CAN总线、RS485总线及双机热备技术在铁路光纤直放站系统中的应用.docx
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CAN总线、RS485总线及双机热备技术在铁路光纤直放站系统中的应用 蔡虎Summary：简述CAN总线、RS485总线及双机热备技术在铁路光纤直放站系统中的应用，通过这些技术的应用，提高了光纤直放站系统的可靠性，验证了该技术具有广泛实用性Key：CAN总线；RS485总线；双机热备；光纤直放站引言随着中国铁路的快速发展，从普铁160Km时速到250Km客运专线动车组，再到350Km的高速铁路，对GSM-R无线通信系统的可靠性要求也越来越高由于GSM-R无线通信系统承载着列控业务，对系统的可靠性有较高要求—350Km的通信系统基本上已经上升到和信号系统一样的安全级别铁标《TB/T 3364-2015 铁路数字移动通信系统GSM-R模拟光纤直放站》第6.5条可靠性要求对电源模块、光模块、功放模块做出了冗余备份的要求，但是我司首先提出了控制系统也冗余备份的要求并予以应用，目前此技术已经应用于GSM-R光纤直放站系统，并在大西高铁、太原高铁南站、天津地下直径线等线路运用1 系统架构1.1系统架构2015年国家铁路局发布了 《TB/T 3364-2015 铁路数字移动通信系统GSM-R模拟光纤直放站》。
该标准对GSM-R光纤直放站系统的技术要求，系统架构、检验方法、运营场景、设备的模块备份、主要接口及参量进行了定义1.2功能需求及主要特点1）控制板采用双机热备工作模式，正常情况下主控制板工作，备控制板处于待机状态，当主控制板出现故障宕机，备控制板进入工作模式2）主控制板和备控制板之间采用RS485总线、CAN总通信技术，RS485总线用于监听设备内部模块通信，CAN总线用于主备控制板之间数据传输，确保数据保持同步3）当主控制板、备控制板、RS485总线或CAN总线出现故障均能上报告警，方便快速进行维护4）主控制板、备控制板具有维护功能，单板工作不影响整个系统的运行1.3 与传统GSM-R光纤直放站设备的差异1）线网运行要求不同不带控制板冗余功能的光纤直放站系统一般用于250Km以下的线路，由于行车密度低对GSM-R的网络要求相对低一些；双机冗余备份设备主要适用于350Km的高速铁路，由于行车密度大，一旦出现故障就会带来很大的经济和社会影响，对GSM-R光纤直放站系统的稳定性、可靠性就非常高采用双机冗余备份的设备即使其中一块控制板出现故障，另外一块控制板也可以正常工作，不会影响行车2）运行维护要求不同。
不带控制板冗余功能的光纤直放站系统一定出现故障，就必须快速进行维护；而具有冗余功能的光纤直放站系统，当其中一块控制板出现故障，另外一块还可以正常工作，这样就可以运用天窗点有序检修2 系统实现方案系统GSM-R光纤直放站系统主要由近端机、光纤、远端机以及操作维护中心构成近端机一般由电源单元、控制单元、光单元及射频单元组成；远端机一般由电源单元、控制板、光模块、低噪放、功放、双工器等模块组成控制板A、控制板B设计时预留一组拨码开关，ON状态上电时默认为主控制板，模块上电后进入工作状态；OFF状态上电时默认为备控制板，模块上电后进入待机状态控制板A为工作状态时会通过RS485总线去访问每个模块，每个模块根据地址、报文进行应答控制板A为主机，其它的模块为从机，只能由主机发起请求，其它的模块才能应答，这样才能保持RS485总线的正常通讯控制板A会实时将数据通过CAN总线同步给控制板B控制板B平时处于待机状态，不主动向CAN总线、RS485总线发数据请求，从而保证总线的正常通讯但是控制板B会实时监听CAN总线、RS485总线数据，如果CAN总线接收到控制板A的有效数据，控制板B就同步相应的数据存储区，确保控制板B和控制板A保持数据的一致性，但是控制板B接收到RS485总线数据时只是监听，不做处理。
切换机制：控制板B实时监听CAN总线、RS485总线数据，一旦监听不到CAN总线、RS485总线数据，经过多次确认后，此时控制板B就判定控制板A已经进入故障状态，此时控制板B就自动转换进入工作状态，并将控制板A的故障状态上报给近端机、再上报给网管系统4 工程应用此技术已经在我司GSM-R光纤直放站系统中应用，并在西宝客专、太原高铁南站、天津地下直径线、大西高铁、宝兰客专等高铁线路上予以应用1）直放站设置：2座5km隧道，各设6个直放站，间距1km，共12台直放站；2）基站设置：在隧道洞口BTS_A（B）（C）共3个BTS，其中BTS_C负责隧道内覆盖，带12直放站，BTS_D和BTS_E，负责车站和区间的覆盖3）隧道内各设置一处切换区，洞外设置2处切换区结束语CAN总线、RS485总线及双机热备技术在GSM-R光纤直放站系统中应用，大大提高了系统的可靠性、延长了维护周期、降低了維护成本，具体广泛的市场场景Reference[1]TB/T 3364-2015 铁路数字移动通信系统GSM-R模拟光纤直放站 铁路行业标准[2]科技运[2007]63号 GSM-R数字移动通信网设备技术规范 第五部分 中继传输系统（V1.0）[3]向志华 《铁道工程学报》，2007，24（2）：78-83GSM-R光纤直放站应用简要分析[4]刘淑荣 《铁路通信信号工程技术》，2016，13（3）：44-46交织冗余备份光纤直放站在GSM-R系统中的应用（作者单位：南京泰通科技股份有限公司） -全文完-。
