张致达

（潞安铁运公司电务段，山西 长治 046000）

1 项目概况

现有车载无线列调通信设备为机车综合无线通信设备（简称“CIR”），CIR安装在动车组、各型机车和轨道车上，CIR主要承载450 MHz通用式机车电台调度通信功能和数据传输功能，GSM-R调度通信功能和数据传输功能，列车接近预警和防护报警功能、列尾传输功能、及工作模式自动/手动转换功能等。CIR用于列车司机及地面行车指挥人员和其他人员话音，实现车地之间调度命令、无线车次号校核等数据通信，是铁路运输中的重要车载通信设备。

CIR在设计中，由于整个设备承载功能较多，所以整个设备被划分为多个功能单元。CIR在实际使用中，如果出现某个或者多个单元故障时，需要上报安排专人进行现场处理，当CIR出现故障，不仅影响列车运行调度，而且还会出现行车安全事故。在各路局对CIR质量分析报告中可以看到，CIR故障比较频繁。针对这一情况，提出一种新型用于车载无线列调应急通信装置。

2 新型车载无线列调应急通信装置的分析

2.1 装置结构分析

针对当前车载CIR故障比较频繁的问题，提供了一种可靠性高、体积小、便于携带的用于车载无线列调应急通信装置，该装置原理如图1所示[1-2]。该装置主要包括GSM-R话音模块、GSM-R数据模块、卫星定位模块、控制模块、记录模块、显示器、接口模块、450 MHz机车电台模块、LBJ模块和天线。控制模块分别与GSM-R话音模块、GSM-R数据模块、卫星定位模块、记录模块、显示器和接口模块电连接，接口模块分别与450 MHz机车电台模块和LBJ模块电连接，天线分别与GSM-R话音模块、GSM-R数据模块、450 MHz机车电台模块和LBJ模块电连接。

图1 车载无线列调应急通信装置原理框图

GSM-R话音模块使用支持GSM-R网络通话功能的通信模块，在控制模块的控制下完成话音通信。GSM-R数据模块使用支持GSM-R网络数据功能的通信模块，在控制模块的控制下完成数据通信。卫星定位模块用卫星定位芯片，接收卫星定位原始信息，处理后在为设备提供公用位置信息，其中公用位置信息中包含运行线路、区段、车站、时间、经纬度等，时间信息将作为设备的标准时钟。控制模块协调控制设备各模块的工作，控制模块包含核心处理器、存储器、单片机和控制电路。核心处理器型号为AM3352，单片机型号为LPC1768FBD100。核心处理器获取各模块状态，根据运行模式、当前操作与单片机协同进行设备控制和状态显示。记录模块接收控制模块的通信数据进行记录，用于分析设备运行状态和故障现象。

显示器根据控制模块控制显示设备工作状态和获取操作人员操作状态反馈给控制模块进行设备控制。机车电台模块和LBJ模块共用处理器，控制器模块的型号为LPC1778，根据控制模块的控制实现450 MHz通道的调度通信，用于话音传输、车次号的传送、450 MHz通道列尾传输；根据控制模块的控制实现800 MHz通道的列尾传输、列车防护报警和列车接近预警。

2.2 实施方式分析

GSM-R话音模块包括MC551芯片J1、SIM卡U5、外围电路、控制电路和指示灯电路；MC551芯片J1分别与SIM卡U5、外围电路和控制电路电连接；外围电路、控制电路和指示灯电路均与主控模块电连接。

GSM-R数据模块包括SIM800C芯片U15，SIM卡电路，GSM-R状态灯电路和GSM-R开关机电路；SIM800C芯片U15分别与主控模块、SIM卡U17电路和GSM-R状态灯电路电连接，GSM-R状态灯电路和GSM-R开关机电路均与主控模块电连接。

如图2所示[3-4]，记录模块包括EMMC存储电路、LPC1778单片机、第一串口通信电路、音频编解码电路和第一音频处理电路；LPC1778单片机分别与EMMC存储电路、第一串口通信电路和音频编解码电路电连接，音频编解码电路和第一音频处理电路电连接，第一串口通信电路和主控模块电连接。

图2 记录模块的一种原理框图

如图3所示[5-6]，450 MHz机车电台模块包括450 MHz信道机、第三音频处理电路、450 MHz信道机编解码电路、单片机和第二串口通信电路；450 MHz信道机分别与第三音频处理电路和450 MHz信道机编解码电路电连接，第三音频处理电路和450 MHz信道机编解码电路均与单片机电连接，单片机通过第二串口通信电路与接口模块电连接。

图3 450 MHz机车电台模块和LBJ模块的一种电路图

LBJ模块包括800 MHz信道机、800 MHz信道机编解码电路和第二音频处理电路，800 MHz信道机分别与800 MHz信道机编解码电路和第二音频处理电路电连接，800 MHz信道机编解码电路和第二音频处理电路均与单片机电连接。天线分别与800 MHz信道机和450 MHz信道机电连接。

2.3 特点分析

该装置主要是应用在动车、各类机车和轨道车的车载无线列调应急通信设备，该装置在CIR出现故障后，承担起铁路综合无线通信功能，具备GSM-R网络下的语音和数据通信，具备450 MHz通道的语音和数据通信、具备800 MHz通道列车防护报警和接近预警功能，具备450 MHz通道和800 MHz通道的列尾传输功能。该装置各模块功能专一，设计精简，整体集成度高，体积小、轻便小巧，利于携带；功能齐全，与CIR操作流程、界面显示相似，方便操作人员使用；可靠性，降低了故障率。

3 实践应用及效果分析

该车载无线列调应急通信装置合武铁路、武广客运专线联络线、郑西客运专线进行了试用。在列车出现CIR故障后进行启用，用来承担起铁路综合无线通信功能。该车载无线列调应急通信装置工作过程如下：

1）操作人员选择运行区段和工作模式，控制模块根据卫星定位模块GPS公用信息输出和人工操作显示模块确认当前运行区段和工作模式；

2）如果运行在GSM-R线路区段，控制模块控制GSM-R话音模块、GSM-R数据模块完成通话和数据传输，在当前模式下设备能完成机车号注册注销、车次号注册注销、个呼、组呼、广播、紧急呼叫、调度命令签收、无线车次号校核等操作；

3）如果运行在450 MHz线路区段，控制模块控制450 MHz机车电台模块完成通话和数据传输，在当前模式下完成车站、机车和调度通信，调度命令、无线车次号校核、450 MHz通道列尾传输等功能；

4）需要使用到800 MHz通道列尾功能时，控制模块控制LBJ模块实现与列尾通信和列尾控制，完成列尾确认、列尾注销、风压查询、列尾排风、风压欠压告警和电压欠压告警等功能；

5）需要使用到列车安全预警时，控制模块控制LBJ模块完成列车防护报警和列车接近预警等功能。

从试用情况来看，该车载无线列调应急通信装置启用后，能完全承担起铁路综合无线通信功能，有效提高了可靠性，降低了故障率，应用效果理想。