数据传输论文：列车操控数据传输体系研究

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本文作者：阮一凡作者单位：中国铁道科学研究院标准计量研究所

系统功能

1完成与本机车本端同步操控单元之间的数据交换

本端同步操控单元通过串行接口，将同步控制信息传送给无线数据传输设备，无线数据传输设备通过800MHz和400kHz信道将数据发送出去。

2实现主、从机车之间的数据交换

主控机车和从控机车之间的无线数据交换是通过转发接力的方式完成的。主控机车发出同步控制信息，距离主控机车最近的从控机车1收到无线数据后将此信息向下转发，从控机车2收到从控机车1的转发信息后会将转发信息继续向下转发，距离主控机车最远的从控机车3收到从控机车2的转发信息后启动应答机制，应答机制中也是按照转发接力方式完成的。这样的严格的转发接力机制能够最大限度的保证主从机车之间的数据交换。

3采用两种传播特性不同的无线信道

控制单元通过控制800MHz和400kHz两部电台的工作，实现对无线数据发送与接收控制。采用了灵活的800MHz通信和400kHz通信的时序管理，只在间隔距离较远的机车之间进行400kHz无线数据传输。这样有效的800MHz和400kHz通信方式的结合，使得无线同步操控系统既满足了对数据通信成功率的要求，也保证了组合列车操控的同步性。

4具备多个频点受控切换的能力

由于复线铁路的原因，造成了上下行列车会车时会带来同频干扰的问题。同样的，在机车较为集中的站场区段也会存在这样的问题。无线数据传输设备可以根据同步操控单元的数据信息进行多个信道之间的切换，以减少上述情况下同频干扰带来的无线数据无法正常传输。

技术特点

1频率分集

系统采用了800MHz和400kHz的频率分集技术。800MHz无线通信在视距通信区域和少障碍物区域效果好，而在山区隧道地区，受到阴影效应的影响，通信质量会大大降低；400kHz通信以接触网为传播媒介，地形上的障碍物对其影响较小。两种不同特性的通信制式相结合，能够有效提高山区隧道区段无线数据传输的成功率。400kHz电台使用1个信道，800MHz电台可以设置10个不同信道。

2设备具有冗余机制

每台牵引机车的两端都装配有无线数据传输设备，同步操控系统运行时，两端的设备都处于正常工作状态。操作端无线数据传输设备使用800MHz和400kHz信道，为了避免同频干扰，非操作端的无线数据传输设备只使用与操作端不同的800MHz信道。同步操控信息通过3个无线信道（2个800MHz信道和1个400kHz信道）传输。同时非操作端无线数据传输设备的400kHz信道能够为操作端的400kHz信道提供热备冗余。这样不仅有效的提高了无线数据传输的成功率，也提高了无线数据系统的工作稳定性。

3有效的无线管理机制

由于800MHz无线通信的空中传输速率达到9600bit/s，而400kHz无线通信的空中传输速率仅为1200bit/s（或1800bit/s），并且400kHz数据交织纠错功能会增加大约一半的数据量，所以同一帧数据使用800MHz信道传输所用时间将远远小于400kHz信道。因此，主、从机车之间的无线信道的时隙分配进行优化，400kHz通信应答只在距离较远的机车之间进行，并采用广播方式来确保每个机车接收数据的有效性。在数据结构方面，尽量将机车控制指令以字节形式表示，以减少无线传输的数据量。通过上述行之有效的方法，缩短了同步操控周期，提高了主、从机车之间操控的同步性，提高了组合列车运行的可靠性。

4无线数据的纠错功能

无线数据的编码采用交织纠错和循环冗余校验，虽然在一定程度上增加了数据的传输量，但能增强无线数据传输系统的纠错能力，保证无线数据传输的成功率，提高组合列车运行的安全性和可靠性。

5完善的设备维护手段

通过设备的维护接口，可以在本地实现设备配置的更新和维护，可以实现信道配置、数据下载、软件升级等工作。将来，也可以通过地面无线维护设备，通过800MHz信道传输维护信息，实现对设备的远程维护。