歐陽智輝 高 媛 孫寶鋼

隨著我國鐵路進入快速發(fā)展期，近年來大量建設(shè)GSM－R網(wǎng)絡(luò)。集成了GSM－R及450MHz模擬制式下調(diào)度通信、調(diào)度命令無線傳送、車次號校核信息無線傳送、列尾信息傳送和其他應(yīng)用業(yè)務(wù)功能的機車綜合無線通信設(shè)備 （CIR）得到了廣泛運用，目前已在動車組和機車裝備2萬多套。為保障設(shè)備可靠工作，降低設(shè)備故障產(chǎn)生的不良影響，需研究CIR的在線狀態(tài)監(jiān)測和故障預警技術(shù)，動態(tài)掌握CIR運行時的GSM－R網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、工作狀態(tài)和故障情況，并定期進行分類統(tǒng)計。在動車組和機車出入庫時，各鐵路局均使用CIR出入庫檢測設(shè)備（庫檢臺）對CIR進行檢測，但目前庫檢臺使用地點分散，增大了CIR檢修管理難度，迫切需要將孤立的庫檢臺進行聯(lián)網(wǎng)以共享檢測信息，并結(jié)合CIR在線監(jiān)測，在鐵路局、通信段和車間配設(shè)監(jiān)控設(shè)備，將CIR在線監(jiān)測、出入庫檢測有機聯(lián)系起來，構(gòu)建CIR在線監(jiān)測和庫檢信息聯(lián)網(wǎng)共享系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由GSM－R網(wǎng)絡(luò)、CIR、車載監(jiān)測設(shè)備、中心控制器、監(jiān)控器、庫檢臺、庫檢信息處理設(shè)備和寬帶數(shù)據(jù)通道等組成，見圖1。

圖1 系統(tǒng)組成

車載監(jiān)測設(shè)備和CIR配設(shè)在動車組和機車。車載監(jiān)測設(shè)備設(shè)于CIR之外，與CIR通過電纜進行連接，可在線實時監(jiān)測CIR運用過程中的工作狀態(tài)，并將故障信息和重要的狀態(tài)信息通過GSMR網(wǎng)絡(luò)實時發(fā)送給地面中心控制器。

庫檢臺和庫檢信息處理設(shè)備配設(shè)在CIR檢測工區(qū)。庫檢臺主要用于對CIR的檢測，并將原始檢測數(shù)據(jù)和錄音發(fā)送至庫檢信息處理設(shè)備，由庫檢信息處理設(shè)備對檢測數(shù)據(jù)和錄音進行處理，補充人工記錄后，將庫檢信息上傳至中心控制器。

中心控制器設(shè)置在鐵路局，配有數(shù)據(jù)庫，用于接收并存儲CIR在線狀態(tài)信息、庫檢信息、庫檢臺參數(shù)配置信息等數(shù)據(jù)，供監(jiān)控器進行分類查詢統(tǒng)計。中心控制器可對監(jiān)控器的用戶權(quán)限進行管理，遠程升級監(jiān)控器、庫檢臺和庫檢信息處理設(shè)備軟件。

監(jiān)控器配設(shè)在通信段和工區(qū)，視實際需要可選擇臺式或便攜式設(shè)備，用于遠程訪問中心控制器數(shù)據(jù)庫，實時監(jiān)測CIR運用狀態(tài)，查詢統(tǒng)計各類CIR運用狀態(tài)信息及庫檢信息。

2 CIR在線監(jiān)測

2．1 監(jiān)測方式

根據(jù)CIR功能和結(jié)構(gòu)，對CIR可實現(xiàn)外部監(jiān)測和內(nèi)部監(jiān)測，具體監(jiān)測方案如下。

方案1，利用CIR對本身各模塊工作狀態(tài)進行監(jiān)測和檢測。利用CIR自身的GSM－R數(shù)據(jù)單元將狀態(tài)數(shù)據(jù)和故障預警信息發(fā)送至地面設(shè)置的服務(wù)器，維護人員通過終端設(shè)備向服務(wù)器進行查詢和統(tǒng)計，掌握CIR運行狀態(tài)。

方案2，在CIR外部裝設(shè)專用車載監(jiān)測設(shè)備。車載監(jiān)測設(shè)備實時監(jiān)測CIR的工作狀態(tài)，并將故障預警信息和重要的狀態(tài)數(shù)據(jù)實時發(fā)送給地面中心控制器，維護人員通過終端設(shè)備向服務(wù)器進行查詢和統(tǒng)計，掌握CIR運行狀態(tài)。

方案3，CIR外部新設(shè)無線監(jiān)測設(shè)備，從無線信道中解析信令和應(yīng)用信息，并與CIR進行關(guān)聯(lián)分析和處理，然后將相關(guān)信息傳送給地面中心控制器。

以上方案中，方案1完全利用現(xiàn)有的CIR實現(xiàn)監(jiān)測功能，無需添加任何外部監(jiān)控設(shè)備，但需要對CIR軟件進行改動，且監(jiān)測功能未能從CIR獨立出來，監(jiān)測功能容易受CIR自身工作狀態(tài)的影響。當CIR發(fā)生死機或GSM－R數(shù)據(jù)模塊故障時，將起不到故障預警的作用，可靠性較低。

方案2的監(jiān)測功能完全獨立于CIR，需另外加裝車載監(jiān)測設(shè)備，監(jiān)測功能不受CIR自身工作狀態(tài)的影響，且只需對CIR做較小改動，可行性較高。

方案3主要通過無線方式進行監(jiān)測，該方式依賴于空中接口的信令及數(shù)據(jù)解析，不與CIR進行有線連接，不影響CIR正常工作，但無線監(jiān)聽方式受電磁環(huán)境影響大，技術(shù)尚不成熟，可靠性有待驗證。

從不影響設(shè)備機車綜合通信平臺正常使用角度，以及實現(xiàn)方式、可行性、運用設(shè)備軟件修改的難易程度等方面考慮，宜采用方案2外部加裝車載監(jiān)測設(shè)備的方式。

2．2 CIR在線監(jiān)測和故障預警

在列車運行過程中，車載監(jiān)測設(shè)備實時采集CIR工作狀態(tài)信息、故障信息及各種操作信息等數(shù)據(jù)，通過GSM－R網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到地面中心控制器，由中心控制器對數(shù)據(jù)進行存儲、處理和關(guān)聯(lián)分析。

車載監(jiān)測設(shè)備定時發(fā)送當前的狀態(tài)信息，如果監(jiān)測到某項狀態(tài)指標變化或有相應(yīng)的事件或故障消息發(fā)生，則發(fā)送消息更新包，其中包含發(fā)生變化的元素或事件、故障等信息。監(jiān)控器發(fā)出聲光報警，提示維護人員進行處理。中心控制器也可將CIR正常的狀態(tài)數(shù)據(jù)實時發(fā)送給監(jiān)控器，由監(jiān)控器進行顯示，實現(xiàn)CIR實時狀態(tài)監(jiān)測。CIR各部組件發(fā)生故障時，可能對應(yīng)用業(yè)務(wù)產(chǎn)生影響，對列車運行造成不良后果。當發(fā)生可能對應(yīng)用業(yè)務(wù)產(chǎn)生影響的故障時，除了立即發(fā)送故障預警信息，同時應(yīng)對相關(guān)人員進行提示，為司機或GSM－R系統(tǒng)相關(guān)維護人員及時采取處理措施贏得寶貴時間，盡可能避免機車綜合通信平臺故障或減少故障產(chǎn)生的影響。

監(jiān)控器也可主動訪問中心控制器數(shù)據(jù)庫，按時間、機車號等多項條件對CIR在線運用狀態(tài)進行綜合查詢以及分類統(tǒng)計，生成狀態(tài)數(shù)據(jù)報表。顯示終端可以根據(jù)需要，布置在鐵路局、通信段、工區(qū)或者車間等單位或者部門。

3 庫檢信息維護管理

3．1 庫檢信息實時監(jiān)測

用戶通過監(jiān)控器可以實時監(jiān)測指定庫檢點庫檢信息。庫檢作業(yè)原始信息包括CIR自檢、GPRS數(shù)據(jù)、450MHz數(shù)據(jù)、LBJ出入庫檢測、客車列尾功能試驗等信息。庫檢作業(yè)人員完成車載通信設(shè)備每一項庫檢作業(yè)后，庫檢臺將庫檢信息發(fā)送給信息處理設(shè)備，并上傳至中心控制器。

同時用戶通過監(jiān)控器還可以監(jiān)測所有庫檢臺的連接狀態(tài)，判斷庫檢臺是否正確聯(lián)網(wǎng)工作。

3．2 庫檢信息管理

機車出入庫時，庫檢臺檢測完畢后將原始檢測數(shù)據(jù)實時發(fā)送至同一庫檢工區(qū)的庫檢信息處理設(shè)備，由庫檢信息處理設(shè)備向中心控制器上傳庫檢信息。

監(jiān)控器可遠程訪問中心控制器數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲的CIR設(shè)備庫檢信息，按檢測時間、機車號、庫檢臺設(shè)備號等多項條件進行綜合查詢及分類統(tǒng)計。查詢和統(tǒng)計條件包括車載通信設(shè)備類型、設(shè)備廠家、檢測時間 （含起始時間和截止時間）、機車號、車次號、庫檢臺編碼或名稱、檢測單位、檢測人員等。

3．3 庫檢作業(yè)完整信息管理

庫檢作業(yè)完成，庫檢原始信息經(jīng)庫檢作業(yè)人員在庫檢信息處理設(shè)備補充必要說明后，形成庫檢作業(yè)完整信息，上傳至中心控制器存儲。

車間管理員可對轄區(qū)內(nèi)庫檢點提報的庫檢作業(yè)完整信息進行審核，審核后將該條信息分別標記“車間已審核”；而段管理員也可對通過轄區(qū)內(nèi)車間管理員審核的庫檢作業(yè)完整信息進行審核，審核后將該條記錄標記 “段已審核”。

鐵總／路局／段／車間管理員可使用監(jiān)控器訪問中心控制器，設(shè)定時間段、機車號、使用單位 （路局、段、車間、庫檢點）、故障／正常等條件，對轄區(qū)內(nèi)的庫檢作業(yè)完整信息進行查詢統(tǒng)計，自動生成《車載通信設(shè)備運用質(zhì)量統(tǒng)計及故障分析報表》，并能導出EXCEL報表。

3．4 庫檢故障信息管理

目前各鐵路局每月需統(tǒng)計匯總CIR的運用質(zhì)量并上報鐵路總公司，由于沒有自動錄入系統(tǒng)，只能在紙質(zhì)工作簿上記錄故障情況和故障原因分析，月末時采用人工方式進行匯總統(tǒng)計，存在工作量大、效率低、容易出錯等問題。

針對以上需求，系統(tǒng)設(shè)計了相應(yīng)的功能。庫檢信息處理設(shè)備自動上傳CIR設(shè)備故障信息后，中心控制器將其存儲在數(shù)據(jù)庫內(nèi)，監(jiān)控器可以遠程直接訪問數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲的CIR設(shè)備故障信息，按故障時間、故障設(shè)備機車號、故障類型、設(shè)備廠家等多項條件進行查詢統(tǒng)計，生成運用質(zhì)量統(tǒng)計及分析報表，報表內(nèi)容主要包括故障設(shè)備廠家、故障類型、故障設(shè)備數(shù)量、入庫數(shù)量及良好率統(tǒng)計、故障率統(tǒng)計等。自動生成的報表格式與現(xiàn)行手工填寫的報表格式一致，可直接上報鐵路總公司主管部門，大大減輕相關(guān)人員的工作量，并提高統(tǒng)計報表的準確性。

3．5 用戶管理

系統(tǒng)采用多級用戶管理模式，可為不同用戶配置不同操作管理權(quán)限，可按用戶身份開放全部或部分功能模塊。同時，中心控制器能設(shè)置各用戶管轄范圍，建立鐵路局內(nèi)各級相關(guān)機構(gòu)的配屬信息，包括庫檢點所屬鐵路局、所屬通信 （電務(wù)）段、所屬車間、庫檢臺名稱、編號和IP、運維數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備IP；車間所屬通信 （電務(wù)）段、所屬鐵路局；通信 （電務(wù)）段所屬鐵路局等。

4 結(jié)束語

機車綜合無線通信平臺為列車安全高效運行關(guān)鍵設(shè)備，通過CIR在線監(jiān)測和庫檢信息聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可將CIR運行狀態(tài)和庫檢狀態(tài)有機結(jié)合，方便維護人員掌握CIR的配置、檢測和運行狀態(tài)，大大提高了CIR檢修管理水平，實現(xiàn)了信息化管理。

［1］ 中華人民共和國鐵道部．科技運［2009］28號．GSM－R數(shù)字移動通信網(wǎng)設(shè)備技術(shù)規(guī)范 第二部分：機車綜合無線通信設(shè)備（V2．0）［S］．2009．

［2］ 中華人民共和國鐵道部．運基通信［2009］690號．列車防護報警和客車列尾系統(tǒng)技術(shù)條件（V1．0）［S］．2009．

［3］ 中華人民共和國鐵道部．運基通信［2009］713號．CIR與LBJ設(shè)備整合技術(shù)條件［S］．2009．

［4］ 中國鐵路總公司鐵總運［2014］65號．機車綜合無線通信設(shè)備功能優(yōu)化補充技術(shù)規(guī)范［S］．2014．