CAN通信高速鐵路論文
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1CAN通信冗余設(shè)計(jì)原理
根據(jù)CAN通信的連接方式，通信盤A和通信盤B均應(yīng)向CANA、CANB發(fā)送數(shù)據(jù)，CANA或CANB僅一路通信中斷不影響系統(tǒng)的正常使用。而且，根據(jù)《客專列控中心與軌道電路接口規(guī)范（報(bào)批稿）》4.6.1中規(guī)定“若不能從某一通道接收到有效數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)自動(dòng)采用冗余通道接收的數(shù)據(jù)”。通信板A的CAND和通信板B的CANE連接主發(fā)送器和單數(shù)接收器，且兩路CAN通道互為備用；通信板A的CANE和通信板B的CAND連接備發(fā)送器和雙數(shù)接收器，且兩路CAN通道互為備用。通信接口板與移頻接口柜的通信連接情況，由于發(fā)送器“1+1”備用，接收器互為并機(jī)，因此兩路CAND和兩路CANE有一路可用即可正常CAN通信。綜上所述，列控中心與軌道接口盤主用CANA通道，若CANA通信故障，則可通過CANB發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。同時(shí)，軌道接口盤與軌道電路移頻柜間四條CAN通道（兩條CAND，兩條CANE），只要有一條通道通信正常，則數(shù)據(jù)可正常傳輸，不會(huì)導(dǎo)致軌道紅光帶。
2CAN通信“假冗余”問題分析
京廣高鐵聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間，通過列控功能試驗(yàn)和聯(lián)鎖試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：通信盤A與軌道移頻柜通道中斷，即主通道中斷時(shí)，列控顯示該移頻柜軌道電路全部“紅光帶”。但是，若通信盤B與軌道移頻柜通道中斷，則設(shè)備通信正常不會(huì)發(fā)生軌道電路“紅光帶”的故障。于是，立即組織對現(xiàn)場CAN通信連接方式及相關(guān)配線、板卡進(jìn)行檢查和分析，發(fā)現(xiàn)CAN通信連接方式正確，檢查各部板卡也未發(fā)現(xiàn)問題。由此得出結(jié)論，京廣高鐵CAN通信系統(tǒng)硬件配置及連接方式符合可靠性設(shè)計(jì)要求，但是其內(nèi)部軟件的邏輯處理方式卻未考慮冗余設(shè)置，導(dǎo)致主通道中斷就會(huì)發(fā)生軌道區(qū)段“紅光帶”故障。換而言之，即CAN通信冗余設(shè)置“表里不一”，可稱之為“假冗余”。通過軟件邏輯分析，當(dāng)軌道電路通信盤與移頻柜主通道中斷時(shí)，即軌道電路通信盤A與軌道電路移頻柜通信故障，按照目前軌道電路的處理方式，通信盤通過CANA、CANB發(fā)送至列控中心的信息包仍都為有效信息包，只是CANA中區(qū)段狀態(tài)為通信故障。根據(jù)《客運(yùn)專線列控中心列控與軌道電路接口規(guī)范（報(bào)批稿）》第4.5.2節(jié)，列控中心需將區(qū)段故障處理成占用狀態(tài)。但該接口規(guī)范中并未規(guī)定在軌道電路上傳的CANA、CANB數(shù)據(jù)不一致的情況下，列控中心該如何處理。京廣高鐵列控中心與通信盤A、B均為通信正常且數(shù)據(jù)校驗(yàn)正確的情況下，列控中心使用CANA數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯判斷，在綜合GJ狀態(tài)后，判斷區(qū)段是“空閑”還是“占用”狀態(tài)。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)目前的通信盤配置為“通信盤A僅向CANA發(fā)送數(shù)據(jù)，通信盤B僅向CANB發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)斷開通信盤A盤與移頻柜的連接時(shí)，由于通信盤A收不到軌道電路狀態(tài)數(shù)據(jù)，會(huì)向CANA發(fā)送軌道電路通信故障狀態(tài)。列控中心收到CANA中的通信故障數(shù)據(jù)后處理為“占用”狀態(tài)，確認(rèn)為有效數(shù)據(jù)，并不使用CANB的正常數(shù)據(jù)，且此時(shí)采集GJ狀態(tài)為“空閑”狀態(tài)，則造成列控中心認(rèn)為“驅(qū)動(dòng)采集不一致”故障，導(dǎo)致軌道“紅光帶”發(fā)生。
二改造方案及建議解決
京廣高鐵“假冗余”問題，僅需要修改“狀態(tài)數(shù)據(jù)幀輸出邏輯關(guān)系”即可，而不用修改任何硬件配置，即正常情況下CANA為主用通道，列控中心以CANA通信數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，當(dāng)CANA通信故障時(shí)，則以CANB通信數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。由于《客運(yùn)專線列控中心列控與軌道電路接口規(guī)范》中沒有明確：“軌道電路上傳的CANA、CANB數(shù)據(jù)不一致的情況下，列控中心該如何處理。”造成列控中心生產(chǎn)廠家處理方式不一，從而片面的提高其系統(tǒng)的安全性，只要主通道故障就判斷為系統(tǒng)故障，大大降低了系統(tǒng)的可靠性。因此，為了杜絕類似問題重復(fù)發(fā)生，建議明確CANA/B總線冗余處理邏輯，修訂《客運(yùn)專線列控中心列控與軌道電路接口規(guī)范》，修改列控中心通信數(shù)據(jù)處理方式，并增加關(guān)于對CANA、B數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余處理的原則說明。
三結(jié)語
京廣高鐵CAN通信“假冗余”問題，違背了區(qū)間軌道電路的冗余設(shè)置原則，大大降低了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，一旦發(fā)生故障造成大范圍軌道紅光帶故障，而且查找較為困難。因此，必須明確CANB通道為主用通道CANA的冗余通道，確保系統(tǒng)的通道冗余特性。
作者：徐寧單位：北京鐵路局石家莊電務(wù)段
