FT101机车综合无线通信设备技术建议书（二）

韩志强

1        本文说明
本文描述了FT101型机车综合无线通信设备的构成、技术特性、指标、接口、功能、结构尺寸和工作环境，并对招标的技术规范书进行了逐项答复，提供了设备配置及设备数量表，设备已接受订货和已安装、开通使用的数量及地点，以及这些设备开通后运行的资料。
2        引用标准
机车综合无线通信设备技术条件（V1.0）
调度命令无线传送系统技术条件V4.0 (铁道部运输局运基通信[2005] 187号文件)
TB/T 3052-2002  列车无线调度通信系统制式及主要技术条件
列车无线调度通用式机车电台主要技术条件V.2 (运基通信[2005]138号)
无线列调机车电台操作单元技术要求（试行）（运基通信［2002］133号）
3        设备构成
3.1        设备基本构成
FT101型机车综合无线通信设备（CIR）由主机、操作显示终端（以下简称MMI）、打印终端、控制电缆、连接电缆、天线、射频馈线等构成。组成框图见图3.1。
3.2        设备组成
MMI包括显示器、送（受）话器、扬声器、按键、外部接口等。
主机包括机柜（含支架）、主控单元、接口单元、电源单元、电池单元、GPS单元、GSM-R话音单元、GSM-R数据单元、记录单元、天馈单元、450MHz机车电台单元等，并预留高速数据单元、800MHz列尾和列车安全预警车载电台（简称800MHz车载电台）单元的接口及安装位置。主机机柜各单元位置示意图见图1.2。

图3.2 主机机柜单元位置示意图
3.3        主机各单元实现下述功能
        MMI实现人机信息的交互。
        主控单元实现对各模块单元的控制并对状态信息进行记录。
        打印终端在MMI的控制下打印输出纸质调度命令等信息。
        接口单元连接设备内部有关单元及为数据、话音应用业务提供接入接口。
        电源单元为设备提供供电电源（450MHz机车电台单元、800MHz车载电台单元单独供电）。
        电池单元在外界直流供电切断后进行GSM-R注销提供备用电源。
        GPS单元提供GPS位置信息，其中时钟信息作为设备的标准时钟。
        GSM-R话音单元在主控单元的控制下完成GSM-R调度通信功能。
        GSM-R数据单元在主控单元的控制下完成数据的收发（支持GPRS方式、电路连接方式）。
        高速数据单元支持IEEE 802.11b标准中规定的通用数据传输功能。
        记录单元具有对承载业务信息的记录功能。
        450MHz机车电台单元在主控单元的控制下完成450MHz调度通信所规定的机车电台功能及承载的数据传输功能。
4        技术特征
本设备的技术特征有：
        硬件采用模块化设计，提高了可靠性，方便了测试及维护。增减不同的模块，便可适宜现场各种情况应用。
        软件采用嵌入式操作系统及模块化的设计，极大提高了软件的继承性及可靠性。
        从设计，生产，出厂检验等过程都严格按照ISO9001－2000标准执行。
        硬件及软件的设计上均继承多年设计及制造无线列调系统、TDCS系统设备的经验。
        面向底层的设计使设备具有高可靠性和维护成本低的特点。
        设计时充分考虑了抗电气化干扰和电磁兼容性。
        信令的编解码使用软件方式，克服了传统专用电路方式难于解决的温度漂移问题。
        数传采用了FEC纠错技术及CRC校验处理。
        功耗低：单个MMI的最大功耗（正常工作状态，未打印时）仅为10W。
5        技术指标
5.1        供电电源
１）　额定电压为：110V（77V～143V）
２）　整机耗电量：< 150W
３）　电源输入端能承受1.8KV高压45us
４）　其他电源特性：
        　直流输出纹波电压：平均值≤10mv，峰峰值≤100mv
        　具有短路保护功能
        　具有反相保护功能
5.2        GSM-R单元技术指标
１）　满足ETS GSM 05.05 v7.0.0 版本 1998 A部分的要求 (Class 2 / 8W )
２）　频带：发射：876 - 915 MHz
接收：921 - 960 MHz
可使用GSM网络
３）　信道间隔：200KHz
４）　双工频率间隔：45MHz
５）　频率误差：1×10－7
６）　最大峰值功率：  语音：8W（39dBm）
        　                数据：2W
        　                容差：0，+2dB
７）　参考灵敏度：优于-104dBm
８）　射频输入最大电平：10dBm
９）　满足高速：350km/h
5.3        GPS单元技术指标
１）　接收器RF特性
        　动态范围：不小于27 dB；
        　饱和值：－110 dB。
２）　定位精度：100米 2DRMS （95％）。
３）　初次定位时间（TTFF）（90％）
        　热启动（天历、位置、日期、时间和星历数据时）：30秒；
        　温启动（天历、位置、日期和时间数据时）：65秒；
        　冷启动（无存储信息）：210秒
４）　重新捕获卫星时间
        　被遮挡60秒后：不大于2.0秒；
        　瞬时被遮挡：不大于1.0秒
5.4        450MHz机车电台技术指标
5.4.1        一般电气特性
１）　调制方式：16K0F3E
２）　频道间隔：25KHz
３）　天线接口阻抗：50Ω不平衡
４）　发射机发射状态时，能承受天线端口短路、开路各3min
5.4.2        发射机电性能指标
表  5.1
序号        项  目        指标要求
1        载波频率容差        5×10-6
2        载波输出功率        W        3/5/10 ＋２０－１５%
3        杂散射频分量      μW        ≤5
4        邻道功率(比值)     dB        ≥65
5        调制特性           dB        在300～3000Hz，按6dB/oct予加重，偏离不大于＋１－３
6        调制限制          KHz        ≤5
7        高调制时的发射机频偏  Hz        5KHz        ≤1500
                10KHz        ≤300
                20KHz        ≤60
                3KHz～5KHz        频偏单调下降
8        调制灵敏度          mV        100±20%
9        调制失真            %        ≤5
10        剩余调频            dB        ≤-40
11        剩余调幅            %        ≤3
12        发射机启动时间      mS        ≤100
        最高最低极限电压时，载频输出功率恶化值不超过3dB。
        高低温、恒定湿热中间测量时，载频输出功率允许比常温下降3dB。
5.4.3        接收机电性能指标
表  5.2
序号        项  目        指标要求
1        参考灵敏度（单工）  μV        ≤0.6（12dB  SINAD）
2        抑噪灵敏度（单工）  μV        ≤0.8（20dB  QS）
3        门限静噪开启灵敏度  μV        ≤0.4
4        深静噪灵敏度        μV        ≤6
5        深静噪阻塞门限        测试频偏≥5KHz  （300～3000Hz频带内）
6        静噪开启时延         mS        ≤120
7        静噪锁闭时延         mS        ≤100
8        静噪失调门限        大于或等于载波频率容差允许频率变化值的2倍
9        接收门限            μV        0.6～5可调
10        额定音频输出功率              0.5～５Ｗ可调(扬声器) 0.5～１０mＷ可调(耳机)
11        音频失真              %        ≤5
12        音频响应             dB        在300～3000Hz内，按6dB/oct去加重，偏离不大于＋１－３(耳机)或＋２－８(扬声器)
13        信号对剩余输出功率比 dB        ≤-40
14        可用频带宽度        KHz        大于或等于载波频率容差允许频率变化值的2倍
15        调制接收带宽        KHz        ≥2×5
16        共信道抑制           dB        ≥-8
17        阻塞                 dB        ≥90
18        邻道选择性           dB        ≥65
19        杂散响应抗扰性       dB        ≥70
20        互调抗扰性           dB        ≥65
21        音频灵敏度        不大于最大允许频偏40%
22        接收限幅特性        变化不超过3dB（6dBμV～100dBμV变化时）
23        双工灵敏度        不允许低于单工灵敏度3dB
5.4.4        450MHz机车电台的其他电性能指标
符合《TB/T 3052-2002 列车无线调度通信系统制式及主要技术条件》的要求。
5.5        天线和馈线
1）工作频段
450MHz天线：457.000～469.000MHz；
GSM－R天线：885～934MHz；
GPS天线：1574～1577 MHz
2）天线接口
GSM-R话音单元天线接口：　TNC型孔座，阻抗：50Ω；
GSM-R数据单元天线接口：　TNC型孔座，阻抗：50Ω；
GPS天线接口：　　　　　　TNC型孔座，阻抗：50Ω；
450MHz天线接口：       　N型孔座，  阻抗：50Ω；
3）驻波比：不大于1.5；
4）方向性：全向；
5）增益：不小于0dBi；
6）抗风能力：最大300km/h；
7）工作温度：－40℃～＋70℃。
6        设备接口
6.1        主机与MMI接口
6.1.1        数据通信采用RS422串行接口，双工通信方式。
6.1.2        接插件采用12芯插座，型号为YP28TK22UQ
管脚定义见表6-1。
表6.1  MMI与主机间接口定义
管脚号        定义        说明
1        VCC        电源+12V
2        MIC+        音频平衡输出(MMI至主机)，电平（有效值）245（1±20%）mV，阻抗600Ω。
3        MIC-       
4        SP+        音频平衡输入(主机至MMI)，电平（有效值）245（1±20%）mV，阻抗600Ω。
5        SP-       
6        DATA A+        数据线A+ (MMI至主机)
7        DATA A-        数据线A- (MMI至主机)
8        DATA B+        数据线B+ (主机至MMI)
9        DATA B-        数据线B- (主机至MMI)
10        预留       
11        复位        复位信号，低复位
12        GND        电源地
6.2        MMI至送受话器接口
    接插件采用8芯插座，型号为AL16-J8Z
管脚定义见表6.2。
表6.2 MMI至送（受）话器接口定义
管脚号        定义        说明
1        VCC        电源12V输出
2        MIC        电平（有效值）245（1±20%）mV或15（1±20%）mV，输入阻抗不小于5KΩ。
3        PTT        送话按钮(低电平有效,不大于0.3V)
4        HANGLE        挂机信号(低电平有效,不大于0.3V)
5        GND        电源地
6        SP       
7        预留        RS485+  
8        预留        RS485-  
6.3        MMI与打印终端接口
6.3.1        数据通信采用RS422串行接口，双工通信方式。
6.3.2        接插件采用7芯插座，型号为AL16-J7Z
管脚定义见表6.3。
表6.3  MMI至打印终端接口定义
管脚号        定义        说明
1        VCC        电源12V
2        空       
3        DATA A+        MMI至打印终端
4        DATA A-        MMI至打印终端     
5        DATA B+        打印终端至MMI  
6        DATA B-        打印终端至MMI  
7        GND        电源地
6.4        MMI至外接扬声器接口
    接插件采用3芯插座，型号为AL16-J3Z，管脚定义见表6.4。
表6.4  MMI至扬声器接口定义
管脚号        定义        说明
1        SP+        音频+
2        SP-        音频-
3        地       
注：话音和提示音均衡输出。
6.5        主机至机车运行安全监控记录装置接口
    接插件采用7芯插座，型号为YS2JJ7M，管脚定义见表6.5。
表6.5 主机至无线车次号编码器接口定义
管脚号        编码器为FFSK接口工作模式        编码器为RS422接口工作模式
1        电源12V        电源12V
2        空        主机数据接收(+)
3        地        主机数据接收(－)
4        音频信号输出。电平（有效值）245（1±20%）mV，输出阻抗不大于200Ω。        主机数据输出(+)
5        音频信号输入。电平（有效值）245（1±20%）mV，输入阻抗不小于5KΩ。        主机数据输出(－)
6        空        空
7        PTT为低时使机车电台发射。低有效,不大于0.3V，无效时为高阻。        地
6.6        主机电源接口
DC110V输入时，接插件采用2芯插座，型号为AL16-J2Z；管脚定义见表6.6。      
表6.6主机电源接口定义
管脚号        定义        说明
1        电源+          DC110V输入+
2        电源-          DC110V输入-
6.7        主机各单元接口
6.7.1        母板中各单元插入槽位的接口定义
母板中插座型号为DIN41612 (Type Female 96pin)，各单元插入槽位接口定义见表6.7。
表6.7 母板中各单元插入槽位的接口定义
母板管脚序号        主控
单元        GSM-R
单元(A)        GSM-R
单元(B)        GPRS
单元        高速数
据单元        GPS
单元        录音
单元        备注
A1        +5V        +5V        +5        +5V        +5V        +5V        +5V       
A2                                                               
A3        GPS-REST                                                       
A4        高速数据REST                                                       
A5        REC-REST                                                       
A6        CON-BATT
                                                       
A7        +12        +12V        +13V        +12V        +12V        +12V        +12V       
A8        REC-RXD                                                        
A9        REC-TXD                                                        
A10        ---         ON/OFF                ON/OFF                               
A11        GPS-RXD                          POW                               
A12        GPS-TXD                                                       
A13        GPRS1-CTS                EAR+                                       
A14        GPRS1-RXD                EAR-                                       
A15        GPRS1-TXD                MIC+                                       
A16        GPRS1-DSR                MIC-                                       
A17        GSMR-RTS                                                       
A18        GSMR-RXD                                                       
A19        GSMR-TXD                                                       
A20        GSMR-DSR                                                       
A21                                                               
A22                GND        GND        GND        GND        GND        GND       
A23                RXD                 RXD                RXD        RXD        TTL电平
A24                TXD        CTS-         TXD                TXD        TXD        TTL电平
A25                GND        RXD-        GND        GND        GND        GND       
A26        GND        GND        GND        GND        GND        GND        GND       
A27        REC-AFI+        TEMP                                               
A28        REC-AFI-        GND        RXD+        GND        GND        GND        GND       
A29        GSMR-MIC+         MIC+        CTS+                                  AFI+       
A30        GSMR-MIC-         MIC-        DTR+                                  AFI-       
A31        REC-CON        GND                GND                               
A32        GND        GND        GND        GND        GND        GND        GND       
B1        +5V        +5V        +5V        +5V        +5V        +5V        +5V       
B2        CAN+                                CAN+                       
B3        CAN-                                CAN-                       
B4                                                               
B5                                                               
B6                                                               
B7        +12V        +12V        +13V        +12V        +12V        +12V        +12V       
B8                                                               
B9                                                               
B10                                                               
B11                                                               
B12                                                               
B13                                                               
B14                                                               
B15                                                               
B16                                                               
B17                                                               
B18                                                               
B19                                                               
B20                                                               
B21                                                               
B22                                                               
B23                RTS                 RTS                               
B24                CTS        DTR-         CTS                               
B25                DSR        TXD-         DSR                               
B26        GND        GND        GND        GND        GND        GND        GND       
B27                                                               
B28                GND        TXD+        GND        GND        GND        GND       
B29                EAR+        DSR                                        
B30                EAR-                                               
B31                GND                GND        GND        GND        GND       
B32        GND        GND        GND        GND        GND        GND        GND       
C1        +5V        +5V        +5V        +5V        +5V        +5V        +5V       
C2                                                                
C3        GPRS1-REST                                                       
C4        GSMR-REST                                                       
C5        GSMR-TEMP                                                       
C6        ---                                                       
C7        +12V        +12V        +13V        +12V        +12V        +12V        +12V       
C8        DET-POWER                                                       
C9        ---                                                       
C10        GPRS1-ON                                                       
C11                                                               
C12        GPRS1-RTS        /REST        /REST         /REST                /REST        /REST       
C13        GPRS1-POW                                                       
C14        GPRS1-DTR                                                       
C15        GPRS1-DCD                                                       
C16        ---                                                        
C17                                                                
C18        GSMR-DTR                                                       
C19        GSMR-DCD                                                       
C20                                                                
C21        GSMR-CTS                                                       
C22                 PTT                                  GPS-TMARK        REC-CON       
C23                 DTR                 DTR                               
C24                 DCD        DCD-         DCD                               
C25                          RTS-                                       
C26        GND        GND        GND        GND        GND        GND        GND       
C27        REC-AFO+                 



DIG-CT                                       

C28        REC-AFO-                RTS+                                       
C29        GSMR-EAR+        GND        DCD+        GND        GND        GND        GND       
C30        GSMR-EAR-                /V.11                                AFO+       
C31                                                        AFO-       
C32        GND        GND        GND        GND        GND        GND        GND       
注：    AFO+、AFO-、REC-AFO+、 REC-AFO-指录音单元的输出。
        AFI+、AFI-、REC-AFI+、 REC-AFI-指录音单元的输入。
表中RXD指主控单元输出、分单元输入；TXD指主控单元输入、分单元输出。
CON-BATT指电池控制，TTL高电平接通。DET-POWER指机车电源输入检测，机车电源有输入时为TTL高电平。
6.7.2        450M机车电台与接口单元的接口
6.7.2.1        话音及通信接口
１）　数据通信采用RS422串行接口，双工通信方式。
２）　MIC、SP音频标称电平均为245 mV±10%。
３）　接插件采用12芯插座 ，型号 Q18K12AJ插座，管脚定义见表6.8。
表6.8 450MHz机车电台（调度命令）至接口单元接口定义
管脚号        定义        说明
1        空         
2        MIC+        接口单元至450MHz机车电台音频
3        MIC-        接口单元至450MHz机车电台音频
4        SP+        450MHz机车电台音频至接口单元
5        SP-        450MHz机车电台音频至接口单元
6        DATA A+        数据输出+(450MHz机车电台发)
7        DATA A-        数据输出-(450MHz机车电台发)
8        DATA B+        数据接收+(450MHz机车电台收)
9        DATA B-        数据接收-(450MHz机车电台收)
10        预留       
11        预留       
12        GND        电源地
6.7.2.2        无线车次号接口
采用7芯插座，接插件型号为YS2JJ7M。接口定义见表6.9。
表6.9 450MHz机车电台无线车次号接口定义
管脚号        定义        说明
1        VCC        电源13.8V，I0≤50mA，正极输出
2               
3        GND        电源地
4        AF        音频输出信号。电平245mV±20%，输出阻抗不大于200Ω。
5        MIC        音频输入信号。电平245mV±20%，输入阻抗不小于5KΩ。
6               
7        PTT        PTT为低时使机车电台发射。低有效,不大于0.3V，无效时为高阻。  
6.7.3        800MHz车载电台接入接口单元的接口
         800MHz车载电台接入接口单元中的数据应用接口。
6.8        接口单元数据应用接口
1) 数据通信采用RS422串行接口，双工通信方式。
2) 接插件采用7芯插座，型号为AL16-J7Z针型，管脚定义见表6.10。
表6.10 主机接口单元数据应用接口定义
管脚号        定义        说明
1        预留       
2        DATA IN+        主机数据接收+  
3        DATA IN-        主机数据接收-  
4        DATA OUT+        主机数据输出+
5        DATA OUT-        主机数据输出-
6        预留       
7        GND        信号地
6.9        录音输出接口
采用5芯圆形接插件，型号AL16，接口定义见表6.11
表6.11 录音输出接口定义
管脚号        定义        说明
1        控制电平        0N时小于0.3V ，   OFF时为高阻
2        空         
3        GND         
4        音频输出        标准测试条件下-10±2dBm，阻抗600Ω
5        空         
6.10        接口单元CAN接口
1) 采用2.0B标准。
2) 接插件采用5芯插座，型号为AL16-J5Z针型，管脚定义见表6.12。
表6.12：主机接口单元CAN接口定义
管脚号        定义        说明
1        预留       
2        预留       
3        CAN+         
4        CAN-         
5        GND        信号地