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新一代机车综合无线通信设备(CIR)功能需求简介

一、 概述

截至20146月,全路装备的机车综合无线通信设备(CIR)已超过21000台,CIR的运用时间也已超过8年,在铁路的日常运输指挥中发挥了重要作用。

CIR投入运用以来,随着铁路运输不断对CIR提出新的功能需求,相关部门先后发布了《机车综合无线通信设备技术条件(V1.0)》、《GSM-R数字移动通信网设备技术规范 第二部分:机车综合无线通信设备(V1.1)》、《机车综合无线通信设备MMI终端显示补充规定》、《GSM-R数字移动通信网设备技术规范 第二部分:机车综合无线通信设备(V2.0)》、《GSM-R数字移动通信系统部分技术条件补充规定》、《列车无线车次号校核信息传送等系统增加线路代码技术要求的补充规定》、《CIR设备工作模式设置基本原则》、《CIRLBJ整合技术要求》、《机车综合无线通信设备(V2.0)补充技术规范》、《机车综合无线通信设备功能优化补充技术规范》等技术规范,不断完善CIR的功能、技术要求及维护手段等。

CIR不断优化和完善的过程中,受到CIR既有技术架构以及技术平台的限制,不少功能的优化和实现受到一定的制约。同时,在CIR的运用过程中,运用、维护、管理等不同部门的人员不断提出对CIR的改进建议和想法,希望CIR在提供设备可靠性、增强设备功能、优化设备结构、提高可操作性、提高可维护性等方面能有所改善,给现场运用提供高可靠性、高可用性的车载通信设备。

此外,由于国家对无线电频率的规划和调整,铁路450MHz无线列调系统使用的457459MHz467469MHz频段将被逐步收回,预计在2016年以后铁路将逐步退出457459MHz467469MHz频段,CIR目前支持的450MHz无线列调系统功能将逐步被取消。为此,总公司在400MHz频段给CIR预留了频点,可以实现单工对讲的功能。同时,铁路总公司已经确定将在全路推广GSM-R网络,新建、改造线路将全部采用GSM-R网络作为铁路移动通信的基础平台,在建项目在有条件的情况下也建议采用GSM-R网络。因此,下一代机车综合无线通信设备将以全GSM-R系统的网络环境作为基本运用场景,在特殊情况下可以采用400MHz同频单工对讲作为应急通话手段。

CIR承载的业务层面,由于货车列尾信息传输已经明确不需要由CIR承载,所以新一代的CIR主要需要承载如下业务:

l  调度通信;

l  调度命令信息无线传送;

l  列车无线车次号校核信息传送;

l  列车防护报警;

l  客车列尾信息传输。

 

二、 总体需求

1)   安装在机车/动车组上,向司机提供列车调度指挥相关的通信功能。

2)   CIR可实现GSM-R网络条件下对各种应用业务的承载,并可同时实现400MHz同频单工对讲功能,满足GSM-R区段系统失效时司机与车站等行车人员的应急通信需求和普通旅客列车司机与车辆乘务员、列车长间的通信联络。CIR承载话音通信和数据通信两类应用业务。话音通信业务包括调度通信、400MHz应急通信和普通旅客列车车内通信,数据通信业务包括调度命令信息无线传送、列车无线车次号校核信息传送、列车防护报警和客车列尾信息传输等。

3)   同时存在GSM-R调度通信和400MHz话音通信时,CIR优先响应GSM-R调度通信。CIR由安装在设备间的主机和安装在司机操作室的操作显示终端(MMI)、送受话器、扬声器、打印终端组成。

4)   CIR应能满足单端司机运用、双端司机运用、双节机车(两套CIR)共用机车信息、单机车双套CIR热备等多种应用方式。

5)   主机采取功能单元模块化设计方案,至少包括电源单元、电池单元、主控单元、GSM-R话音通信单元、GSM-R数据通信单元、400MHz/450MHz通信单元、800MHz通信单元(LBJ)、音频控制单元、宽带无线数据传输单元、卫星定位单元、记录单元、机车数据采集编码器等。

6)   采取主控单元集中控制、其他功能单元协同配合实现具体功能的控制模式。

7)   主要功能单元通过双CAN总线进行通信,某个功能单元出现故障时应不影响其他功能单元的正常工作。功能单元可从2CAN总线上接收数据,并进行判断处理;功能单元发送数据时同时启动向2CAN总线发送。

8)   核心功能单元采取单元级冗余设计,如主控单元、GSM-R通信单元等。某个核心功能单元失效时,CIR仍能实现所有承载业务的功能,但允许存在冲突的业务分时实现,如GSM-R话音通信与GSM-R数据通信。

9)   关键功能单元可采取器件级冗余设计,提高单元的可靠性。

10) 功能单元的物理尺寸、通信和控制接口、电气特性、通信协议等支持不同厂家设备之间的互联互通。

11) 统一电缆规格型号。

12) 采用显示屏和操作按键相结合的操作显示界面,采取软件配置式呼叫按键和固定式按键相结合的操作方式,显示界面和按键的设计应便于操作和维护人员的使用。

13) 采用轻便的结构设计,便于更换、维护、修理等。设备主机、MMI、送受话器、扬声器、打印终端的外形尺寸应考虑与《GSM-R数字移动通信网设备技术规范 第二部分:机车综合无线通信设备(V2.0)》相关要求的兼容性。

14) 具有出入库检测功能。在机车/动车组出入库时,通过CIR出入库检测设备可实现对CIR功能的智能化检测。

15) 具有列车运行位置、时间等信息广播的功能。

16) 具有设备运用状态上传及故障告警功能,可向EOAS车载设备输出故障告警信息。

17) 整机和功能单元均具有可唯一识别的序列号(与面板上的条形码一致),出厂时一次性写入。在出入库检测时可实现CIR单元配置状态的实时上传和更新,实现对整机和功能单元配置状态的追溯。

18) 具有测试接口,支持对CIR进行性能、功能的定期检修。可在检测平台的控制下实现自动化检测。

19) 450MHz无线列调系统逐步退出运用的兼容过渡阶段,CIR可实现GSM-R模式与450MHz模式的切换。在450MHz模式下,CIR只实现C制式450MHz列车无线调度通信系统通用式机车电台的通话功能,并可承载调度命令信息无线传送、列车无线车次号校核信息传送业务。

20) 支持无线和本地软件升级。

21) 支持无线和本地数据库升级。

CIR2.0CIR3.0的主要功能差异对比

CIR2.0

CIR3.0

主要差异

450MHz机车电台单元、800MHz车载电台单元

实现400MHz同频单工对讲功能

模拟对讲单元的频段发生变化

具有450MHz通用机车电台的调度通信功能

话音通信业务包括调度通信、400MHz应急通信和普通旅客列车车内通信。

增加了应急通信和车内通信

 

同时存在GSM-R调度通信和400MHz话音通信时,CIR优先响应GSM-R调度通信。

增加优先级要求

采用单路CAN总线

主要功能单元通过双CAN总线进行通信,某个功能单元出现故障时应不影响其他功能单元的正常工作。功能单元可从2CAN总线上接收数据,并进行判断处理;功能单元发送数据时同时启动向2CAN总线发送。

增加了双套CAN总线的要求,提高可靠性。

采用电子射频标签

整机和功能单元均具有可唯一识别的序列号(与面板上的条形码一致),出厂时一次性写入。

取消了电子射频标签,增加了条形码

GSM-R工作模式下,不显示400MHz话音。

正常情况下,CIR工作在GSM-R模式,同时具有GSM-R400MHz同频单工对讲话音通信两种。

GSM-R工作模式下增加了400MHz话音的显示

 

GSM-R网络、FASGSM-R手持终端等配合解决车次号字母部分为 ODJ时的功能寻址呼叫

增加了车次号以0DJ打头的功能寻址呼叫

 

接收组呼并通话,可支持邻站组呼、站内组呼、道口组呼等。

增加了要满足道口组呼的需求

 

发起组呼并通话,可支持邻站组呼、站内组呼、道口组呼等。

增加了要满足道口组呼的需求

 

具有按呼入、呼出分别记录通话信息,并提供查询、回拨等功能。

增加了呼叫记录的相关描述

 

可接收其他用户发起的处于400MHz同频单工呼叫并通话

该项为增加的在GSM-R工作模式下的功能要求

 

400MHz同频单工呼叫其他用户并通话

该项为增加的在GSM-R工作模式下的功能要求

 

处于400MHz同频单工对讲状态时,可接收GSM-R工作模式下其他用户的呼叫,并优先响应。

该项为增加的在GSM-R工作模式下的功能要求

 

CIR工作在450MHz工作模式时,不支持400MHz同频单工对讲功能

修改了描述方法

具有无线宽带数据传输功能

具有无线宽带数据传输功能, 支持无线软件升级和无线数据库升级等功能。

增加了支持无线软件升级和无线数据库升级等功能

 

具有向EOAS车载设备输出CIR工作状态信息的功能,内容包括CIR设备的主要运行参数(工作模式、运行线路及区段、当前GRIS IP等)、GSM-R通信单元网络附着状态和场强、功能号注册状态、本机IP地址、卫星定位单元的工作状态等。

GSM-R通信单元既包括话音单元,又包括数据单元,这两个单元的状态信息都需要输出。

 

正常工作时,GSM-R话音通信单元实现相关的话音通信功能,GSM-R数据通信单元实现相关的数据通信功能。在GSM-R网络的支持下,当某个GSM-R通信单元出现故障时,由另一个GSM-R通信单元实现相关的话音通信功能和数据通信功能,话音通信功能优先。

明确了该功能需要网络侧的支持

 

人工整机复位期间,电源单元应停止向CIR整机输出供电电源。

新增加要求

 

具有按照卫星定位信息搜索内置运行线路数据库,并向MMI等输出公用位置信息的功能。条件具备时,可按照从DMSTAX等获取的线路信息(如线路代码、线路及区段名称、公里标等)搜索运行线路数据库。

增加了新的预留要求

 

GSM-R网络的支持下,可与GSM-R数据通信单元互为备份。在GSM-R数据通信单元出现故障时,可分时实现CIRGSM-R工作模式下承载的话音通信和数据通信功能,话音通信优先。

 

 

GSM-R网络的支持下,可与GSM-R话音通信单元互为备份,在GSM-R话音通信单元出现故障时,可分时实现CIRGSM-R工作模式下承载的话音通信和数据通信功能,话音通信优先。

明确了该功能需要网络侧的支持

 

可由主控单元进行软件升级。(400MHz/450MHz通信单元)

增加的功能要求

 

可由主控单元进行软件升级。(800MHz通信单元(LBJ))

增加的功能要求

 

宽带无线数据传输单元(新增加)
1
) 通过LAN接口与主控单元进行通信。
2
) 通过宽带无线数据传输单元,CIR可实现宽带数据传输功能,包括无线软件升级、无线数据库升级、运用状态上传、故障告警、出入库检测等。
3
) 具有自检并向MMI或主控单元输出自检结果的功能。

新增加要求

 

卫星定位模块采取双模块冗余设计方式。

增加了双模块冗余的要求

具有数据记录功能,应按时间顺序记录CIR主控单元与其他功能单元进行数据通信、以及卫星定位单元输出公用信息的内容和时间(精确到100毫秒)。

具有数据记录功能,应按时间顺序记录CIR内部通信、承载业务等数据的内容和时间(精确到100毫秒)。

精简了描述

 

可使用专用U盘对记录转接单元中的记录内容进行转储,转储输出的数据格式统一,转储输出的数据可通过专用软件进行分析和保存。

明确了数据格式统一的要求

 

采用CAN总线接入CIR,具有话音通信、数据通信、状态查询、维护、自检等所需的显示、操作以及播放提示语音等功能,实现人机信息的交互。

明确MMI也采用CAN总线

 

具有按键故障报警提示功能,按键连续有效时间超过5s时,MMI发出语音和界面提示。

新增加要求

 

电源子架、A子架、B子架均采用整体插入式结构,与机箱内部的配线接口端子采用插接式接口连接。子架间的电源线、控制信号线、音频信号线和数据信号线等均通过内部配线接口端子连接,不设置前面板连接电缆。

对结构细节和线缆连接等作了新的要求,可能考虑到振动、抗冲击等实际情况。

 

主要功能单元应采用助拔器的设计,便于维护。

增加了助拔器设计要求

 

LBJ的电池采用插拔式方式插入LBJ单元中,可从前面板单独更换。

新增加的功能要求

MMI适应横向和竖立两种安装方式

MMI适应横向和竖立两种安装方式,电缆出线方向适应后出线、下出线的机车/动车组安装条件。

明确后出线、下出线的安装方式

 

MMI显示屏和按键的整体布局美观、合理,“报警”、“紧急呼叫”、“列尾排风”等重要按键采取防误触的设计。

增加了对“列尾排风”按键的防误触设计的要求

 

送受话器手柄采用可插拔式接口与话机座连接,便于更换手柄。

新增加要求

 

CIRCIR出入库检测设备之间采用GSM-R/GPRS网络进行必要的数据通信。

新增加要求

 

应在MMI上显示工作状态,包括本机电话号码、本机IPGSM-R单元接收电平、系统时间、卫星定位状态、电池状态等。

增加了本机电话号码显示

 

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