CAN通信高速铁路论文
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1CAN通信冗余设计原理
根据CAN通信的连接方式，通信盘A和通信盘B均应向CANA、CANB发送数据，CANA或CANB仅一路通信中断不影响系统的正常使用。而且，根据《客专列控中心与轨道电路接口规范（报批稿）》4.6.1中规定“若不能从某一通道接收到有效数据时，应自动采用冗余通道接收的数据”。通信板A的CAND和通信板B的CANE连接主发送器和单数接收器，且两路CAN通道互为备用；通信板A的CANE和通信板B的CAND连接备发送器和双数接收器，且两路CAN通道互为备用。通信接口板与移频接口柜的通信连接情况，由于发送器“1+1”备用，接收器互为并机，因此两路CAND和两路CANE有一路可用即可正常CAN通信。综上所述，列控中心与轨道接口盘主用CANA通道，若CANA通信故障，则可通过CANB发送、接收数据。同时，轨道接口盘与轨道电路移频柜间四条CAN通道（两条CAND，两条CANE），只要有一条通道通信正常，则数据可正常传输，不会导致轨道红光带。
2CAN通信“假冗余”问题分析
京广高铁联调联试期间，通过列控功能试验和联锁试验发现：通信盘A与轨道移频柜通道中断，即主通道中断时，列控显示该移频柜轨道电路全部“红光带”。但是，若通信盘B与轨道移频柜通道中断，则设备通信正常不会发生轨道电路“红光带”的故障。于是，立即组织对现场CAN通信连接方式及相关配线、板卡进行检查和分析，发现CAN通信连接方式正确，检查各部板卡也未发现问题。由此得出结论，京广高铁CAN通信系统硬件配置及连接方式符合可靠性设计要求，但是其内部软件的逻辑处理方式却未考虑冗余设置，导致主通道中断就会发生轨道区段“红光带”故障。换而言之，即CAN通信冗余设置“表里不一”，可称之为“假冗余”。通过软件逻辑分析，当轨道电路通信盘与移频柜主通道中断时，即轨道电路通信盘A与轨道电路移频柜通信故障，按照目前轨道电路的处理方式，通信盘通过CANA、CANB发送至列控中心的信息包仍都为有效信息包，只是CANA中区段状态为通信故障。根据《客运专线列控中心列控与轨道电路接口规范（报批稿）》第4.5.2节，列控中心需将区段故障处理成占用状态。但该接口规范中并未规定在轨道电路上传的CANA、CANB数据不一致的情况下，列控中心该如何处理。京广高铁列控中心与通信盘A、B均为通信正常且数据校验正确的情况下，列控中心使用CANA数据进行逻辑判断，在综合GJ状态后，判断区段是“空闲”还是“占用”状态。同时，发现目前的通信盘配置为“通信盘A仅向CANA发送数据，通信盘B仅向CANB发送数据。因此，当断开通信盘A盘与移频柜的连接时，由于通信盘A收不到轨道电路状态数据，会向CANA发送轨道电路通信故障状态。列控中心收到CANA中的通信故障数据后处理为“占用”状态，确认为有效数据，并不使用CANB的正常数据，且此时采集GJ状态为“空闲”状态，则造成列控中心认为“驱动采集不一致”故障，导致轨道“红光带”发生。
二改造方案及建议解决
京广高铁“假冗余”问题，仅需要修改“状态数据帧输出逻辑关系”即可，而不用修改任何硬件配置，即正常情况下CANA为主用通道，列控中心以CANA通信数据为准，当CANA通信故障时，则以CANB通信数据为准。由于《客运专线列控中心列控与轨道电路接口规范》中没有明确：“轨道电路上传的CANA、CANB数据不一致的情况下，列控中心该如何处理。”造成列控中心生产厂家处理方式不一，从而片面的提高其系统的安全性，只要主通道故障就判断为系统故障，大大降低了系统的可靠性。因此，为了杜绝类似问题重复发生，建议明确CANA/B总线冗余处理逻辑，修订《客运专线列控中心列控与轨道电路接口规范》，修改列控中心通信数据处理方式，并增加关于对CANA、B数据进行冗余处理的原则说明。
三结语
京广高铁CAN通信“假冗余”问题，违背了区间轨道电路的冗余设置原则，大大降低了系统运行的可靠性，一旦发生故障造成大范围轨道红光带故障，而且查找较为困难。因此，必须明确CANB通道为主用通道CANA的冗余通道，确保系统的通道冗余特性。
作者：徐宁单位：北京铁路局石家庄电务段
