专利名称：全兼容型机车电台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及铁路无线列车调度通信设备，尤其是用于400MHz铁路无线列车调度通信系统的全兼容型机车电台。
背景技术：
铁路无线列车调度通信主要是解决调度员、司机以及车长三者之间的通信(简称大三角通信)，及车站值班员、司机以及车长三者之间的通信(简称小三角通信)，它是保障行车安全的必要手段。
根据中华人民共和国铁道部行业标TB/T3052-2002《列车无线调度通信系统制式及主要技术条件》，铁路无线列车调度通信系统分为A、B、C三种制式，运用较多的是B、C两种制式。此外还存在少量(无呼叫信令)无线站车电话系统。
我国铁路有7万多公里，均装备了各种制式的无线列车调度通信设备，铁路无线列车调度系统多以枢纽为中心、按线路、局(分局)管辖范围、长大干线分段建设，以满足机车基本交路运用为目的，因此枢纽的各线路列车无线调度通信系统多采用不同制式或不同厂家的设备。即使设备制式相同也存在工作频组的不同；同时对铁道部标准的理解不尽相同，各厂家生产的同类设备技术条件不完全一致。这样引起了机车电台在跨越区段、线路运行时，因地面设备存在差异，不能保证通信功能的完全兼容。目前，各局(或分局)基本上采用的是在长交路套跑机车装备几套机车电台，保证在不同的设备制式、不同工作频组或呼叫信令有差异的区段进行通信，这样造成重复投资，给司机的操作带来诸多不便。
近年来，为提高铁路运输能力，列车不断提速、机车交路逐渐延长，机车跨区段、跨局、跨线运用的情况大量出现。长大干线无线列调系统分段建设、多个局(分局)分段管理，各调度区段的无线列调系统技术条件不尽相同，当移动电台跨局、跨区段长交路运用时，可能因通信设备不兼容问题导致不能正常通信。
枢纽相邻各铁路线无线列调系统不完全兼容，列车进入枢纽跨越不同线路时，也会造成移动电台不能正常运用。
根据运输需要，牵引动力经常调整，局间和分局间机车调动频繁。由于调出、调入的无线列调机车电台制式差异，必须更换机车电台方能保证通信，不仅增大运用成本，且由于设备采购周期较长、设备安装调试也需一定时间，影响到机车的及时投用。
发明内容
为了克服铁路无线列车调度通信设备存在的上述问题，本实用新型提供一种全兼容型机车电台，以满足机车在跨越区段、线路或枢纽地区运行时，自动适应地面设备的通信制式，解决机车套跑时大三角通信、小三角通信不兼容的问题。
本全兼容型机车电台，包括接收/发射机、接收机以及双工器，接收/发射机和接收机分别连接双工器的相应端口，其特征在于还包括主控制单元和定位切换控制器，所述定位切换控制器含一微处理器U2和一台GPS接收机，GPS接收机与微处理器U2经串行接口连接；主控制单元含一微处理器U1，微处理器U1的总线上挂接外围扩展芯片，微处理器U1之相应的输入/输出端分别接电台接口、及接有两个控制盒单元的控制接口，所述电台接口分别与接收/发射机、接收机连接，定位切换控制器通过其外部扩展端口接至主控制单元之微处理器U1的串行口。
本全兼容型机车电台可适应传统地面通信设备制式、不同工作频组或信令模式的区段进行通信，减少设备的重复投资，解决长大干线因通信问题造成的机车运行困难。
使用本设备能完成不同模式的通信，大大方便了司机的操作，确保了行车安全。
图1为本全兼容型机车电台原理框图；图2为机车运行方向判断示意图；图3为其主控制单元控制程序的存储示意图；图4表示主控制单元控制程序的调用处理示意图；图5为其定位切换控制器框图；图6为其主控制单元框图；图7为主控制单元微处理器结构图；图8为其控制盒单元框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型详细说明。
图1、图6所示，全兼容型机车电台包括接收/发射机、接收机、双工器、主控制单元、定位切换控制器以及电源等，接收/发射机和接收机分别连接双工器的相应端口，双工器接天线，所述定位切换控制器含一微处理器U2和一台GPS接收机，GPS接收机输入接GPS天线，GPS接收机与微处理器U2经串行接口连接，用于向微处理器U2提供所在机车地理位置信息。主控制单元含一微处理器U1，微处理器U1的总线上挂接存储器等外围扩展芯片，微处理器U1之相应的输入/输出端分别接电台接口、及接有两个控制盒单元的控制接口，所述电台接口分别与接收/发射电台、接收电台连接，定位切换控制器通过其外部扩展端口接至主控制单元之微处理器U1的串行口，微处理器U1外围还设有计算机接口、DIMS接口以及录音接口等。
本全兼容型机车电台采用GPS定位技术，在机车投入运行前，根据运行线路地面设备的通信制式、工作频组和呼叫信令，确定工作模式需要切换的位置以及相对于切换点的参照点(用于判断机车运行的方向)的位置，采集切换点和参照点的地理位置信息，经过处理后通过全兼容型机车电台提供的外接RS232接口将切换点和参照点的地理位置信息预置入定位切换控制器的存储器中。
机车运行过程中，GPS接收机不断接收到定位卫星传送的地理位置信息，并将接收到的地理位置信息通过串行接口传送至定位切换控制器的微处理器U2，通过一定的处理，得出当前位置的坐标信息，并与预置在其存储器中的切换点和参照点的坐标比较，判断机车的运行方向和是否经过切换点，当机车经过切换点，通过内部RS232接口向主控制单元发送切换指令和切换信息，微处理器U1接收到切换指令和切换信息后，根据切换信息和主控制单元存贮器中的工作模式信息，控制接收/发射机和接收机将当前工作模式切换至前方地面通信设备的工作模式，保持通信制式、工作频组和呼叫信令一致，实现与前方地面设备之间的通信。
并通过RS422将切换后的工作模式信息发送给控制盒的微处理器U3，控制盒的微处理器U3通过并行接口将当前的工作模式在液晶显示屏上以线路、区段首末车站名的形式显示出来，并显示当前运用频组、工作方式。同时，控制盒设有按钮开关，提供手动设置(选择)工作模式的功能，当未配置GPS接收机或GPS接收机出现故障时，可根据机车当前运行的线路和区段首、末车站，通过按钮开关手动设置(选择)对应的工作模式。机车运行所需的各种工作模式控制软件固化在存储器内。
1运行前的准备工作全兼容型机车电台在投入运行前，根据运行线路地面设备的通信制式、工作频组和呼叫信令，确定切换点，采集切换点以及沿铁路切换点参照物的地理位置信息，通过外接计算机RS232接口，将采集到的信息输入定位切换控制器。机车运行线路上需要切换电台工作模式的切换点的位置信息、以及用于判断机车运行方向的参照点的位置信息均存储在定位切换控制器的存贮器内，具有断电保护和多次擦写功能。
2切换信息的判别及处理GPS接收机在机车运行过程中不断接收到地理位置信息，并通过RS232接口传送给定位切换控制器的微处理器U2，由定位切换控制器完成地理位置信息的处理，确定机车运行的方向，并与预置的切换点的地理位置信息比较，及时向主控制单元发送工作模式切换指令。
机车运行方向判断依据如下机车离开起点后在运行中途的切换点通常为两车站间(区间)的中点，机车通过切换点后可能进入不同方向的线路，并且机车可能从不同方向或不同线路通过通一个切换点，因此必须先判定机车运行方向，才能确定运行前方线路的工作模式。
以图2一个两侧各连接一条线路的切换点为例说明如下点0为区间中点即切换点(选择在GPS信号无遮挡区)，它的坐标值为切换点定位计算基准。由于GPS数据存在一定误差，应确保GPS当前接收数据落在切换点(X0Y0)坐标附近一定范围时能够可靠切换，为此在同一区间、离点0一定距离的范围内增设1、2两点为辅助点。
当定位切换控制器接收到GPS接收机传送的地理位置信息表示机车经过点1运行至切换点0，判断出机车沿线路下行方向运行，同时向微处理器发送切换指令，微处理器控制信道单元和信令单元，将工作模式由当前的模式A切换到模式B。
当定位切换控制器接收到GPS接收机传送的地理位置信息表示机车经过点2运行至切换点0，判断出机车沿线路上行方向运行，同时向微处理器发送切换指令，微处理器控制信道单元和信令单元，将工作模式由当前的模式B切换到模式A。
3、主控制单元运行原理主控制单元在运行时，根据“定位切换控制器”或手工选择的需求模式，载入到当前工作环境中，控制程序提取当前运行信息，控制设备运行状态。在无线列调的实际运用中，包含着几种基本的运行模式，要求设备能适应单、双工及固定、扫描接收等多种不同的环境，无线收发通道由完全独立的双接收/发送机及双工器、天线组成，载波发送接收频率可由软件选择。
图3、图4表示主控制单元控制程序的存储及调用处理情况。其存储器中为每一种工作模式提供一个独立的存储空间，以减少相互关联的复杂性，方便程序的修改、增加和删除。主控制单元根据定位切换控制器或手工选择提供的信息，提取当前用户需求的控制模式，并使设备在该模式下运行。
参照图5，定位切换控制器包括GPS接收机、微处理器U2、存储器以及外部扩展端口，存储器、外部扩展端口挂接在微处理器U2的数据总线和地址总线上，外部扩展端口用于与主控制单元通信，GPS接收机输出连接微处理器U2串行口。GPS接收机与微处理器U2经标准串行接口连接，存储器通过微处理器U2的数据总线(P0口)、地址总线(P0、P2口)和/WR、/RD端口与微处理器相连，寻址空间为64K字节，具有掉电保护和多次擦写的功能；外部端口扩展用于和机车台主控制单元通信。定位切换控制器外接的存储器中，驻留有机车运行线路上需要切换电台工作模式的切换点的位置信息，以及用于判断机车运行方向的参照点的位置信息。
图7为主控制单元微处理器U2的结构图。主控制单元的存储器中驻留机车运行线路通信设备需要的工作模式信息。
微处理器U1采用高性能的十六位单片机，辅助扩展256K外部程序存储器和256K数据存储器，存贮器中储存有机车运行线路上通信设备需要的各种工作模式信息。独特的电路设计，使得设备具有灵巧的在线编程功能，可分页面、区块、整体更新软件。地址线A0-A3与数据线分离，使得单片机可以采用预取指模式，加快处理时间；完全的16位地址，寻址空间可达到64KB。
所述控制盒单元包括微处理器U3、主机接口、显示模块、功放模块及MIC接口模块，主机接口分别接微处理器U3、功放模块及MIC接口模块，微处理器U3还与I/O口扩展模块和MIC接口模块连接，I/O口扩展模块接显示模块，操作键盘接微处理器U3的相应输入端，另还提供列尾控制盒接口。控制盒具有防尘、防水功能。
主机与控制盒单元通信方式采用RS422通信方式，双工音频通道，显示模块与微处理器采用并行总线通信方式。
权利要求1.一种全兼容型机车电台，包括接收/发射机、接收机以及双工器，其特征在于还包括主控制单元和定位切换控制器，所述定位切换控制器含一微处理器U2和一台GPS接收机，GPS接收机与微处理器U2经串行接口连接；主控制单元含一微处理器U1，微处理器U1的总线上挂接外围扩展芯片，微处理器U1之相应的输入/输出端分别接电台接口、及接有两个控制盒单元的控制接口，所述电台接口分别与接收/发射机、接收机连接，定位切换控制器通过其外部扩展端口接至主控制单元之微处理器U1的串行口。
2.根据权利要求1所述的全兼容型机车电台，其特征在于所述控制盒单元包括微处理器U3、主机接口、显示模块、功放模块及MIC接口模块，主机接口分别接微处理器U3、功放模块及MIC接口模块，微处理器U3还与I/O口扩展模块和MIC接口模块连接，I/O口扩展模块接显示模块，操作键盘接微处理器U3的相应输入端。
3.根据权利要求1所述的全兼容型机车电台，其特征在于定位切换控制器包括GPS接收机、微处理器U2、存储器以及外部扩展端口，存储器、外部扩展端口挂接在微处理器U2的数据总线和地址总线上，外部扩展端口用于与主控制单元通信，GPS接收机输出连接微处理器U2串行口。
4.根据权利要求1或3所述的全兼容型机车电台，其特征在于定位切换控制器外接的存储器中，驻留有机车运行线路上需要切换电台工作模式的切换点的位置信息，以及用于判断机车运行方向的参照点的位置信息。
5.根据权利要求1所述的全兼容型机车电台，其特征在于主控制单元的存储器中驻留机车运行线路上通信设备需要的各种工作模式信息。
专利摘要一种全兼容型机车电台，包括接收/发射机、接收机及双工器，其还包括主控制单元和定位切换控制器，所述定位切换控制器含微处理器U2和GPS接收机，GPS接收机与微处理器U2经串行接口连接；主控制单元含微处理器U1，微处理器U1的总线上挂接外围扩展芯片，微处理器U1之相应的输入/输出端分别接电台接口、及接有两个控制盒单元的控制接口，所述电台接口分别与接收/发射机、接收机连接，定位切换控制器通过其外部扩展端口接至主控制单元之微处理器U1的串行口。机车在跨越区段、线路或枢纽地区运行时，其能自动适应地面设备的通信制式，解决了长大干线因通信问题造成的机车运行困难，确保了行车安全。
文档编号H04B1/38GK2653788SQ0326824
公开日2004年11月3日 申请日期2003年7月30日 优先权日2003年7月30日
发明者潘瑞洪 申请人:深圳市思科泰技术有限公司