CN110932742A - 一种铁路应急cir电台 - Google Patents

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郭斌
巨学亮
王思远
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Abstract

本发明涉及铁路通信设备领域，公开了一种铁路可替代机车综合无线通信设备（CIR）功能的应急通信设备，简称应急CIR电台，包括了电台主机、送受话器、外挂天馈，电台主机中安装有主控单元、记录单元、卫星定位单元、GSM‑R语音单元、GSM‑数据单元、450MHz通信单元、LBJ接近预警单元、操作显示单元、电源单元和扬声器，本发明的应急CIR电台设备可提供450MHz、800MHz、900MHzA三种通信模式下的数据和语音通信以及接近预警信号的收发；同时具备GPS/北斗双模卫星定位、实时记录、独自供电、单兵携带的功能和特点，适用于铁路机车行驶过程中，车载通信设备故障、事故现场处理的应急通信保障，实现了多种通信功能模式的组合和兼容，可实现语音数据通信和实时记录，是铁路通信部门应急通信的重要手段。

Description

一种铁路应急CIR电台
技术领域
本发明涉及铁路通信设备领域，特别是一种铁路应急CIR电台。
背景技术
目前中国铁路机车的无线通信车载设备为机车综合无线通信设备，简称CIR，以及列车安全预警系统车载台，简称LBJ。两种设备是保障行车安全的重要手段，是铁路机车的标准车载装备，可以实现行驶过程中机车司机和沿线地面、路网的语音通信、数据通信和道口、作业区接近预警信息的接受和发送。
在机车行驶过程中上述车载设备出现故障不能通信，会导致机车行车晚点、报障乃至事故。此时，需要可替换的应急设备，可迅速替代故障设备，建立通信联络。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁路应急CIR电台，可提供450MHz、800MHz、900MHzA三种通信模式下的数据和语音通信以及道路接近预警信号的收发；同时具备GPS/北斗双模卫星定位、实时记录、独自供电、可单兵携带的功能和特点，适合铁路机车运过程中，机车车载设备故障后的应急通信保障。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明公开了一种铁路应急CIR电台，包括了电台主机，外挂天馈和送受话器。电台主机中安装有主控单元、记录单元、卫星定位单元、GSM-R语音单元、GSM-数据单元、450MHz通信单元、LBJ接近预警单元、操作显示单元、电源单位和扬声器，主控单位上设置有功能单位控制接口，主控单位通过FPGA器件进行串口扩展，并通过功能单位控制接口与记录单元、卫星定位单元、GSM-R语音单元、GSM-数据单元、450MHz通信单元、LBJ接近预警单元、操作显示单元、电源单元和扬声器相连。
各功能单元的电路设计均采用统一的硬件设计框架，均为CPU+FPGA+RAM的架构，采用统一的处理器、看门狗、写程维护接口、电源模块、内部存储器和外部存储器，主控单位通过控制接口与看门狗电路、写程维护接口、内部存储器和外部存储器相连，看门狗电路和写程维护接口分别与电源单位电路连接。
优选的，内部存储器为快速RAM K6R1008V1D-TI10，主控单位通过快速RAMK6R1008V1D-TI10与各单元之间数据交互通讯。
优选的，主控单位还包括了数据接口隔离芯片，数据接口隔离芯片设置于FPGA器件与各功能单位控制接口之间，用于保护输入输出接口，支持热插拔。
其中，记录单元采用FPGA器件通过控制A/D、D/A进行数据采集压缩及控制存储、读出。
优选的，记录单元还包括了数据存储单元和USB扩展芯片，数据存储单元为两片4Gb FLASH（K9F4G08U0A-P）芯片构成，USB扩展芯片为SL811HST。
其中，GSM-R语音单元、GSM-数据单元基于中国铁路GSM-R数字移动通信网络，执行无线语音收发、数据传输、无线信令收发任务。
其中，450MHz通信单元基于中国铁路450MHz无线列调通信网络，执行无线语音收发和无线信令收发任务。
其中，LBJ接近预警单元基于中国铁路800MHz安全预警系统，执行机车接近预警功能。
其中，操作显示单元包括了控制电路板、显示屏和键盘，控制电路板通过显示驱动电路接口与显示屏连接，控制电路板通过按键控制接口与键盘相连。
优选的，显示屏采用5.7英寸，分比率为320x240，像素密度为70PPI的工业级液晶屏；键盘采用订制的硅胶按键键盘。
其中，主控单元采用了自我开发的软件操作系统，该软件系统分为底层软件和上层软件。
其中，底层软件为BSP，包括了驱动功能模块和管理功能模块，驱动功能模块包括了SCI驱动、WLAN驱动、LAN驱动、USB驱动和接口驱动，管理功能模块包括了uCOS系统、NAND存储管理、Flash存储管理、软件升级管理和LED灯管理。
其中，上层软件为APP，包括了数字电台资源池、GSM资源池、G网语音功能模块、G网数据功能模块、数字电台语音功能模块、数字电台数据功能模块、语音呼叫功能模块、数据传输功能模块、操作日志管理功能模块和软件升级管理功能模块。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的应急CIR电台设备可提供450MHz、800MHz、900MHzA三种通信模式下的数据和语音通信以及道路接近预警信息收发；同时具备GPS/北斗双模卫星定位、实时记录、独自供电、单兵携带的功能和特点，适用于铁路机车行驶过程中，车载通信设备故障、事故现场处理的应急通信保障，实现了多种通信功能模式的组合和兼容，可实现语音数据通信和实时记录，是铁路通信部门应急通信的重要手段。
2、本发明的应急CIR电台，具备CIR、LB设备的全部功能，体积小，重量只有10kg,自带电源可以工作12个小时，可以作为单兵装备，由电务段设备维护人员随身携带，以最快速度到达机车驾驶室，协助司机建立通信联络，马上替换故障设备建立“车对地”通信通道，保障机车继续开行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明主控单位的结构示意图；
图3为本发明软件操作系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1-2所示，本发明公开了一种铁路应急CIR电台，包括了电台主机、送受话器、外挂天馈，电台主机中安装有主控单元、记录单元、卫星定位单元、GSM-R语音单元、GSM-数据单元、450MHz通信单元、LBJ接近预警单元、操作显示单元、电源单元和扬声器，还包括了看门狗电路、写程维护接口、内部存储器和外部存储器，主控单位上设置有功能单位控制接口，主控单位通过FPGA器件进行串口扩展，并通过功能单位控制接口与记录单元、卫星定位单元、GSM-R语音单元、GSM-数据单元、450MHz通信单元、LBJ接近预警单元、操作显示单元、电源单位和扬声器相连，还包括了数据接口隔离芯片,数据接口隔离芯片设置于FPGA器件与各功能单位控制接口之间，用于保护输入输出接口，支持热插拔；主控单位通过控制接口与看门狗电路、写程维护接口、内部存储器和外部存储器相连，看门狗电路和写程维护接口分别与电源单位电路连接；内部存储器为快速RAM K6R1008V1D-TI10，主控单位通过快速RAM K6R1008V1D-TI10与各单元之间数据交互通讯，通过外扩的FLASH用来存储设备的综合信息包括车次号（GSM-R模式）、机车号、工作模式、区段名称、线路名称等一些基本信息。
记录单元采用FPGA器件通过控制A/D、D/A进行数据采集压缩及控制存储、读出；记录单元还包括了数据存储单元、USB扩展芯片、输入输出语音电路和接口，数据存储单元为两片4Gb FLASH（K9F4G08U0A-P）芯片构成，USB扩展芯片为SL811HST。
操作显示单元包括了控制电路板、显示屏和键盘，是本设备输入端和结果显示端。控制电路板在统一的硬件框架设计基础上增加了CPLD（EPM3256TI144）、RAM（IS61LV51216）作为显示驱动的电路，其中，显示驱动电路接口可以兼容不同品牌的液晶屏、AM29F016DEI作为外部存储器存储汉字库、图片、声音等基本的文件，还包括语音电路及各种接口等。控制电路板通过显示驱动电路接口与显示屏连接，控制电路板通过按键控制接口与键盘相连；显示屏采用5.7英寸，分比率为320x240，像素密度为70PPI的工业级液晶屏；键盘采用订制的硅胶按键键盘。
卫星定位单元使用FPGA（EP2C5）、卫星定位模块，为原始数据、公用数据提供接口，卫星定位模块为卫星定位单元提供卫星定位原始数据，数据库存储在通用的FLASH中。当卫星定位模块数据有效时处理器通过比较卫星定位模块接收到与数据库的经纬度，通过就近原理来获取卫星定位单元数据库中的相关信息包括模式、电话号码等数据，将其按照一定格式送给主控，主控再通过解析将其送到MMI上显示相应内容,同时主控将时间、经纬度等信息送到记录单元，以便记录单元时钟同步及相应信息记录。
450MHz通信单元基于中国铁路450MHz无线列调通信网络，执行无线语音收发和无线信令收发任务。
LBJ接近预警单元基于中国铁路800MHz安全预警系统，执行机车接近预警功能。
GSM-R数据单元由GPRS模块、电源构成，用于数据传输，通过GSM-R网络发送、接收数据信息，如MSISDN号码和IP地址等。
GSM-R语音单元基于中国铁路GSM-R网络下的语音无线收发模块，工作频率为上行885 MHz～889 MHz；下行930 MHz ～934MHz。设备通过串口AT命令执行控制GSM-R模式下语音通话。开机后，通过网络获取自身位置、小区位置、网络情况、接入条件、建立通信链路等。
其中，如图3所示，主控单元采用了自我开发的软件操作系统，该软件系统分为底层软件和上层软件；底层软件为BSP，包括了驱动功能模块和管理功能模块，驱动功能模块包括了SCI驱动、WLAN驱动、LAN驱动、USB驱动和接口驱动，管理功能模块包括了uCOS系统、NAND存储管理、Flash存储管理、软件升级管理和LED灯管理；上层软件为APP，包括了数字电台资源池、GSM资源池、G网语音功能模块、G网数据功能模块、数字电台语音功能模块、数字电台数据功能模块、语音呼叫功能模块、数据传输功能模块、操作日志管理功能模块和软件升级管理功能模块。
基于上述硬件、软件的配置，该设备能够完成450MHz、800MHz、900MHz等模式下的语音通信和数据通信。加上自带蓄电池电源单位，可以在机车车载设备故障、行车事故现场的场景下，独立工作12个小时，保证机车的“车对地”的通信保障。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铁路应急CIR电台，包括了电台主机、送受话器、外挂天馈，其特征在于，所述的电台主机中安装有主控单元、记录单元、卫星定位单元、GSM-R语音单元、GSM-数据单元、450MHz通信单元、LBJ接近预警单元、操作显示单元、电源单元和扬声器，所述的主控单元上设置有功能单元控制接口，所述的主控单位通过FPGA器件进行串口扩展，并通过功能单元控制接口与记录单元、卫星定位单元、GSM-R语音单元、GSM-数据单元、450MHz通信单元、LBJ接近预警单元、操作显示单元、电源单元和扬声器相连，相应功能单元有接口可与外挂天馈、送受话器及USB设备接入。
2.如权利要求1所述的一种铁路应急CIR电台，其特征在于：还包括了看门狗电路、写程维护接口、内部存储器和外部存储器，所述的主控单位通过控制接口与看门狗电路、写程维护接口、内部存储器和外部存储器相连，所述的看门狗电路和写程维护接口分别与电源单位电路连接。
3.如权利要求1所述的一种铁路应急CIR电台，其特征在于：所述的内部存储器为快速RAM K6R1008V1D-TI10，所述的主控单位通过快速RAM K6R1008V1D-TI10与各单元之间数据交互通讯。
4.如权利要求3所述的一种铁路应急CIR电台，其特征在于：所述的主控单位还包括了数据接口隔离芯片,所述的数据接口隔离芯片设置于FPGA器件与各功能单位控制接口之间，用于保护输入输出接口，支持热插拔。
5.如权利要求1所述的一种铁路应急CIR电台，其特征在于：所述的记录单元采用FPGA器件通过控制A/D、D/A进行数据采集压缩及控制存储、读出。
6.如权利要求5所述的一种铁路应急CIR电台，其特征在于：所述的记录单元还包括了数据存储单元和USB扩展芯片，所述的数据存储单元为两片4Gb FLASH（K9F4G08U0A-P）芯片构成，所述的USB扩展芯片为SL811HST。
7.如权利要求1所述的一种铁路应急CIR电台，其特征在于：所述的操作显示单元包括了控制电路板、显示屏和键盘，所述的控制电路板通过显示驱动电路接口与显示屏连接，所述的控制电路板通过按键控制接口与键盘相连。
8.如权利要求1-7任一所述的一种铁路应急CIR电台，其特征在于：所述的主控单元采用了自我开发的软件操作系统，所述的软件系统分为底层软件和上层软件。
9.如权利要求8所述的一种铁路应急CIR电台，其特征在于：所述的底层软件为BSP，包括了驱动功能模块和管理功能模块，所述的驱动功能模块包括了SCI驱动、WLAN驱动、LAN驱动、USB驱动和接口驱动，所述的管理功能模块包括了uCOS系统、NAND存储管理、Flash存储管理、软件升级管理和LED灯管理。
10.如权利要求8所述的一种铁路应急CIR电台，其特征在于：所述的上层软件为APP，包括了数字电台资源池、GSM资源池、G网语音功能模块、G网数据功能模块、数字电台语音功能模块、数字电台数据功能模块、语音呼叫功能模块、数据传输功能模块、操作日志管理功能模块和软件升级管理功能模块。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113905363A (zh) * 2021-12-10 2022-01-07 天津七一二移动通信有限公司 基于无线方式的机车应急电台便携显示系统及实现方法

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