线通信设备TC

5、entralzTraffcControl调度集中PSGlobal Psiion Syste全球定位系统GSM-GS fo Railay专用于铁路的SMMIMa Macine Itefae人机界面(通称操作显示终端)TDCTainDispatcingomdSstm列车调度指挥系统TX机车安全信息综合监测装置GROGPRHmeInterfaeServGPR归属服务器GRISGPRS Interface SevrGPRS接口服务器MSThe Dyamic Monitorg Sytem of Tan Contrl Eients列控设备动态监测装置GRSnr Paket Radio rvice通用分组无

6、线业务MBFMeanTme etwee Faiure平均无故障时间UDUsr Daara Prtocol用户数据报协议Aes Pita接入点名称AAffimCente确认中心Push To T即按即讲第二节 系统组成标准型I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。图设备构成原理框图2.1主机包括机柜、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、GM-R话音单元、MR数据单元、高速数据单元、记录单元;子架包括接口单元、40M机车电台单元、80MHz列尾和列车安全预警车载电

7、台（简称800Hz车载电台）单元等,子架内各单元装配位置见图4。小型化I的00MH车载电台(LBJ)外置式安装。注：受安装条件限制时450MH机车电台、00MHz车载电台等单元可外置接入B子架。图4主机各单元装配示意图主机各部端口说明见表。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A1/A终端A/终端MMI接口M50M电台外置450H机车电台控制接口外置450z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B：预留B4:列车安全预警信息装置B5：机车信号/列控设备动态监测装置(DM）4B6DCS入TCS信息输入接口A装置 740MTCS

8、出450Hz机车电台外置时，向5MHz机车电台输出DC信息的接口外置4MHz机车电台主机(DCS接口）6ANCA接口未规定71电源入CI直流供电输入接口机车直流电源8R录音话音录音的输出接口TA(录音单元)91天线GSM-R话音单元天线接口GMR天线或多频段合路器1T2天线GSM-R数据单元天线接口GSM-R天线或多频段合路器11T3天线卫星定位单元天线接口卫星定位天线1T4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13T5450天线内置50MHz机车电台天线接口450Mz天线或多频段合路器4T60M天线内置8H车载电台天线接口80MHz天线或多频段合路器5G1公用卫星定位单元公用信息

9、输出接口预留16G原始卫星定位单元原始信息输出接口预留2 MI包括5.寸显示屏、按键、外部接口。MM外观示意图见图。图5 MMI外观示意图M各部端口说明见表2。表2MI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M2送（受）话器送(受）话器接口送(受）话器33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 .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单元模块选配表通信类型模块配置GSM-R通信45Hz通信高速数据通信列车安全预警(0Mz）机柜主控单元接口单元卫星定位单元M-R话音单元S-数据单元 高速数据单元

10、 45MHz机车电台单元 记录单元电源单元电池单元 00MHz车载电台单元 .4 接口定义及电气特性主机与MI接口(1、A与MM之间)数据通信采用R42串行接口，双工通信方式,接插件采用12芯插座,型号为P28TK22UQ，引脚定义见表。表4MMI与主机间接口定义引脚号定义说明1VCC电源+12V2MC+音频平衡输出(M至主机），电平（有效值)245 mV（+16 mV+294 mV),阻抗600。3MI4P+音频平衡输入(主机至MI),电平(有效值)24V（+9 m+94 mV）,阻抗6。SP-6DAA A+数据线A（MM至主机)7AT A-数据线A- （I至主机)DATA B+数据线B （

11、主机至MI）ATA -数据线B （主机至MMI）1预留1复位复位信号,低电平复位1ND电源地 M至送(受）话器接口(M2)接插件采用8芯插座,型号为L6-J8Z。引脚定义见表5。表5M至送(受)话器接口定义引脚号定义说明1VC电源+122I电平（有效值)24 mV(196 mV+24 mV）或1 mV(+2V8 mV)，输入阻抗不小于5k。PTT送话按钮（低电平有效,不大于0.3V，送(受）话器输出无效时为高阻)4HGE挂机信号（低电平有效,不大于0.V,送(受)话器输出无效时为高阻)D电源地6预留RS4858预留R48-MM与打印终端接口（M）数据通信采用RS422串行接口,双工通信方式。接

12、插件采用7芯插座,型号为AL16-Z,引脚定义见表6。表6MI至打印终端接口定义引脚号定义说明1VCC电源1V空3DAT +数据线A+（MMI至打印终端）DATA A-数据线A-(MI至打印终端）5TAB数据线B（打印终端至MMI）6DATA-数据线B-(打印终端至MI)7GND电源地MMI至外接扬声器接口（M4)接插件采用3芯插座,型号为L16-3Z，引脚定义见表7。表7至扬声器接口定义引脚号定义说明1SP+音频+2-音频3GD主机至机车安全信息综合监测装置(简称T装置）接口 （6）接插件采用芯插座,型号为YS2JJ7,引脚定义见表。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

13、号机车数据采集编码器为FFSK接口工作模式机车数据采集编码器为RS22接口工作模式1电源+12电源+12V2空主机数据接收(+）3GN主机数据接收(-）4音频信号输出。电平(有效值)mV（+196 V29mV),输出阻抗不大于200。主机数据发送(+)5音频信号输入。电平(有效值)245 V（+196 mV+24m），输入阻抗不小于。主机数据发送(-)空空7低电平有效，不大于.3V (PT为低时应使机车电台发射),无效时为高阻。D主机电源接口 （P1）DC110输入时，接插件采用2芯插座,型号为AL16JZ;24V输入时，接插件采用4芯插座,型号为AL1J4Z,引脚定义见表9。 表9主机电源接

14、口定义引脚号定义说明电源+ D110V 或24V输入+2电源 C0 或4V输入-3空DC110V 时无此管脚,24V时空空DC110V 时无此管脚,2V时空40MHz机车电台与接口单元的接口话音及通信接口(450MH机车电台与A 之间）数据通信采用S422串行接口，双工通信方式。I、P音频标称电平均为45 mV（20.5mV6.5mV)。接插件采用芯插座，型号 18K12AJ插座,引脚定义见表1。表100MHz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450Mz机车电台音频MIC-接口单元至450MHz机车电台音频4P+450H机车电台音频至接口单元SP450M机车电台音

15、频至接口单元6A +数据发送+(40z机车电台发)7DAA A-数据发送-（45MHz机车电台发)8DTAB+数据接收+（0MHz机车电台收）9DATA B-数据接收-（40Mz机车电台收）1预留复位复位信号,低电平复位1GD电源地主机至机车电台（外置）DS无线车次号接口(7）采用芯插座，接插件型号为S2J7M。引脚定义见表11。表11450MHz机车电台无线车次号接口定义引脚号定义说明1VC电源13.V,I00，450MHz机车电台输出3D电源地4F音频输出信号。电平245mV（9 mV294 mV），输出阻抗不大于200。5MI音频输入信号。电平45V(196 mV24m)，输入阻抗不小于

16、。7PT低电平有效,不大于0.3 （PT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（BB5）数据通信采用S4串行接口，双工通信方式。接插件采用7芯针型插座，型号为AL16-7Z，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2DAA IN+主机数据接收+3DAA IN主机数据接收-4DAA T主机数据发送5DAAO-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)采用芯圆形接插件,型号L16，引脚定义见表13表13录音输出接口定义引脚号定义说明1控制电平时小于0.3V，FF时为高阻2空3GN4音频输出电平标准测试条件下

17、为-102d，阻抗600空卫星定位单元原始数据、公共数据接口数据通信采用R422串行接口,双工通信方式。接插件采用7芯插座,型号为A167针型,引脚定义见表4。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制造商定义2卫星定位单元数据接收+3卫星定位单元数据接收-卫星定位单元数据发送5卫星定位单元数据发送6制造商定义7地天馈线接口：GM-R话音单元天线接口(T1接口)：TNC型孔座，阻抗:50。GSMR数据单元天线接口（接口):N型孔座，阻抗:50。卫星定位天线接口(T3接口):TN型孔座,阻抗：50。高速数据天线接口（T4接口）：TNC型孔座,阻抗：50。450Mz天线接口(T5接口

18、）:N型孔座,阻抗:0。800MHz天线接口(T接口）:N型孔座，阻抗:50。天线采用的插座均为N型孔座,阻抗50。GS-话音单元、数据单元的天馈线总增益应满足-2B2B。第三节 设备功能与原理3.1.CR整机功能CI根据单元模块的选配，可实现以下相应功能。具有45Hz通用式机车电台的调度通信功能。具有450MH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GSM-R调度通信功能。具有SM-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

19、。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。I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40MHz机车电台单元、0MHz车载电台单元、GM-R话音单元、GSM-R数据单元、记录单元、卫星定位单元、MM、机车数据

20、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CR进行GS-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

21、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I号码和本调度区段调度台的ISDN号码。GS-R话音单元在主控单元的控制下完成GSM-R调度通信功能。SM-数据单元在主控单元的控制下完成数据的收发(支持GRS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。40Hz机车电台单元在主控单元的控制下完成40MH调度通信所规定的机车电台功能及承载的数据传输功能。800Mz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

22、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（n）为24、48、2V、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11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30（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。表15各单元电源要求表序号单元

23、名称额定工作电压最大功耗备注1SM-话音单元+12V39W瞬态发射功耗+5V1W瞬态发射功耗SM-R数据单元+12V39瞬态发射功耗5V16W瞬态发射功耗3高速数据单元+1V25卫星定位单元+12V5W使用GS时5记录单元+V5W6MI、打印终端+122单端MM、打印终端450MHz机车电台单元机车直流电源6 00Hz车载电台单元机车直流电源60W 3.3.2.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WNC操作系统,软件采用面向对象语言编制。该控制部分接收MM传送的控制指令，进行相应的控制操作；接收各个应用的信息送到MI进行相应的提示和显示;按各个应用接口的数据要求进

24、行相应数据的转发;完成数据的存储功能。控制单元采用AR 系列单片机,与嵌入式工控机共同完成软关机、复位、电池电量检测、串口扩展、40M与G-R语音切换、记录单元录放音等功能。3.3.3.GSM-话音单元SMR话音单元采用欧洲M-R验证应用的GSM-R模块。目前主要采用法国SAGEM公司的MRM模块。M-话音模块的最大发射功率为8W。3.3.4.S-R数据单元GSR数据单元采用法国进口的WVECO模块,最大发射功率为2W。可工作在S网络支持的两种数据传输模式下:CSD电路型数据传输模式和GRS分组数据传输模式。CSD方式时，采用透明传输形式；GPRS方式时,采用UDP数据协议。3.3.5.卫星定

25、位单元卫星定位单元按最新技术条件输出公用PS信息和原始GS信息。预制线路信息数据库，可利用卫星定位机车位置,搜索前后站位置信息和当前应工作的模式，可提供机车所在小区位置信息。3.3.6.记录单元记录单元采用单板结构，主要由音频输入电路、音频输出电路、数据通信接口、控制电路、数据存储卡（电路)和电源等组成。记录单元的音频输入电路、音频输出电路、数据通信接口以及电源等采取了隔离设计方法，记录单元的任何电路故障都不影响CIR其它单元的正常工作。记录单元的音频采用平衡输入输出方式，阻抗005%,输入电平:标称-1dB（2mV)，动态范围00dBm。输出电平：标称-10dBm(245mV），动态范围200dBm。频率响应:在300H340H带宽内，电平差在-3+2dB范围内。信噪比：高于。失真度:小于5%。录音控制：采用电平控制方式。录音控制信号为低电平(低于3V)时，启动录音。录音控制信号为高电平时,停止录音。3.3.7.450z机车电台单元IR主机的450MHz机车电台单元为一个450Hz通用机车电台功能单元，450MHz信道机采用日本建伍的TK868-G