CAN通信高速鐵路論文
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1CAN通信冗余設計原理
根據CAN通信的連接方式，通信盤A和通信盤B均應向CANA、CANB發送數據，CANA或CANB僅一路通信中斷不影響系統的正常使用。而且，根據《客專列控中心與軌道電路接口規范（報批稿）》4.6.1中規定“若不能從某一通道接收到有效數據時，應自動采用冗余通道接收的數據”。通信板A的CAND和通信板B的CANE連接主發送器和單數接收器，且兩路CAN通道互為備用；通信板A的CANE和通信板B的CAND連接備發送器和雙數接收器，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，由于發送器“1+1”備用，接收器互為并機，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發送、接收數據。同時，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，則數據可正常傳輸，不會導致軌道紅光帶。
2CAN通信“假冗余”問題分析
京廣高鐵聯調聯試期間，通過列控功能試驗和聯鎖試驗發現：通信盤A與軌道移頻柜通道中斷，即主通道中斷時，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，則設備通信正常不會發生軌道電路“紅光帶”的故障。于是，立即組織對現場CAN通信連接方式及相關配線、板卡進行檢查和分析，發現CAN通信連接方式正確，檢查各部板卡也未發現問題。由此得出結論，京廣高鐵CAN通信系統硬件配置及連接方式符合可靠性設計要求，但是其內部軟件的邏輯處理方式卻未考慮冗余設置，導致主通道中斷就會發生軌道區段“紅光帶”故障。換而言之，即CAN通信冗余設置“表里不一”，可稱之為“假冗余”。通過軟件邏輯分析，當軌道電路通信盤與移頻柜主通道中斷時，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發送至列控中心的信息包仍都為有效信息包，只是CANA中區段狀態為通信故障。根據《客運專線列控中心列控與軌道電路接口規范（報批稿）》第4.5.2節，列控中心需將區段故障處理成占用狀態。但該接口規范中并未規定在軌道電路上傳的CANA、CANB數據不一致的情況下，列控中心該如何處理。京廣高鐵列控中心與通信盤A、B均為通信正常且數據校驗正確的情況下，列控中心使用CANA數據進行邏輯判斷，在綜合GJ狀態后，判斷區段是“空閑”還是“占用”狀態。同時，發現目前的通信盤配置為“通信盤A僅向CANA發送數據，通信盤B僅向CANB發送數據。因此，當斷開通信盤A盤與移頻柜的連接時，由于通信盤A收不到軌道電路狀態數據，會向CANA發送軌道電路通信故障狀態。列控中心收到CANA中的通信故障數據后處理為“占用”狀態，確認為有效數據，并不使用CANB的正常數據，且此時采集GJ狀態為“空閑”狀態，則造成列控中心認為“驅動采集不一致”故障，導致軌道“紅光帶”發生。
二改造方案及建議解決
京廣高鐵“假冗余”問題，僅需要修改“狀態數據幀輸出邏輯關系”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通信數據為準，當CANA通信故障時，則以CANB通信數據為準。由于《客運專線列控中心列控與軌道電路接口規范》中沒有明確：“軌道電路上傳的CANA、CANB數據不一致的情況下，列控中心該如何處理?！痹斐闪锌刂行纳a廠家處理方式不一，從而片面的提高其系統的安全性，只要主通道故障就判斷為系統故障，大大降低了系統的可靠性。因此，為了杜絕類似問題重復發生，建議明確CANA/B總線冗余處理邏輯，修訂《客運專線列控中心列控與軌道電路接口規范》，修改列控中心通信數據處理方式，并增加關于對CANA、B數據進行冗余處理的原則說明。
三結語
京廣高鐵CAN通信“假冗余”問題，違背了區間軌道電路的冗余設置原則，大大降低了系統運行的可靠性，一旦發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，確保系統的通道冗余特性。
作者：徐寧單位：北京鐵路局石家莊電務段
