一种基于400MHz频率的地铁CBTC信号系统车地无线通信车载电台的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及地铁CBTC信号系统车地无线通信领域，特别是一种基于400MHz频率的地铁CBTC信号系统车地无线通信子系统中的车载电台，该电台可以实现高可靠性的车地无线通信，更好地服务于地铁列车安全运营。
【背景技术】
[0002]CBTCCCommunicat1ns Based Train Control，基于通信的列车控制)信号系统，是整个地铁运营系统中，控制列车运行、确保行车安全最关键的系统，图1所示为典型的CBTC系统的功能框图，其中DCS (Data Communicat1n System)数据通信网络包括地面骨干网和车地无线通信网两部分。图2所示为车地无线通信系统的组成框图，包括车载设备、核心网设备和地面接入设备三部分，其中车载设备布置在列车的车头和车尾，核心网设备布置在CBTC中心机房内，地面接入设备布置在车站机房内和车站轨旁。
[0003]目前的CBTC系统普遍采用基于IEEE 802.11系列标准的2.4GHz WLAN技术承载车地无线通信，但是，由于2.4GHz ISM频段面向公众开放，使得该频段内的无线电干扰也越发严重，对CBTC信号系统的正常运行构成威胁。
[0004]2012年11月，深圳地铁被报在数日之内连续发生多次线路故障，导致列车在行驶过程中停运。经过调查，停运的原因是列车CBTC信号系统受到乘客携带的WiFi路由器干扰。正是这次事件，引起了人们对于CBTC车地无线通信系统安全性的讨论。开展了 “CBTC无线通信系统抗干扰测试及综合技术研究”课题研究。旨在对现有无线通信系统干扰进行测试与风险评估，梳理CBTC对车地无线通信系统的需求，研究定制新一代基于专用频率的CBTC车地无线通信系统技术体制，探索并试验我国具有自主知识产权的McWiLL无线通信技术在CBTC车地无线通信系统中的应用。
[0005]车载电台是CBTC系统中的重要设备，它用来实现列车和地面接入设备之间的双向无线通信。在基于专用频率的CBTC车地无线通信系统中，设计符合要求的车载电台具有重要意义。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提出的一种基于专用频率的、高可靠的地铁CBTC信号系统车地无线通信车载电台，该车载电台采用工作在专用频率的McWiLL技术，并且借鉴故障导向安全理念，引入了故障弱化设计，进而实现高可靠性的车地无线通信。本实用新型通过McWiLL无线通信网络，不仅可以为CBTC信号数据建立起CBTC车载单元与地面网络之间的高可靠传输通道，而且还可以对本身的工作状态数据进行监测并将它打包成以太网数据，也通过McWiLL无线通信网络发送到地面网管系统。将详细运行状态数据在本地存储不少于7天，提供类似“黑匣子”功能，供事后故障调查和跟踪提供原始数据。本实用新型具有两个互为冗余备份的数据传输通道，正常情况下，主、备传输通道之间的切换由MCU控制。当MCU控制中心故障后，车载电台将丧失自动监测的功能和自我管理能力，车载电台随即进入故障弱化状态，由植入的逻辑电路自动接替MCU的部分工作，在预置检测点继续监控传输通道的工作状况，在有故障的情况下，完成主、备传输通道之间的切换，确保车地通信保持正常。
[0007]本实用新型的目的是这样实现的:
[0008]—种基于400MHz频率的地铁CBTC信号系统车地无线通信车载电台，该电台包括:网络接口、控制中心MCU、故障弱化逻辑电路模块、状态指示灯、工作状态监测电路模块、以太网数据交换模块、McWiLL通信模块、主电源模块、备份电源模块、其他电源模块、USB接口、第一天线接口及第二天线接口，所述网络接口与以太网数据交换模块连接，以太网数据交换模块连接故障弱化逻辑电路模块、McffiLL通信模块及控制中心MCU，控制中心MCU分别连接状态指示灯及工作状态监测电路模块，主电源模块分别连接以太网数据交换模块及McWiLL通信模块，其他电源模块连接网络接口、控制中心MCU、故障弱化逻辑电路模块、状态指示灯以及工作状态监测电路模块，USB接口连接控制中心MCU，第一天线接口及第二天线接口分别连接McWiLL通信模块和McWiLL通信模块；其中，以太网数据交换模块和McffiLL通信模块均有冗余备份的以太网数据交换模块和McWiLL通信模块，备份电源模块为以太网数据交换模块和McWiLL通信模块提供电源，构成两个互为冗余备份的数据传输通道。
[0009]所述网络接口为M12型100/1000兆自适应网络接口。
[0010]所述控制中心MCU实时监测各模块的工作状态，并将状态数据实时上报给系统网管，同时在本地采用非易失性器件存储不少于7天。
[0011]所述控制中心MCU根据工作状态，自动控制主、备数据传输通道之间的切换。
[0012]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0013]⑴、本实用新型采用基于专用频率的McWiLL技术，可以从根本上避免被干扰的安全隐患。
[0014]⑵、本实用新型具有双数据传输通道冗余备份设计，增强了 CBTC车地无线通信的可靠性。
[0015]⑶、本实用新型借鉴故障导向安全的理念，引入了故障弱化设计机制，进一步提升了 CBTC车地无线通信的可靠性。
[0016]⑷、本实用新型植入了自我诊断、自我监测的能力，具备运行数据的本地存储功能(不少于7天)，极大程度提升了车载电台的可维护性和可管理性。
【附图说明】
[0017]图1为典型的CBTC系统功能框图；
[0018]图2为车地无线通信系统的组成框图；
[0019]图3为本实用新型的结构示意图；
[0020]图4为本实用新型结构框图；
[0021]图5为本实用新型的工作流程图；
[0022]图6为本实用新型的开机自检流程图。
[0023]图7为本实用新型的故障弱化机制流程图。
【具体实施方式】
[0024]参阅图3，本实用新型包括:
[0025]M12型100/1000兆自适应网络接口 1，是CBTC信号数据输入输出接口，用于连接CBTC信号系统车载信号单元，接收、交换、发送CBTC信号系统数据；
[0026]控制中心MCU 2，具备上电初始化配置和自检、各模块工作状态的实时监测、将工作状态数据上报网管并在本地存储(不少于7天)、控制主备通道的切换功能；
[0027]故障弱化逻辑电路模块3，作为控制中心MCU的故障弱化备份，在MCU故障情况下，该逻辑电路自动接替MCU的部分工作，在预设检测点继续监测主、备传输通道的工作状态，并控制主、备传输通道之间的切换；
[0028]状态指示灯4，与控制中心MCU连接，用于显示车载电台当前的工作状态信息；
[0029]工作状态监测电路模块5，用于对车载电台各功能模块的工作状态进行实时监测，并将监测数据送控制中心MCU。
[0030]以太网数据交换模块6，用于完成CBTC信号数据和车载电台工作状态数据的交换、接收和发送；
[0031]McffiLL通信模块7，用于将以太网数据交换模块6送来的CBTC信号数据和车载电台工作状态数据通过McWiLL无线通信网络发送；解调McWiLL无线通信网络发来的数据，并送给以太网交换模块6;
[0032]以太网数据交换模块8和McWiLL通信模块9分别是以太网数据交换模块6和McffiLL通信模块7的冗余备份；
[0033]主电源模块10，用于给以太网数据交换模块6