RS4200主備機系統熱冗余切換原理及故障解決

于洪峰

摘 ? 要：在自動化水平持續深化的大背景下，控制網絡也被廣泛應用于航空行業之中，要求控制網絡具備高度的穩定性，這是進一步提升系統穩定性的基本保障。對此，必須在最大程度上提升控制網絡可靠性，這也成為了系統得以正常運行的基本前提。事實上，提升控制網絡的穩定性一直是航空設備研發、保障較為棘手的問題，就當前行業發展現狀而言，主要以冗余控制系統為主，它能夠滿足所提出的穩定性要求，所以也被廣泛使用。

關鍵詞：RS4200 ?主備機系統 ?熱冗余切換

中圖分類號：TP27 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（b）-0015-02

當前經濟發展規模大，人們的外出頻率也隨之增加，在航班量持續上升的同時確保飛行安全性變得尤為重要。參考相關行業規范，本場收發分體機SU4200＼EU4200，在此環境下設備主備熱冗余，如果出現故障，主、備機之間可以進行高效的切換。在冗余備份的影響下，可以顯著提升系統的穩定性，如果需要使用到備用設備，此時可以通過手動的方式完成切換操作，而這一轉換時間甚至可以控制在200ms以內。工作人員能夠靈活的對備用電臺做以全面檢查，即便出現了異常狀況，運轉過程依然可以保持在指定的頻率上。

1 ?本場系統介紹

RS4200系列甚高頻超高頻設備主要是由收發機、發射機、接收機等幾個形式。相關系列無線電甚高頻頻率范圍（112～144MHz）主要是用于民用。而相關系列無線電超高頻頻率范圍（225～400MHz）主要是用于軍用交通管制。從當前所常用的甚高頻設備數字化處理來進行分析，其信號處理過程已經實現了完全數字化處理。但由于射頻輸出所時的調制信號還是以模擬信號為主。所以，音頻信號輸入輸出同樣以模擬方式完成。在進行電臺系統架設過程中，所需要考慮的影響因素非常多。想要真正完成甚高頻鏈路的架設，必須要通過臺站設備、傳輸設備、終端遙控單元、供配電、錄音、監控等許多設備所組成。本場甚高頻采用的是RS4200收發分體機，發射機SU4200和接收機EU4200，收發信機各有4臺，天線部分為接收機共用一根天線，發射機共用一根天線，其具體組成為以下幾個部分。

（1）臺站設備。在此環節中主要是由天線、收信機、發信機、濾波器以及饋線等相關設備所組成。

（2）傳輸設備。本場建設中，由于設備與航管樓機房距離較近，可以利用網線到遙控盒、記錄儀等進行各個設備端口的連接與傳輸。

（3）終端遙控單元。其中包含了內話、遙控盒等相關設備。

（4）供電設備。本場系統架設時，選擇了UPS不間斷電源、直流供電、油機發電三種供電方式。

（5）在內話系統的作用下進行相關的通話控制。

（6）機柜內設置了高精度的連接單元，由此實現與內話與錄音系統、遙控盒三大部分的高效連接。

（7）任何一臺收發信機都配備了內置測試單元，此時可以靈活的掌控系統各信道的實際情況，充分涉及到了狀態、參數等信息，一旦發生故障后還可以做出進一步判斷，并將數據傳輸給監控系統。

（8）任何一個監控終端所具備的功能都一致，它可以獲得收、發信機的實際運行狀態，此外還可以實現主備機的高效切換，并通過遠程的方式控制系統的啟停。

（9）關于VHF話音以及控制信號，必須為二者的傳輸適配一個話音接口，在此基礎上基于4線E&M-Ⅴ方式實現與內化系統的高效連接。

（10）將系統預定為365d無中止運行狀態，并且內部各器件的運行時長都需要超過15年。

（11）設備為交、直流相結合的方式，其中交流為主用供電，二者之間可以靈活進行切換。本系統所涉及到的濾波器等裝置都被集中安裝于19英寸的機柜之中，因此內部線路也具有高度的集成化特性。從整個系統的構成上考慮，其設置有1個機柜，其中又可細分為4臺收發信機，并且采用的是1+1的主備配置形式。除此之外，機柜中設置了雙腔濾波器，其總量達到了4臺，共分為兩組，彼此對應有2個信道。機柜中還設置了其它部分的內容，諸如電臺安裝軌道以及控制線等。無論是電臺音頻線還是各類控制線，二者都可以直接連接到KRONE極限板結構上，整體來說接線配置具有高度的靈活性。此外，接線板也具有高度的靈活性，諸如主備機信號兩路輸出的方式較為典型，此外兩路并聯輸出的方式也具有高度的可行性。無論是VHF話音還是控制信號，二者都可以借助于傳輸設備而實現與遙控單元等組件的高效連接，任何一個信道都為之適配了兩個標準科隆卡線單元，其均設置在機柜背板上，各個卡線單元之間均做以合理的阻抗匹配工作，加之音頻分配機制，因此可以良好的連接到錄音系統等相關系統之中。要想實現甚高頻系統與周邊系統的穩定連接，要求單個信道均需要對應四條線，除了兩對基本的音頻線外，還涉及到PPT線以及SQL線各一對。但無論是何種形式的界限，其采用的都是標準的E&M信令，在此基礎上可以與所有模擬音頻系統實現高度的兼容。從阻抗的角度考慮，遙控單元與內話兩部分均對應為600Ω，所以并不存在阻抗不匹配的問題。

2 ?電臺配置方法

SU4200＼EU4200電臺在進行配置時，主要是以系統配置軟件為主。通過其軟件能夠使用筆記本電腦對電臺的各類參數、IP地址等進行遙控配置。在具體配置過程中，需要將收信電臺與電腦進行連接，然后按照配置軟件中的操作提示，點擊connect按鍵。軟件頭部會以綠色字體顯示電臺版本號，如果電臺版本號與軟件不相符，則需要通過Device，選擇“command set file”中“command set file path”選擇相應的版本號。完成版號選擇之后，點擊“configuration”按鍵。通過軟件中的配置文件可以讀取相應文件。再通過“read from file”選擇桌面上“ZS4200信道配置”中需要的配置信號，確定后點擊交互模式“interactive”。完成上述操作之后，進入到寫入電臺環節。通過點擊“write to radio”按鍵，可以發現軟件界面右下角的紅色BUSY，首行為黃色，當寫入結束后右下角變為ready綠色，首行綠色。再點擊“noactive”退出交互模式，并重啟電臺，調到對應頻率。

3 ?案例分析

以實際案例為背景展開探討：在維護過程中，將主用機由I號機切換為II號機后發現，I號機LCD屏顯示“INACT”字樣，而II號機顯示屏在“ACT”和“INACT”間不斷變換。

對上述現象展開分析：I 號機顯示器所顯示出的內容代表的是備用的狀態;而對于II 號機而言，其顯示出的內容則代表主備用切換狀態。

展開原理分析：RS 4200電臺上適配了一臺主備機切換控制信號，具體可分為TEST_OC 和*OFF兩大類，在此基礎上可以實現主備電臺的信號線交叉連接，前者為控制信號，當電臺處于主用狀態時，基于TEST_OC 引腳便可以向備用機發送低電平，此時電臺將會處于備用狀態;如果主用電臺發生切換時，或者系統處于故障狀態時，此時TEST_OC 引腳將會進一步發出開路信號，當備機接收到該信號后便會隨即轉變為主用狀態，而對于原備機而言，它會進一步發出低電平，然后原主機將會接收到，因此會抑制其備用狀態。但需要認識的是，如果TEST_OC 引腳發出了某一電壓，此時會在低電平以及開路電平間發生持續性切換，此時II 號機的 *OFF 口接收將會受到影響，致使信號在開路以及接地間發生高頻率跳變現象，此時II 號機的主備狀態也將發生波動，因此顯示器字樣跳動現象尤為普遍。

補充：在進行故障排除工作中，通導人員曾對Z2板進行了處理，此時7、8 號撥碼挑開，在此影響下I、II號機發模塊間的 TEST_OC 和 *OFF 交叉線斷開，由此發現主備機之間發生了極為頻繁的切換現象。之所以出現此現象，是因為信道對應的收發模塊都對應有一對交叉信號，具體為TEST_OC和 *OFF 信號;如果將故障模塊斷開，則可以順利進行主備機切換。

結論：一旦發生故障且不具備完善的備件體系后，為了確保整個系統的穩定運行，則需要對收、發兩大模塊進行處理，具體操作對象為Z2板7、8 號撥碼，由此確保主備機切換處于穩定運行狀態，降低對系統運行的影響。電臺采用的是模塊化的組裝方式，加之其內部電路較為復雜，因此難以實現故障元件的高效切換，當出現故障后則需要對整個模塊做以修復處理。

4 ?結語

在RS4200主備機熱冗余系統中，主備電臺之間借助于Z2板實現高效的連接，一旦發生故障后也可以達到無縫切換的效果，系統的運行穩定性并不會受到影響。

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