CN201118567Y

CN201118567Y - 无线数据传输设备

Info

Publication number: CN201118567Y
Application number: CNU2007201729635U
Authority: CN
Inventors: 李辉; 沈京川; 徐钧; 陈松; 蒋志勇; 蔺伟; 欧阳智辉; 阮一凡; 张玉金; 郭晓军
Original assignee: Signal and Communication Research Institute of CARS
Current assignee: Signal and Communication Research Institute of CARS
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2017-09-04

Abstract

本实用新型公开了一种无线数据传输设备，属于无线通信领域。所述无线数据传输设备包括控制模块、数据传输电台、控制面板和接口模块、电源模块和天线，控制模块分别与数据传输电台、控制面板和接口模块、电源模块相连，数据传输电台分别与控制模块、天线相连，控制面板和接口模块与控制模块相连，电源模块与控制模块相连。利用本实用新型提供的无线数据传输设备有效地解决了在大秦线山区隧道区段主控机车和组合列车后部从控机车因通信距离远而无法可靠通信的问题。

Description

无线数据传输设备

技术领域

本实用新型涉及无线通信领域，特别涉及一种无线数据传输设备。

背景技术

组合列车控制系统的一个主要特点是通过无线链路的数据通信实现严密的逻辑控制。组合列车主控机车的所有操控命令都由无线数据传输系统传送到各个从控机车，各个从控机车根据主控机车的命令自动控制机车实现同步操控，从控机车的工作状态也同时由无线数据传输系统传送到主控机车并显示，为司机提供操控列车的数据。因此，无线数据通信系统成为组合列车控制系统的一个关键部分。

目前GE公司生产的组合列车控制系统采用的无线通信系统为450MHz频段、无线数据传输速率为1200bps的无线通信设备，采用无线信道广播的工作方式进行数据交换，即主控机车通过450MHz无线通信设备直接将主控机车控制命令或者从控机车的查询命令广播出去，接收到主控机车命令的各个从控机车逐个将自己对主控机车命令的应答或者从控机车的工作状态通过从控机车上配备的450MHz无线通信设备直接返回到主控机车。GE公司在全世界已经装备了6000多台机车的LOCOTROL组合列车控制系统，但是在这些地区机车的电子制动能力比较强而且车流密度较低，装备LOCOTROL的组合列车可以长时间地维持在一个运行方式下，可以允许LOCOTROL系统的无线通信出现中断现象。而我国的大秦线地形比较复杂，以山区丘陵为主，属山区多隧道地区，无线电波传播比较困难，尤其是在隧道地段无线电波传播损耗更多，因此在大秦线的这种地形条件下，从电波传播角度分析，常规的450MHz无线通信方式必然会造成组合列车中主控机车和从控机车之间的通信中断，但是根据我国大秦线多山、多长大隧道和下坡道的地形、机车车辆的现状和车流密度比较大等特点，不允许主控机车和从控机车之间通信出现较长时间的中断。经过分析和现场实际测试，表明GE公司原来配套的通信系统在大秦线会出现多次较长时间的通信中断现象，不能满足大秦线开行组合列车的需要。

实用新型内容

为了解决大秦线采用常规450MHz无线通信方式造成的主控机车和从控机车之间的通信中断问题，本实用新型提出了一种无线数据传输设备，该设备包括控制模块、数据传输电台、控制面板和接口模块、电源模块和天线；

所述控制模块分别与所述数据传输电台、控制面板和接口模块、电源模块相连，用于控制所述数据传输电台的发射与接收，并完成与组合列车控制系统的数据交换；

所述数据传输电台分别与所述控制模块、天线相连，用于实现无线信道数据通信；

所述控制面板和接口模块与所述控制模块相连，用于显示所述设备的工作状态，并实现与组合列车控制系统中的通信输入输出管理模块的连接；

所述电源模块与所述控制模块相连，用于将机车提供的110V直流电压转换为所述设备所需要的工作电压。

所述数据传输电台有两台，分别为第一数据传输电台和第二数据传输电台。

所述第一数据传输电台和第二数据传输电台具有不同的工作频段。

所述第一数据传输电台的工作频段为822MHz，所述第二数据传输电台的工作频段为867MHz。

所述第一数据传输电台和第二数据传输电台的传输速率为9600bps。

所述控制面板和接口模块包括显示灯。

有益效果：利用本实用新型提供的无线数据传输设备有效地解决了在大秦线山区隧道区段主控机车和组合列车后部从控机车因通信距离远而无法可靠通信的问题；本实用新型提供的无线数据传输设备由于采用速率为9600bps的数据传输电台，这样降低了主控机车和从控机车之间的无线数据传输时延。

附图说明

图1是本实用新型提供的无线数据传输设备的结构示意图；

图2是本实用新型提供的无线数据传输设备在机车内部的分布连接示意图；

图3是利用本实用新型提供的无线数据传输设备实现主控机车和从控机车间的无线数据交换的原理示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本实用新型提供了一种无线数据传输设备，该设备包括控制模块101、数据传输电台102、数据传输电台103、控制面板和接口模块104、电源模块105、天线106和天线107；数据传输电台102为第一数据传输电台，数据传输电台103为第二数据传输电台；

控制模块101通过线缆分别与数据传输电台102、数据传输电台103、控制面板和接口模块104、电源模块105相连，用于控制数据传输电台102和103的发射与接收，并完成与组合列车控制系统的数据交换；

数据传输电台102和103通过线缆分别与控制模块101、天线106、天线107相连，用于实现无线信道数据通信；数据传输电台102和103为两个传输速率为9600bps，并且分别工作于822MHz和867MHz工作频段的高速数据传输电台；

控制面板和接口模块通过线缆与控制模块101相连，用于显示无线数据传输设备的工作状态，并实现与组合列车控制系统中CIOM(Communication Input Output Manage-通信输入输出管理)模块的连接；控制面板和接口模块包括显示灯；

电源模块105通过线缆与控制模块101相连，用于将机车提供的110V直流电压转换为无线数据传输设备所需要的工作电压。

本实施例提供的无线数据传输设备有两台数据传输电台，在实际应用中，无线数据传输设备还可以有1台或多台数据传输电台。

实际应用中，在主控机车和从控机车上分别安装两台本实用新型提供的无线数据传输设备，具体地，在主控机车的两端各安装一台本实用新型提供的无线数据传输设备，在从控机车的两端各安装一台本实用新型提供的无线数据传输设备，主控机车和从控机车上的无线数据传输设备分别通过含有RS422数据线和信号线的连接电缆与各自机车上的组合列车控制系统设备中的CIOM模块连接，如图2所示，分别安装在机车A端和B端的无线数据传输设备采用空间分集的方式降低了无线数据传输的误码率，同时互为热备用，确保无线数据传输系统的可靠性。主控机车上的无线数据传输设备与各从控机车上的无线数据传输设备进行无线数据交换的过程为：主控机车上的无线数据传输设备接收本机车组合列车控制系统中CIOM模块的操控命令，并通过无线方式发送到从控机车上的无线数据传输设备；从控机车上的无线数据传输设备从无线上接收到主控机车发来的操控命令，传送给从控机车组合列车控制系统中CIOM模块；从控机车上的无线数据传输设备接收本机车组合列车控制系统中CIOM模块的状态信息，通过无线方式发送到主控机车上的无线数据传输设备；主控机车上的无线数据传输设备从无线上接收到从控机车发来的状态信息，传送给主控机车组合列车控制系统中CIOM模块。为了避免上下行列车会车时通信相互干扰，上下行列车的数据传输电台使用不同的工作频率，由无线数据传输设备完成上下行工作频率的切换，无线数据传输设备具有10个频率受控切换的能力。

另外，为了解决较长列车编组中列车后部的从控机车与主控机车的通信困难问题，主控机车采用广播的方式向各从控机车发送数据，而从控机车采用转发方式向相邻从控机车发送数据，采用转发方式向相邻从控机车发送数据。由于主控机车与相邻从控机车之间的距离比较近，所以两机车可以直接通信，而对于组合列车后部非相邻从控机车，在弱场区段时要需要通过其它从控机车的无线数据传输设备进行转发实现。图3给出了主控机车向2号从控机车发送数据的过程示意图：当主控机车发送数据给2号从控机车时，不论2号从控机车是否直接收到来自主控机车的数据，1号从控机车都会将接收到的数据转发给2号从控机车；同样，2号从控机车发送的数据也会经过1号从控机车转发给主控机车。从控机车转发的方式有效地解决了大秦线山区隧道等弱场区段主控机车和后部非相邻从控机车因距离远而不能直接进行无线数据传输的问题。从控机车转发方式必须配以严密的时序逻辑控制，同时为了防止在通信环境极度恶劣条件下，尾部从控机车不能直接接收到主控机车发送的无线数据，而只能依靠中部从控机车依次转发来接收数据造成延时过大的问题，无线数据传输设备需要采用速率为9600bps的高速数据传输电台。

为了更加清楚地描述利用本实用新型提供的无线数据传输设备实现组合列车控制系统中主控机车和从控机车之间的无线数据交换，下面以大秦线主控机车和组合列车后部从控机车之间的无线数据交换为例，来详细阐述利用本实用新型提供的无线数据传输设备实现主控机车和从控机车之间进行无线数据交换的过程，例如主控机车与2号从控机车之间进行无线数据交换，如图3所示：主控机车进入分布式动力控制模式，CIOM模块根据主控机车号末位数确定工作信道，并设置信道选择线状态，无线数据传输设备实时读取信道选择线状态，如果有变化，即控制数据传输电台工作于指定信道，同理，所有从控机车也根据主控机车号末位控制数据传输电台工作于指定信道，这样确保同一列组合列车全部无线数据传输设备工作于相同的信道，同时又可以减少同频干扰的发生；当主控机车要发送组合列车操控命令时，首先通过发射电台选择线指定无线数据传输设备中用于发射的数据传输电台，然后通过CIOM模块将命令信息同时发送给两个无线数据传输设备，两个无线数据传输设备接收到命令信息并读取发射电台选择线状态，以不同频率同时用800MHz电台以9600bps的速率发送命令信息；1号从控机车上两个无线数据传输设备根据接收电台选择线状态工作于分集模式，每个无线数据传输设备用内部两个不同频率的800MHz电台同时接收主控机车发来的命令信息，选择接收信号强度高的那个电台通过接口将命令信息传送给1号从控机车CIOM模块，1号从控机车得知不是发送给自己的命令信息，即启动无线数据传输设备转发该命令信息给2号从控机车，主控机车也会收到1号从控机车转发的命令信息，但不是给自己的命令信息，不做处理；2号从控机车在传播条件良好的情况下可能会直接接收到主控机车发给自己的命令信息，如果因传播条件恶劣而不能直接接收到主控机车发送的命令信息，那么2号从控机车也会接收到1号从控机车转发的主控机车的命令信息，2号从控机车上的无线数据传输设备将命令信息传送给CIOM模块，2号从控机车即执行该命令，同时启动无线数据传输设备将本机车状态信息回发给主控机车；主控机车在传播条件良好的情况下可能会直接接收到2号从控机车回发的状态信息，如果因传播条件恶劣而不能直接接收到2号从控机车的状态信息，那么主控机车也会接收到1号从控机车转发的1号和2号从控机车的状态信息，即1号从控机车接收到2号从控机车回发的状态信息，将自己的状态信息和2号从控机车的状态信息一起转发给主控机车，这样完成一个主从机车间的无线数据交换过程。由于采用传输速率为9600bps的高速数据传输电台，在传播条件恶劣的情况下，虽然主控机车和2号从控机车依靠1号从控机车转发才能实现操控命令和状态信息的交换，但无线数据传输时延是符合要求的。

利用本实用新型提供的无线数据传输设备有效地解决了在大秦线山区隧道区段主控机车和组合列车后部从控机车因通信距离远而无法可靠通信的问题，这种通信弱场补强方式比在地面加装场强补偿设备更有优势；本实用新型提供的无线数据传输设备由于采用速率为9600bps的无线通信设备，使得主控机车和从控机车之间的无线数据传输时延低于GE公司目前的传输时延，更一步地，传输速率为9600bps的无线通信设备调制方式为4FSK，内置FEC纠错与CRC校验，不会因为速率的提高而造成误码率高而降低设备的可靠性；同时，在机车上安装双套无线数据传输设备，采用两个设备在两个不同工作频段上同时发送接收数据，大大减少了随机性通信丢失和通信中断，两个设备分别与CIOM模块相连，互为备用，进一步提高了设备的可靠性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种无线数据传输设备，其特征在于，所述设备包括控制模块、数据传输电台、控制面板和接口模块、电源模块和天线；

2.如权利要求1所述的无线数据传输设备，其特征在于，所述数据传输电台有两台，分别为第一数据传输电台和第二数据传输电台。

3.如权利要求2所述的无线数据传输设备，其特征在于，所述第一数据传输电台和第二数据传输电台具有不同的工作频段。

4.如权利要求3所述的无线数据传输设备，其特征在于，所述第一数据传输电台的工作频段为822MHz，所述第二数据传输电台的工作频段为867MHz。

5.如权利要求4所述的无线数据传输设备，其特征在于，所述第一数据传输电台和第二数据传输电台的传输速率为9600bps。

6.如权利要求1所述的无线数据传输设备，其特征在于，所述控制面板和接口模块包括显示灯。