機車(chē)綜合無(wú)線(xiàn)通信設備動(dòng)態(tài)監測應用論文

　　摘要：機車(chē)綜合無(wú)線(xiàn)通信設備（CIR）已有的檢測方式不能實(shí)時(shí)掌握設備工作狀態(tài)，為此，開(kāi)發(fā)機車(chē)綜合無(wú)線(xiàn)通信設備動(dòng)態(tài)監測系統。將數據采集單元裝配到動(dòng)車(chē)組上，地面服務(wù)器獲得設備實(shí)時(shí)工作信息，通過(guò)用戶(hù)終端實(shí)現對CIR設備運行信息實(shí)時(shí)分析，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現遠程動(dòng)態(tài)監測。

　　關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)監測；智能分析；遠程控制；無(wú)線(xiàn)報警

　　目前，機車(chē)綜合無(wú)線(xiàn)通信設備（CIR）狀態(tài)監測，尚沒(méi)有結合列車(chē)本身數據和鐵路沿線(xiàn)基礎設施進(jìn)行綜合實(shí)時(shí)分析的應用；沒(méi)有切實(shí)有效的手段對列車(chē)本身數據（如：里程、時(shí)間、速度等）和鐵路沿線(xiàn)基礎設施（如：橋梁、隧道、分相等）進(jìn)行詳細分析和模塊化顯示；對于故障發(fā)生時(shí)間和地點(diǎn)信息，沒(méi)有快速獲取的辦法。國內外針對車(chē)載CIR及其通信狀態(tài)信息，大多采用先記錄數據，下車(chē)后再分析的方式進(jìn)行監測，方式單一，流程繁瑣，不能做到對數據實(shí)時(shí)同步監測。傳統方式無(wú)法實(shí)現高速鐵路上對CIR的動(dòng)態(tài)掌握和實(shí)時(shí)分析，更不能及時(shí)捕捉設備運行異常和報警異常信息�；�于現場(chǎng)實(shí)際需求，當CIR狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，能及時(shí)掌握、及時(shí)反應、迅速處理，開(kāi)發(fā)了CIR動(dòng)態(tài)監測系統。

　　1系統組成

　　系統包括3部分：車(chē)載單元，地面服務(wù)器和用戶(hù)終端。將車(chē)載單元（數據采集模塊）裝配到每臺正常運行的動(dòng)車(chē)組上，地面服務(wù)器實(shí)時(shí)獲得CIR的動(dòng)態(tài)數據，利用既有列控設備動(dòng)態(tài)監測系統（DMS），車(chē)載DMS-CIR設備間的數據接口，實(shí)現CIR運行狀態(tài)信息、功能號注冊信息、調度命令和進(jìn)路預告發(fā)布信息的實(shí)時(shí)采集，并利用車(chē)載DMS既有的監測信息、車(chē)-地無(wú)線(xiàn)傳輸通道和地面服務(wù)器等相關(guān)設備，實(shí)現CIR的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監測。系統結構如圖1所示。

　　1.1車(chē)載單元（數據采集模塊）

　　車(chē)載單元（數據采集模塊）安裝在動(dòng)車(chē)組的DMS主機擴展單元內，通過(guò)RS422通信電纜采集CIR主機信息，由DMS設備提供工作電源和列車(chē)運行速度、位置、時(shí)間等信息。在列車(chē)運行中對CIR運行狀態(tài)、功能號注冊、調度命令和進(jìn)路預告發(fā)布等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集及車(chē)載數據的無(wú)線(xiàn)下載。采集的信息通過(guò)GSM-R/GPRS網(wǎng)絡(luò )傳回地面服務(wù)器，使用有效的信息安全機制，保證數據傳輸的安全性和可靠性，采取安全防護措施后接入鐵路辦公網(wǎng)。

　　1.2地面服務(wù)器

　　地面服務(wù)器對采集到的數據進(jìn)行處理、分析、統計后，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或鐵路辦公網(wǎng)傳遞給各用戶(hù)終端。地面服務(wù)器接收到車(chē)載設備發(fā)送的CIR狀態(tài)數據信息后，對數據進(jìn)行解析、分析、存儲、共享。地面服務(wù)器結合列車(chē)速度、里程、時(shí)間、線(xiàn)路基礎數據庫等信息對CIR的數據進(jìn)行分析，查看數據時(shí)可對應相應的車(chē)號、車(chē)次、時(shí)間和地點(diǎn)。

　　1.3用戶(hù)終端

　　鐵路總公司監督終端、鐵路局管理終端、通信段運用終端及動(dòng)車(chē)所數據終端通過(guò)鐵路辦公網(wǎng)瀏覽、下載、分析監測及檢測數據�？蓪�(shí)現CIR檢測數據的實(shí)時(shí)查看、歷史回放、數據分析。

　　2技術(shù)要求

　　2.1硬件技術(shù)要求

　　2.1.1車(chē)載設備（1）供電電源：DC5V±10%；（2）電源功率：<1W；（3）環(huán)境溫度：-25～75℃；（4）相對濕度：40%～90%；（5）大氣壓力：86～106kpa（海拔2500m以下）；（6）絕緣阻抗：≥100M，DC500V；（7）實(shí)時(shí)測試GSM-R上下行共42組頻率場(chǎng)強覆蓋數據；（8）采樣要求：4cm（速度：350km/h）。2.1.2地面服務(wù)器（1）供電電源：AC220V±10%，50Hz±20%；（2）電源功率：700W；（3）環(huán)境溫度：10～30℃；（4）相對濕度：當溫度為25℃時(shí)，相對濕度≤90%；（5）大氣壓力：86～106kpa（海拔2500m以下）；（6）服務(wù)器可靠性：MTBF≥100萬(wàn)h。2.1.3用戶(hù)終端（1）供電電源：AC220V±10%，50Hz±20%；（2）電源功率：<500W；（3）環(huán)境溫度：0～45℃；（4）相對濕度：當溫度為25℃時(shí)，相對濕度≤90%。

　　2.2軟件技術(shù)要求

　　2.2.1車(chē)輛列表顯示顯示鐵路局轄區所有車(chē)輛和過(guò)路車(chē)輛，以車(chē)次、車(chē)號、線(xiàn)路方式進(jìn)行分類(lèi)。2.2.2報警信息查詢(xún)顯示報警信息分3類(lèi)：2min沒(méi)有本機IP報警、CIR網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)報警、CIR工作狀態(tài)報警。2.2.3實(shí)時(shí)跟蹤（1）顯示速度表盤(pán)、配屬局、ATP類(lèi)型、車(chē)次、當前里程、當前時(shí)間、車(chē)站、基站、通信模式等基本信息。（2）顯示信息：ATP信息（里程、速度、時(shí)間等），調度命令信息，CIR司機操作信息，CIR主機綜合信息，調度通信信息實(shí)時(shí)查看。（3）在實(shí)時(shí)跟蹤模塊狀態(tài)下，可分別顯示：查看所有元素項、調度命令定位、過(guò)濾調度命令、查看詳細信息（調度命令、調度通信、司機操作、綜合信息）、司機操作信息定位、司機操作信息、查看單條調度命令信息、添加（取消）制動(dòng)速度及限速、查看單條CIR主機綜合信息、查看基站信息、模式切換。（4）自動(dòng)繪圖區域分為：速度（制動(dòng)速度、限速）、調度命令顯示、場(chǎng)強及基站信息（站名、基站類(lèi)型）、主機綜合信息。2.2.4數據回放ATP信息，CIR調度命令信息，CIR司機操作信息，CIR主機綜合信息，調度通信信息回放。包括：查看所有元素項、調度命令定位、過(guò)濾調度命令、查看詳細信息（調度命令、調度通信、司機操作、綜合信息）、司機操作信息定位、查看司機操作信息、查看單條調度命令信息、添加（或取消）制動(dòng)速度及限速、查看單條CIR主機綜合信息、查看基站信息、模式切換。2.2.5數據導出客戶(hù)端支持導出Excel格式文件，可導出的數據項包括：（1）報警、源數據（解析后的）；（2）調度命令；（3）調度通信信息；（4）司機操作信息；（5）主機綜合信息。

　　3實(shí)現功能

　　系統開(kāi)發(fā)方案充分考慮模塊化和可擴展性，便于設備的安裝、維護；考慮設備穩定性、電磁兼容，以滿(mǎn)足動(dòng)車(chē)組的實(shí)施需要；軟件模塊化，易于管理、維護。既能滿(mǎn)足在各鐵路局獨立應用，也能整合成全國鐵路應用系統。接口協(xié)議標準化，支持與第三方系統對接、支持擴容需求；軟件模塊化，易擴展。軟件界面簡(jiǎn)潔、快捷、易于操作人員使用。

　�。�1）獲取車(chē)載CIR儀表數據，研發(fā)對應電路板，實(shí)現對關(guān)鍵信息的自動(dòng)監測輸出。模塊電路板的設計和研發(fā)是技術(shù)關(guān)鍵，將電路板集成到既有的主機箱內，實(shí)現接口實(shí)時(shí)通信。利用RS422串行通信技術(shù)，獲取CIR狀態(tài)信息、通信信息，實(shí)現對CIR的監測。

　�。�2）模塊電路板集成到既有車(chē)載主機箱內，定義數據通信接口，實(shí)現對監測數據的實(shí)時(shí)轉發(fā)。利用既有車(chē)載主機設備接口單元，將設計的模塊電路板與主機內接口單元進(jìn)行有效對接，達到對監測數據的實(shí)時(shí)轉發(fā)。

　�。�3）定義車(chē)載CIR數據與機車(chē)行駛數據整合機制，實(shí)現多方位監測設備運行狀態(tài)。將實(shí)時(shí)監測數據與既有的機車(chē)運行信息（時(shí)間、運行速度、里程、信號機、燈碼等）有效結合起來(lái)，詳細記錄實(shí)時(shí)監測信息，為分析設備狀態(tài)提供多方面數據，可實(shí)現隱患分析等。

　�。�4）模塊電路板數據與地面互通機制，定義數據通信通道和安全傳輸技術(shù)。車(chē)載單元（模塊電路板數據）通過(guò)GPRS、GSM-R無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)將數據發(fā)送至地面，在用戶(hù)終端圖形化將列車(chē)時(shí)空數據實(shí)現有效結合直觀(guān)表達，利用數據庫存儲技術(shù)、TCP/IP網(wǎng)絡(luò )傳輸技術(shù)實(shí)現CIR狀態(tài)的實(shí)時(shí)查看、報警，以及歷史數據調取、分析功能。

　　4結束語(yǔ)

　　目前，該系統已應用在鄭州鐵路局CRH380AL-2601、2602、2604、2106、2607、2608、2616、2617、2618、2619共計10輛車(chē)上，以獲取實(shí)際運行數據，完成對CIR數據的實(shí)時(shí)采集、轉儲；完成與列車(chē)運行數據、地理位置、時(shí)間空間信息有效結合；安全傳輸至地面服務(wù)器；能夠實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)查看CIR運行狀態(tài)，并對報警信息實(shí)時(shí)醒目顯示；查詢(xún)回放歷史數據，定位查詢(xún)調度通信信息、調度命令信息、司機操作信息，結合時(shí)間、空間位置將小區基站相結合；實(shí)現車(chē)-地，地-地之間數據安全轉儲；實(shí)現對CIR主機數據、調度通信數據等信息的實(shí)時(shí)檢測。從使用情況看，達到了設計和應用目標�？刹榭炊鄺l線(xiàn)路多列車(chē)設備運行狀態(tài)和通信數據，實(shí)現對設備的多方位分析，擴大了檢測范圍和能力，實(shí)現對車(chē)載CIR實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監測，具有一定的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。

　　參考文獻：

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