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本文作者:阮一凡作者單位:中國鐵道科學研究院標準計量研究所
系統功能
1完成與本機車本端同步操控單元之間的數據交換
本端同步操控單元通過串行接口,將同步控制信息傳送給無線數據傳輸設備,無線數據傳輸設備通過800MHz和400kHz信道將數據發送出去。
2實現主、從機車之間的數據交換
主控機車和從控機車之間的無線數據交換是通過轉發接力的方式完成的。主控機車發出同步控制信息,距離主控機車最近的從控機車1收到無線數據后將此信息向下轉發,從控機車2收到從控機車1的轉發信息后會將轉發信息繼續向下轉發,距離主控機車最遠的從控機車3收到從控機車2的轉發信息后啟動應答機制,應答機制中也是按照轉發接力方式完成的。這樣的嚴格的轉發接力機制能夠最大限度的保證主從機車之間的數據交換。
3采用兩種傳播特性不同的無線信道
控制單元通過控制800MHz和400kHz兩部電臺的工作,實現對無線數據發送與接收控制。采用了靈活的800MHz通信和400kHz通信的時序管理,只在間隔距離較遠的機車之間進行400kHz無線數據傳輸。這樣有效的800MHz和400kHz通信方式的結合,使得無線同步操控系統既滿足了對數據通信成功率的要求,也保證了組合列車操控的同步性。
4具備多個頻點受控切換的能力
由于復線鐵路的原因,造成了上下行列車會車時會帶來同頻干擾的問題。同樣的,在機車較為集中的站場區段也會存在這樣的問題。無線數據傳輸設備可以根據同步操控單元的數據信息進行多個信道之間的切換,以減少上述情況下同頻干擾帶來的無線數據無法正常傳輸。
技術特點
1頻率分集
系統采用了800MHz和400kHz的頻率分集技術。800MHz無線通信在視距通信區域和少障礙物區域效果好,而在山區隧道地區,受到陰影效應的影響,通信質量會大大降低;400kHz通信以接觸網為傳播媒介,地形上的障礙物對其影響較小。兩種不同特性的通信制式相結合,能夠有效提高山區隧道區段無線數據傳輸的成功率。400kHz電臺使用1個信道,800MHz電臺可以設置10個不同信道。
2設備具有冗余機制
每臺牽引機車的兩端都裝配有無線數據傳輸設備,同步操控系統運行時,兩端的設備都處于正常工作狀態。操作端無線數據傳輸設備使用800MHz和400kHz信道,為了避免同頻干擾,非操作端的無線數據傳輸設備只使用與操作端不同的800MHz信道。同步操控信息通過3個無線信道(2個800MHz信道和1個400kHz信道)傳輸。同時非操作端無線數據傳輸設備的400kHz信道能夠為操作端的400kHz信道提供熱備冗余。這樣不僅有效的提高了無線數據傳輸的成功率,也提高了無線數據系統的工作穩定性。
3有效的無線管理機制
由于800MHz無線通信的空中傳輸速率達到9600bit/s,而400kHz無線通信的空中傳輸速率僅為1200bit/s(或1800bit/s),并且400kHz數據交織糾錯功能會增加大約一半的數據量,所以同一幀數據使用800MHz信道傳輸所用時間將遠遠小于400kHz信道。因此,主、從機車之間的無線信道的時隙分配進行優化,400kHz通信應答只在距離較遠的機車之間進行,并采用廣播方式來確保每個機車接收數據的有效性。在數據結構方面,盡量將機車控制指令以字節形式表示,以減少無線傳輸的數據量。通過上述行之有效的方法,縮短了同步操控周期,提高了主、從機車之間操控的同步性,提高了組合列車運行的可靠性。
4無線數據的糾錯功能
無線數據的編碼采用交織糾錯和循環冗余校驗,雖然在一定程度上增加了數據的傳輸量,但能增強無線數據傳輸系統的糾錯能力,保證無線數據傳輸的成功率,提高組合列車運行的安全性和可靠性。
5完善的設備維護手段
通過設備的維護接口,可以在本地實現設備配置的更新和維護,可以實現信道配置、數據下載、軟件升級等工作。將來,也可以通過地面無線維護設備,通過800MHz信道傳輸維護信息,實現對設備的遠程維護。