地铁列车国产化pis系统通信可靠性研究

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1、计算机应用铁道机车车辆工人第3期2010年3月文章编号：1007—6042(2010)03—0020—05地铁列车国产化PIS系统通信可靠性研究周芳俊(广州市地下铁道总公司运营事业总部车辆中心广东广州510310)摘要：对广州地铁二号线乘客信息系统通讯技术国产化后的可靠性进行了分析研究。关键词：PIS系统；通信；可靠性；研究中图分类号：U23l．7文献标识码：B1概述乘客信息系统(PassengerInformationSystem，以下简称PIS系统)是运用在铁路、地铁轻轨等公共交通上，向乘客发布信息同时收集乘客信息的系统，是列车的重要组成部分。广州市地下铁道总公司(

2、以下简称广州地铁)二号线列车的国产化PIS系统，需要实现系统中多设备问的通信，同时还要具有较强的抗干扰能力，因此选用了RS485通信方式。RS485标准采用平衡式发送、差分式接收的数据收发器来驱动总线，具有抑制共模干扰的能力，且一对双绞线就能实现多站联网，构成分布式系统，设备简单，可实现通信距离1200m。2PIS系统通信技术2．1通信网络结构PIS系统设备按64台设计(实际为10台)，在一定程度上预留了很大的冗余量以保证通信更加可靠。通讯距离最远的设备(即远端司机室音频通信单元CACU)到本司饥室的连线理论距离是400m。设备间的RS485通信是由CACU依次连接多台

3、SACU(客室音频通信单元)设备，采用轮询方式对总线上的设备轮流进行通信来实现的。每台控制器设备必须手牵手地串接起来，不支持星型连接或者分叉连接。因此，PIS系统中正确的网络连接方式如图1所示，而图2所示为错误的网络连接方式。2．2通信机制RS485通信协议采用主机查询从机的通信机制，在任意时刻只允许有1台主机。上电时，两台CACU设备都处于接收状态，等待外部发来的命令一2O一计算机应用铁道机车车辆工人第3期2010年3月—————。’芭兰竺兰兰兰要．!!n—_-l竺=竺：兰三：!!!厂豳l8西舀图1RS485通信原理接线图图2错误的联网接线方式来激活其中一台成为主机。

4、因此可规定在没有外部命令时，上电4s后，通过司机操作(广播、对讲)将该CACU设备激活为主机。同时在外部操作的干涉下，亦可能要求主控权转移给另一台CACU，这里分两种情况(假设设备甲为主机，设备乙为从机)：(1)设备甲接到外部指令放弃主控权，同时设备乙接到外部指令掌握主控权；(2)设备甲没有接到外部指令放弃主控权，但设备乙接到外部指令掌握主控权。由于RS485是半双工的，同一时间只有一个方向的数据，因此在第1种情况下，设备甲先发送放弃主控权命令给乙，或设备乙先发送申请主控权命令给甲。而在第2种情况下，只有设备乙向甲发送申请主控权命令。这两种情况均按以下通信过程处理：设备

5、甲向乙发送放弃主控权命令：设备甲设备乙

6、和数据((((((((接收正确(ACK)若甲2s内不再发数据时，视为成功，乙转为主机，甲转为接收；若4s内还没接到乙的查询命令则视为转移失败，甲仍然为主机，并上报一个转移权限失败的报警信息。3P1S系统通信的可靠性3．1信号反射在通信过程中，导致信号反射的原因主要有两种：阻抗不连续和阻抗不匹配。(1)阻抗不连续。信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有，就会引起反射(见图3)，为抑制这种反射，PIS系统在电缆的两端分别跨接了一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗连续，如图4所示。z：15o~)一射信号Z=l50(j⋯。●⋯。Z=150Q图3由于阻抗不连

7、续引起的信号反射图4终端电阻的正确连接在实际应用中，由于传输电缆的特性阻抗与波特率等应用环境有关，特一22—计算机应用铁道机车车辆工人第3期2010年3月性阻抗不可能与终端电阻完全相等，因此信号反射或多或少地还会存在。(2)数据收发器与传输电缆之问阻抗不匹配。这种反射主要表现在通讯线路处在空闲方式时，整个网络数据混乱。在收发器选择时应测试其与传输线缆问的阻抗匹配。衡量反射信号强度的参数是RAF(RefectionAt·tenuationFactor反射衰减因子)，具体测量方法如图5所示。2．：MHZ正弦波测量反射信号测量八射信号图5测量反