便攜式450 MHz無線數據傳輸綜合檢測設備研制方案

軒非亞 曾祥兵

（1．北京鐵路通信技術中心，北京 100038；2．北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073）

無線調度命令傳送系統作為一種高效及時的調度命令傳送方式，在我國鐵路行業應用中越來越重要，有效提高了列車行車指揮的效率。本文詳細介紹450 MHz無線調度命令在傳輸過程中遇到的問題，結合現場維護人員的檢修流程，提出一種適用于現場應用的快速檢測設備，用于對無線調度命令、無線車次號傳輸過程中出現的設備故障定位及測試。主要解決以下問題。

1）可檢測機車設備。含調度命令機車裝置、機車數據采集編碼器、無線列調機車電臺或CIR的檢測。

2）可檢測地面設備。含車站電臺、調度命令轉接器、車次號接收解碼器的檢測。

考慮到現場條件的惡劣和復雜性，快速檢修設備還具備操作便捷、界面友好，攜帶方便等特性，方便維護檢修人員操作使用。

1 現狀

450 MHz調度命令無線傳送及車次號無線校核系統車、地間的無線傳送部分，主要由調度命令機車裝置、機車電臺或CIR、機車數據采集編碼器、無線列調車站電臺、車站數據接收解碼器和調度命令車站轉接器等組成。主要功能是車站向管轄區間內的列車發送調度命令、行車憑證、調車作業通知單、進路預告等信息，接收列車返回的自動確認及手動簽收信息；機車向車站發送車次號校核信息。

目前，對于設備故障的排查，一般使用獨立的檢測設備，如：機車電臺出入庫檢測裝置、調度命令出入庫檢測裝置，便攜式機車數據采集編碼器檢測裝置等，或使用無線列調對講機對車站電臺、機車電臺進行簡單的測試。

2 存在的問題

450 MHz調度命令無線傳送及車次號無線校核信息的傳輸，需經過相當多的環節，如一條完整的調度命令發送及回執的接收，需要經過以下幾個步驟。

調度臺→TDCS車站分機→調度命令車站轉接器→車站電臺→機車電臺→調度命令機車裝置；調度命令機車裝置（回執）→機車電臺→車站電臺→車站數據接收解碼器→調度命令車站轉接器→TDCS車站分機→調度臺。

任何一個環節出現問題，均會導致TDCS顯示調度命令發送失敗。維護人員在檢修故障時，需對每一個環節分別測試、逐一核查。如果采用獨立的監測設備，現場處理問題時，必須帶齊所有的檢測工具、熟悉每一種檢修設備的使用，才能根據檢測數據做出正確的判斷。現場檢測采用分離式檢測設備，增大了維護人員的工作難度，要求維護人員熟練掌握多種設備的指標及多種儀表的使用，不利于提高檢測維修質量和工作效率。此外，多種檢修設備的配置，也不利于維護單位的設備管理。

3 解決思路

450 MHz調度命令無線傳送檢測維護涉及的設備有很多種，但細致分析，仍可以找出一些共同點。

列車無線數據傳輸過程中，其業務數據表現形態可分為有線RS-422/RS-485及無線信道FFSK方式。如TDCS分機、車站轉接器、機車裝置、車站解碼器、采集編碼器等，均采用RS-422/RS-485接口；車站電臺工作頻組的發送通道及機車電臺457.550 MHz的發送通道，均采用FFSK方式。

根據上述情況，如果研制一套具有多個有線數據接口及可調整頻率的無線數據傳輸綜合檢測設備，集成各種通信接口、通道的檢測功能，適應對現場不同設備的連接和測試，能夠減少現場檢修作業攜帶的儀表和設備，大大減輕檢修人員工作負荷。

綜合檢測設備應采用屏幕顯示方式、圖形化操作界面，簡化操作過程，并將接收/發送的調度命令數據信息解析、翻譯后，以通俗、易懂的漢字顯示出來，便于現場人員分析數據、查找問題，有利于提高故障處理速度。

考慮到現場使用方便，綜合檢測設備應采用一體化結構，具有合適的尺寸和重量，易于便攜，堅固可靠；采用內置蓄電池供電，持續工作時間不小于10 h（按發送、接收時間1∶20考慮）。

4 設備介紹

4.1 主要功能

按上述思路，提出一種便攜式450 MHz無線數據傳輸綜合檢測設備，它具備以下主要功能。

1）模擬機車數據采集編碼器發送車次號信息。

2）接收并顯示機車數據采集編碼器發送的車次號信息。

3）模擬TDCS分機發送調度命令。

4）接收并顯示TDCS分機發送的調度命令。5）模擬機車設備接收調度命令；發送回執、無線車次號、調車請求等信息。

6）接收并顯示機車設備無線發送的回執、無線車次號、調車請求等信息。

7）模擬車站發送調度命令；接收車次號、調車請求信息。

8）接收并顯示車站發送的調度命令信息。

9）重量小于6 kg；結構設計易于隨身攜帶。

10）發射功率1～3 W，可設置。

11）設備采用蓄電池供電，連續工作時間大于10 h（發射：待機時間為1∶20）；充電時間約為3～5 h。

4.2 原理框圖

控制處理器采用嵌入式工控機，應符合PC/104規范V2.5要求，具有資源豐富、接口齊全、功耗低、可靠性高等特點，可在-40℃～+85℃溫度范圍內穩定工作，滿足工業級產品的各種應用需求。預裝Windows CE 5.0操作系統，便于軟件設計開發。

無線信道機選用450 MHz信道機，應具不少于16個信道，可通過寫頻軟件實時設置收/發信道頻率、發射功率（5W/2W/1W）、隨路信令等，信道轉換時間小于110 ms。

顯示器選用5.6英寸TFT彩色液晶屏，支持點陣為640×480。

輸入設備選用4×5鍵盤。

設備組成如圖1所示，設備面板示意如圖2所示。

5 工作方式

450 MHz無線數據傳輸綜合檢測設備主要有以下2類工作方式。

1）模擬現場工作環境。

2）對目標設備進行測試。

5.1 現場模擬

現場設備示意如圖3所示。

5.1.1 模擬機車設備

模擬機車上的設備（無線列調機車電臺或CIR、調度命令機車裝置），接收地面無線FFSK發送的調度命令；以無線FFSK方式發送自動應答/簽收命令，發送調車請求命令。

通過模擬機車設備，接收地面發送的調度命令并給出應答，可快速排查地面設備是否存在問題。如果發現地面設備存在問題，再啟用車站設備測試及TDCS分機測試功能對地面設備進一步檢測。

5.1.2 模擬車站設備

模擬車站地面設備（無線列調車站電臺、車站數據接收解碼器、調度命令車站轉接器）。通過無線FFSK方式，發送各種調度命令，接收機車自動應答/簽收及車次號信息。

通過模擬車站設備，向機車發送調度命令并接收應答，快速排查車載設備是否存在問題。如果發現車載設備存在問題，再啟用機車設備測試及機車數據采集編碼器測試功能對車上設備進一步檢測。

5.1.3 模擬機車數據采集編碼

通過RS-485接口/音頻接口，采用數字或模擬方式，向機車電臺發送車次號信息。

在測試機車設備時，可將機車電臺或CIR連接綜合檢測設備，模擬機車數據采集編碼發送車次號信息。

5.1.4 模擬TDCS車站分機

通過RS-422串行接口，向車站電臺發送各種調度命令，并接收車站電臺返回的自動回執/簽收信息。

在測試車站設備時，可將車站設備連接綜合檢測設備，模擬TDCS車站分機發送調度命令，并監測調度命令的回執及車次號信息的接收情況。

5.2 設備測試

5.2.1 機車設備測試

啟動綜合檢測設備機車設備測試功能，逐一完成對機車設備的調度命令接收、回執發送、車次號發送測試。

5.2.2 車站設備測試

啟動綜合檢測設備車站設備測試功能，逐一完成對車站設備的調度命令發送、回執接收、車次號接收測試。

5.2.3 機車數據采集編碼數據通信測試

將機車數據采集編碼器通過RS-485接口連接到綜合檢測設備，啟動TAX箱測試功能，接收并分析編碼器發送的數據。

5.2.4 TDCS車站分機數據通信測試

將TDCS車站分機通過RS-422接口連接到綜合檢測設備，啟動TDCS車站分機測試功能，接收并分析TDCS車站分機的數據。

6 結論

按照上述思路研制的便攜式450 MHz無線數據傳輸綜合檢測設備，集成了多種無線數據傳輸設備和測試功能，可以模擬發送各類車、地無線傳輸業務和數據，解決過去無線數據傳輸設備現場維修檢測缺乏基礎數據的問題，有利于故障快速定位和排查；并以直觀方式顯示檢測結果，有利于維護人員分析、處理故障，提高檢測維修質量和工作效率；簡化檢修設備的配置，減輕現場維護人員的勞動強度，有利于維護單位的設備管理。

[1] 科技運[2007]99號 GSM-R數字移動通信應用技術條件第三分冊:調度命令信息無線傳送系統V1.0[S].

[2] 科技運[2007]98號 GSM-R數字移動通信應用技術條件第二分冊:列車無線車次號校核信息傳送系統 V1.0[S].