铁路联锁专用串口鼠标抗干扰分析及解决办法

项河山

(1．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；2．北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心，北京 100070)

1 概述

某站计算机联锁开通时，发现在控显机附件近距离范围内使用对讲机，会造成其左、右键及联锁设备误动。

在得知该现场不良情况后，即对现场情况进行实验室复现：使用摩托罗拉GP3688对讲机靠近与该站所用同型号品牌鼠标，多次干扰测试后发现存在误动情况；将鼠标线环绕对讲机天线数圈后，再将对讲机靠近鼠标并寻找敏感位置也可造成其左、右键频繁误动。

对该对讲机的场强测试表明：距离鼠标5～15 cm时，产生的干扰场强可达40～50 V/m；贴近鼠标时，产生的干扰场强可高达80 V/m。远超10 V/m标准要求。

2 干扰原因分析

为解决对讲机干扰问题，对多种鼠标的电路进行技术分析，而铁路行业联锁系统中，由于系统的特殊要求，使用的是串口鼠标。发现行业内串口鼠标左、右键的采集电路设计过于简单，采用直接由高阻CMOS芯片管脚浮空直连触点的方式，没有任何抗干扰设计。

同时为详细掌握手持电台使用时对设备的影响，并结合射频电磁场辐射抗扰度试验标准（GB/T17626.3-1998）和试验等级（80～1 000 MHz、场强10 V/m）。要求在电磁兼容实验室，对额定功率为3 W的MOTOROLA GP88s手持电台进行了场强测试，测试数据如表1所示。

表1 GP88s手台场强测试Tab.1 Field strength test of MOTOROLA GP88s handset

数据表明，该手持台在距离1 m处的场强就已经超出GB_T 24338.5-2009标准规定的场强值，对系统设备存在不利影响。

所以应该加大鼠标抗干扰能力。

3 改进方案

经实物测量得知，鼠标芯片按键输入端在按键没有被按下时处于浮空状态，当按键被按下后直接接到+5 V电源。鼠标芯片为CMOS电路，CMOS电路的特点之一是如果输入端浮空，则会处于一种不稳定的状态，当遇到外部的强干扰时，就会可能发生错误触发。

通过实际电路分析研究，将在鼠标芯片按键输入端接一个1 K的下拉电阻，如图1所示。

图1 改进方案电路原理Fig.1 Schematic diagram of circuit principle in improvement plan

当按键没有被按下时，能给鼠标芯片提供一个稳定的低压输入状态。

4 实验室验证

依据上述改进方案，在实验室进行对讲机干扰鼠标的模拟测试，察看设备的抗干扰情况。

测试方式为：使用研华工控机，构建DOS &Windows2000平台，在屏幕上将光标移至某个按钮，使用对讲机天线靠近鼠标壳体及鼠标线，并调整天线与线缆的相对角度，再按住对讲机通话键，观察是否触发鼠标的按钮操作、光标是否移动。对每个对讲机的每个频道测试30次。

测试结果如表2、3所示。

表2 DOS操作系统测试结果Tabl.2 DOS operating system test results

表3 Windows操作系统测试结果Tab.3 Windows operating system test results

经过测试验证，发现改善效果良好。

5 现场验证

经过实验室充分验证后，先对发生问题的站点进行鼠标设备更换，经过1个月实际运行，效果良好，现场客运员反馈无任何不良影响。

经过总结与讨论，认定该改进方案可靠、稳定。经过决议，将全部现场旧型号鼠标进行更换。

更换后的鼠标从使用至今，反馈良好，此鼠标左键、右键电路方案已成为联锁行业串口专用鼠标的标准按键电路。

6 结论

通过对现场联锁串口鼠标干扰原因分析，提出串口鼠标左键、右键信号接收电路增加下拉处理，能够有效克服运转室无线对讲机电磁干扰，为客运人员人-机操作提供稳定硬件支撑，为铁路安全运输提供有力保障。