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      機(jī)車同步操控通信裝置的制作方法

      文檔序號(hào):7836296閱讀:225來源:國知局
      專利名稱:機(jī)車同步操控通信裝置的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本實(shí)用新型涉及鐵路無線通信技術(shù),尤其涉及一種適用于重載運(yùn)輸列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的機(jī)車同步操控通信裝置。
      背景技術(shù)
      GE公司的L0C0TR0L系統(tǒng)是當(dāng)今世界上最暢銷的集成分布式動(dòng)力控制系統(tǒng),已在北美、澳大利亞等國家的重載列車中得到成功運(yùn)用。該系統(tǒng)主要包括操控系統(tǒng)模塊、MMI顯示模塊、CCBII機(jī)車空氣制動(dòng)系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等幾個(gè)主要部分組成,可以對(duì)機(jī)車動(dòng)力分配和空氣制動(dòng)實(shí)行最佳控制,使車鉤受力大大減小,列車中各機(jī)車提供的氣流(空氣波)大大改善制動(dòng)性能。無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是L0C0TR0L系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),L0C0TR0L系統(tǒng)通過無線通信實(shí)現(xiàn)嚴(yán)密的控制邏輯,組合列車的主控機(jī)車廣播操控命令,通過無線信道傳送到各個(gè)從控機(jī)車,各個(gè)從控機(jī)車根據(jù)接收到的操控命令自動(dòng)控制從控機(jī)車實(shí)現(xiàn)同步操作。同時(shí)從控機(jī)車也傳送本地機(jī)車的狀態(tài)信息到主控機(jī)車,以便主控機(jī)車隨時(shí)了解系統(tǒng)的狀態(tài)。利用L0C0TR0L系統(tǒng)可以開行組合列車,將單次列車的運(yùn)輸能力成倍提升,以此解決鐵路重載運(yùn)輸中單次列車的運(yùn)輸能力提升的瓶頸問題。原有的L0C0TR0L系統(tǒng)普遍采用450M/800M無線電臺(tái)模塊作為其通信設(shè)備。這種方式在中國鐵路應(yīng)用存在著嚴(yán)重的不足(一)模擬通信之上已有傳統(tǒng)的列調(diào)、無線車次號(hào)傳輸、列尾風(fēng)壓等應(yīng)用,已處于不堪重負(fù)的狀態(tài);(二)模擬通信的傳輸距離只有3-5公里, 并且隨著距離的增加,通信質(zhì)量處于下降狀態(tài);(三)模擬通信容易受到天氣、地形、電磁等干擾,信號(hào)穩(wěn)定性差;(四)大秦線大多處于山區(qū),地形復(fù)雜,隧道多,信號(hào)質(zhì)量很差。因此原有的L0C0TR0L系統(tǒng)的通信系統(tǒng)并不適合在大秦線應(yīng)用。

      實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,本實(shí)用新型提供一種機(jī)車同步操控通信裝置。本實(shí)用新型提供的機(jī)車同步操控通信裝置,包括用于將機(jī)車接入GSM-R網(wǎng)絡(luò)的GSM-R通信模塊;用于接收所述機(jī)車的指令并將該指令傳遞給所述GSM-R通信模塊、通過所述 GSM-R通信模塊完成所述機(jī)車和地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)之間的無線數(shù)據(jù)通信的主控板;用于為所述GSM-R通信模塊和所述主控板供電的電源模塊;其中,所述主控板通過串口和所述GSM-R通信模塊連接,所述電源模塊分別與所述主控板、所述GSM-R通信模塊連接。如上所述的機(jī)車同步操控通信裝置,其中,所述主控板包括CPU、以太網(wǎng)卡、串口擴(kuò)展板、存儲(chǔ)器、看門狗模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、復(fù)位按鍵,所述以太網(wǎng)卡、所述串口擴(kuò)展板、所述存儲(chǔ)器、所述看門狗模塊、所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘、所述復(fù)位按鍵分別與所述CPU連接。如上所述的機(jī)車同步操控通信裝置,其中,所述電源模塊包括EMI濾波器、電壓變換模塊,所述EMI濾波器與所述電壓變換模塊連接。如上所述的機(jī)車同步操控通信裝置,其中,該裝置還包括采集所述機(jī)車和所述地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)之間的通信數(shù)據(jù),并將所述通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嫔系姆?wù)器上的監(jiān)測(cè)板,所述監(jiān)測(cè)板和所述GSM-R通信模塊連接。如上所述的機(jī)車同步操控通信裝置,其中,所述主控板、所述GSM-R通信模塊、所述電源模塊、所述監(jiān)測(cè)板均為兩個(gè);其中,兩個(gè)所述主控板之間通過以太網(wǎng)口連接。本實(shí)用新型提供的機(jī)車同步操控通信裝置采用GSM-R通信模塊和主控板將機(jī)車接入GSM-R網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)了基于GSM-R網(wǎng)絡(luò)的機(jī)車與地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)的通信。

      圖1為本實(shí)用新型機(jī)車同步操控通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為本實(shí)用新型主控板2的結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為本實(shí)用新型電源模塊1的結(jié)構(gòu)示意圖。
      具體實(shí)施方式
      為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖,對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。圖1為本實(shí)用新型機(jī)車同步操控通信裝置的結(jié)構(gòu)示意圖,如圖1所示,該通信裝置包括用于將機(jī)車接入GSM-R網(wǎng)絡(luò)的GSM-R通信模塊3 ;用于接收機(jī)車的指令并將該指令傳遞給GSM-R通信模塊3、通過GSM-R通信模塊3完成機(jī)車和地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)之間的無線數(shù)據(jù)通信的主控板2 ;用于為GSM-R通信模塊和主控板2供電的電源模塊1 ;其中,主控板2通過串口和GSM-R通信模塊3連接,電源模塊1分別與主控板2、GSM-R通信模塊3連接。工作原理具體如下打開電源,電源模塊1為主控板2和GSM-R通信模塊3供電,GSM-R通信模塊3對(duì) GSM-R網(wǎng)絡(luò)附著,并對(duì)GSM-R通信模塊3上存儲(chǔ)的機(jī)車用戶進(jìn)行身份認(rèn)證,這種狀態(tài)下機(jī)車同步操控通信裝置等待機(jī)車的命令;機(jī)車同步操控通信裝置等待機(jī)車命令的狀態(tài)下,可以進(jìn)行機(jī)車注冊(cè);在機(jī)車注冊(cè)成功的狀態(tài)下,可以在機(jī)車和地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,具體包括將機(jī)車的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛鎽?yīng)用節(jié)點(diǎn)和將地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)傳來的機(jī)車數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C(jī)車兩個(gè)方面;完成機(jī)車和地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài)下,可以進(jìn)行機(jī)車注銷。機(jī)車注銷成功的狀態(tài)下,可以關(guān)閉電源,完成關(guān)閉機(jī)車同步操控通信裝置。具體地,機(jī)車注冊(cè)的過程如下機(jī)車通過機(jī)車上安裝的L0C0TR0L系統(tǒng)中的CIOM向主控板2發(fā)送注冊(cè)命令,主控板2將注冊(cè)命令傳遞給GSM-R通信模塊3,GSM-R通信模塊3 向地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)發(fā)起電路連接,完成撥號(hào)連接,電路連接好的狀態(tài)下,GSM-R通信模塊3向地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)發(fā)送安全認(rèn)證數(shù)據(jù)幀,地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)返回認(rèn)證成功數(shù)據(jù)給GSM-R通信模塊3, 完成同步操控安全認(rèn)證,完成同步操控安全認(rèn)證的狀態(tài)下,GSM-R通信模塊3發(fā)送注冊(cè)數(shù)據(jù)幀給地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn),地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)返回注冊(cè)成功數(shù)據(jù)幀給GSM-R通信模塊3,通過GSM-R通信模塊3注冊(cè)成功數(shù)據(jù)傳遞給主控板2,通過主控板2注冊(cè)成功數(shù)據(jù)傳遞給機(jī)車,機(jī)車得知注冊(cè)成功,完成同步操控用戶注冊(cè)。具體地,機(jī)車注銷的過程如下機(jī)車通過機(jī)車上安裝的L0C0TR0L系統(tǒng)中的CIOM向主控板2發(fā)送注銷命令,主控板2把注銷命令傳遞給GSM-R通信模塊3,通過GSM-R通信模塊3向地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)發(fā)送注銷數(shù)據(jù)幀,地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)將該機(jī)車刪除,地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)向GSM-R 通信模塊3返回注銷成功數(shù)據(jù)幀,GSM-R通信模塊3將注銷成功數(shù)據(jù)幀傳遞給主控板2,主控板2將注銷成功數(shù)據(jù)幀傳遞給機(jī)車,機(jī)車同步操控通信裝置與地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)之間的電路連接斷開,完成注銷。由上述的技術(shù)方案可知,本實(shí)用新型提供的機(jī)車同步操控通信裝置采用GSM-R通信模塊和主控板將機(jī)車接入GSM-R網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)了基于GSM-R網(wǎng)絡(luò)的機(jī)車與地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)的通信,可以解決L0C0TR0L系統(tǒng)在大秦線開行組合列車的系統(tǒng)通信問題。具體地,圖2為本實(shí)用新型主控板2的結(jié)構(gòu)示意圖,如圖2所示,主控板2包括CPU 模塊21、以太網(wǎng)卡27、串口擴(kuò)展板沈、存儲(chǔ)器Μ、看門狗模塊22、實(shí)時(shí)時(shí)鐘25、復(fù)位按鍵23, 以太網(wǎng)卡27、串口擴(kuò)展板沈、存儲(chǔ)器Μ、看門狗模塊22、實(shí)時(shí)時(shí)鐘25、復(fù)位按鍵23分別與 CPU模塊21連接。具體地,圖3為本實(shí)用新型電源模塊1的結(jié)構(gòu)示意圖,如圖3所示,電源模塊1包括EMI濾波器31、電壓變換模塊32,EMI濾波器31與電壓變換模塊32連接。主控板2單板可提供64MB/U8MB/256MB內(nèi)存,提供8MB/16MB/32MB程序數(shù)據(jù) FLASH以及512KB BOOT ROM,該單板還提供一條CPCI總線用于熱插IO板的擴(kuò)展,對(duì)外提供 10個(gè)異步串行口(其中一個(gè)串行口作為調(diào)試用串行口),兩個(gè)10M/100M兼容的以太網(wǎng)口, 8個(gè)可編程的I/O接口腳,兩個(gè)指示燈;CPU模塊21采用的是工業(yè)機(jī)的控制芯片,具體型號(hào)為MOTOROLA的PowerPC擬45,該控制芯片具備CPCI總線的仲裁控制、時(shí)鐘分配等功能;以太網(wǎng)卡27采用的是82559 ;串口擴(kuò)展板沈采用的是2050。在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步地,機(jī)車同步操控通信裝置還可以包括采集機(jī)車和地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)之間的通信數(shù)據(jù),并將通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嫔系姆?wù)器上的監(jiān)測(cè)板,監(jiān)測(cè)板和GSM-R通信模塊3連接。在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步地,主控板2、GSM-R通信模塊3、電源模塊1、監(jiān)測(cè)板均為兩個(gè);其中,兩個(gè)主控板之間通過以太網(wǎng)口連接;以實(shí)現(xiàn)熱備份,即其中的一個(gè)主控板或GSM-R通信模塊或電源模塊或監(jiān)測(cè)板有故障時(shí),都可以自動(dòng)切換到?jīng)]有故障的相應(yīng)模塊。在實(shí)際工程應(yīng)用中,主控板2單板采用CPCI結(jié)構(gòu),支持HA功能;主控板2中的CPU 模塊21上安裝QNX嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),該操作系統(tǒng)和CPU模塊21的控制芯片結(jié)合實(shí)現(xiàn)主控板2的控制功能,解決了移動(dòng)信道的管理問題,包括鏈路建立、鏈路拆除、鏈路維護(hù)、鏈路切換等;其中的電源模塊1支持熱插拔,具體接線時(shí)為了接線方便可以將電源模塊1連接到電源背板上,經(jīng)過電源背板后通過14PIN線纜端子將輸出弓丨出。在實(shí)際工程應(yīng)用中,機(jī)車同步操控通信裝置放置在機(jī)箱中,主控板2位于機(jī)箱的中間,旁邊放置GSM-R通信模塊3,每個(gè)GSM-R通信模塊3占據(jù)三個(gè)CPCI槽位,各個(gè)板之間的連線通過系統(tǒng)背板實(shí)現(xiàn),CPCI總線內(nèi)部總線帶寬為2(ibpS ;機(jī)箱中還設(shè)置有防塵網(wǎng),機(jī)箱采用的是帶孔外殼以便散熱,這樣使得機(jī)車同步操控通信裝置可以處于高溫、粉塵等惡劣自然環(huán)境下工作,同時(shí)解決了 GSM-R通信模塊3長時(shí)間處于不間斷發(fā)射狀態(tài)下應(yīng)用場(chǎng)景下設(shè)備穩(wěn)定性和可靠性問題。其中電源模塊1的指標(biāo)如下輸入電壓類型110VDC(66-160VDC)。冗余設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)為1+1備份設(shè)計(jì),輸出功率150W,輸出電壓3. 3/5A ;5V/10A ;12/5A,實(shí)際可用功率為 140W。效率>80%;工作溫度/濕度濕度RH5-90 %。可維護(hù)性支持熱插拔,前面板維護(hù)。防護(hù)性能因直流外配防護(hù)裝置選型困難,電源模塊1設(shè)計(jì)中會(huì)考慮3KA的防護(hù)和增加開關(guān)設(shè)計(jì)安規(guī)認(rèn)證具有CE或UL、TUV安規(guī)等多國承認(rèn)安規(guī)認(rèn)證。限制結(jié)構(gòu)尺寸高3U (108mm),系統(tǒng)寬度84. 67mm,深度172mm,系統(tǒng)采用4U高的機(jī)框。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案,而非對(duì)其限制; 盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解: 其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改,或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
      權(quán)利要求1.一種機(jī)車同步操控通信裝置,其特征在于,包括 用于將機(jī)車接入GSM-R網(wǎng)絡(luò)的GSM-R通信模塊;用于接收所述機(jī)車的指令并將該指令傳遞給所述GSM-R通信模塊、通過所述GSM-R通信模塊完成所述機(jī)車和地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)之間的無線數(shù)據(jù)通信的主控板; 用于為所述GSM-R通信模塊和所述主控板供電的電源模塊;其中,所述主控板通過串口和所述GSM-R通信模塊連接,所述電源模塊分別與所述主控板、所述GSM-R通信模塊連接。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車同步操控通信裝置,其特征在于,所述主控板包括CPU、以太網(wǎng)卡、串口擴(kuò)展板、存儲(chǔ)器、看門狗模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、復(fù)位按鍵,所述以太網(wǎng)卡、所述串口擴(kuò)展板、所述存儲(chǔ)器、所述看門狗模塊、所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘、所述復(fù)位按鍵分別與所述CPU連接。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車同步操控通信裝置,其特征在于,所述電源模塊包括EMI濾波器、電壓變換模塊,所述EMI濾波器與所述電壓變換模塊連接。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車同步操控通信裝置,其特征在于,還包括采集所述機(jī)車和所述地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)之間的通信數(shù)據(jù),并將所述通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嫔系姆?wù)器上的監(jiān)測(cè)板,所述監(jiān)測(cè)板和所述GSM-R通信模塊連接。
      5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)車同步操控通信裝置,其特征在于,所述主控板、所述GSM-R通信模塊、所述電源模塊、所述監(jiān)測(cè)板均為兩個(gè); 其中,兩個(gè)所述主控板之間通過以太網(wǎng)口連接。
      專利摘要本實(shí)用新型提供一種機(jī)車同步操控通信裝置,該通信裝置包括用于將機(jī)車接入GSM-R網(wǎng)絡(luò)的GSM-R通信模塊;用于接收所述機(jī)車的指令并將該指令傳遞給所述GSM-R通信模塊、通過所述GSM-R通信模塊完成所述機(jī)車和地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)之間的無線數(shù)據(jù)通信的主控板;用于為所述GSM-R通信模塊和所述主控板供電的電源模塊;其中,所述主控板通過串口和所述GSM-R通信模塊連接,所述電源模塊分別與所述主控板、所述GSM-R通信模塊連接。本實(shí)用新型提供的機(jī)車同步操控通信裝置采用GSM-R通信模塊和主控板將機(jī)車接入GSM-R網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)了基于GSM-R網(wǎng)絡(luò)的機(jī)車與地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)的通信。
      文檔編號(hào)H04W56/00GK202035141SQ20112011179
      公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
      發(fā)明者姜永福, 許志加, 路曉彤, 鐘彬, 黃威 申請(qǐng)人:北京錦鴻希電信息技術(shù)股份有限公司, 鐵道部運(yùn)輸局
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