何宇暉 鄭璟瑜

中國鐵道科學研究院集團有限公司標準計量研究所 北京 100081

軌道車運行控制設備（GYK）是鐵路運維管理中監(jiān)控軌道車正常運行的重要控制設備。GYK以防止“兩冒一超”為基本原則，能根據(jù)地面軌道電路信息實時計算目標距離的連續(xù)速度控制曲線，對軌道車超速進行防護。同時，GYK可以實時記錄、轉(zhuǎn)儲軌道車運行和乘務員操作時產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)并下載分析。

由于各型軌道車的運用時間、運行交路、作業(yè)地點及時間等條件不固定，且具有運行分散、管轄線路長、沿線自然環(huán)境復雜等特點，鐵路現(xiàn)場在對GYK數(shù)據(jù)（含GYK基礎數(shù)據(jù)、揭示數(shù)據(jù)和控制程序）的換裝和GYK監(jiān)測、維護上存在很多困難，例如軌道車外出作業(yè)時，GYK基礎數(shù)據(jù)無法及時換裝，影響軌道車的行車安全。為此，以鐵路專用通信網(wǎng)或國家公共移動通信網(wǎng)為無線數(shù)據(jù)傳輸平臺，研究一種軌道車運行控制設備數(shù)據(jù)及記錄遠程傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)GYK數(shù)據(jù)和運行記錄的遠程傳輸和實時監(jiān)測。

1 GYK數(shù)據(jù)和記錄的傳輸和監(jiān)測存在的問題

1.1GYK基礎數(shù)據(jù)換裝困難

軌道車流動作業(yè)、分散作業(yè)，當遇到線路數(shù)據(jù)變化時，需要鐵路職工現(xiàn)場換裝GYK基礎數(shù)據(jù)，既無法保證換裝的及時性，又難以監(jiān)管換裝的有效性。數(shù)據(jù)換裝成本高，存在較大困難。

1.2GYK運行狀態(tài)監(jiān)測不及時

日常維護工作中，維護人員無法實時掌握GYK運行狀態(tài)，不能及早發(fā)現(xiàn)設備質(zhì)量問題并及時維修或保養(yǎng)。當GYK發(fā)生故障時，不能遠程分析故障原因，難以及時有效地指導現(xiàn)場人員開展維修工作，影響軌道車使用單位的正常安全生產(chǎn)。

1.3GYK運行記錄數(shù)據(jù)分析不及時

依據(jù)《軌道車運行控制設備運用維護管理辦法》（鐵總運[2015]46號）要求，GYK使用部門及管理部門需要及時分析運行記錄數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有GYK不具備運行記錄數(shù)據(jù)的遠程實時回傳條件，不能有效落實數(shù)據(jù)分析要求。

1.4 臨時下達的揭示調(diào)度命令不能及時上車

調(diào)度員臨時下達的運行揭示調(diào)度命令無法及時上車，需司機人工輸入，存在誤輸入風險，影響軌道車行車安全。

2 軌道車運行控制設備數(shù)據(jù)及記錄遠程傳輸系統(tǒng)研究

針對以上問題，基于鐵路專用通信網(wǎng)或國家公共移動通信網(wǎng)，利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)無線傳輸技術(shù)，研究一種軌道車運行控制設備數(shù)據(jù)及記錄遠程傳輸系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)），實現(xiàn)數(shù)據(jù)及記錄的遠程傳輸和實時監(jiān)測。系統(tǒng)可以解決軌道車運行分散、停放位置不固定帶來的數(shù)據(jù)更換困難以及運行記錄數(shù)據(jù)不能實時下載分析的問題，從而提高軌道車行車安全。

2.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由車載設備、無線網(wǎng)絡、地面網(wǎng)關(guān)、地面業(yè)務系統(tǒng)等相關(guān)設備組成。架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)的車載設備具備自檢功能、數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)無線發(fā)送功能、數(shù)據(jù)無線接收功能、數(shù)據(jù)記錄功能、GYK廣播信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能、為其他車載設備提供數(shù)據(jù)遠程傳輸通道的功能、GPS/BDS校時功能等。地面業(yè)務系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能、流量控制功能、安全隔離和傳輸功能、日志記錄功能、升級文件遠程發(fā)送功能、運行記錄數(shù)據(jù)回傳分析功能、GYK監(jiān)測信息遠程接收功能、數(shù)據(jù)斷點續(xù)傳功能。車載設備和地面業(yè)務系統(tǒng)配套使用，可遠程更新、傳輸和升級GYK基礎數(shù)據(jù)、運行揭示文件和控制程序文件，還可遠程下載GYK運行記錄數(shù)據(jù)文件。在軌道車行車過程中，系統(tǒng)對GYK運行狀態(tài)信息、地面軌道電路信息進行實時監(jiān)測，對GYK基礎數(shù)據(jù)版本、控制程序版本、系統(tǒng)車載設備主控程序版本和GYK運行揭示編號采集記錄，對GYK及其相關(guān)設備的報警信息實時監(jiān)測及預警。

2.3 數(shù)據(jù)及記錄傳輸?shù)目煽啃匝芯?/h3>

遠程傳輸數(shù)據(jù)及記錄的可靠性直接影響軌道車行車安全。通過以下技術(shù)研究，確保傳輸準確可靠。

（1）數(shù)據(jù)加密和完整性校驗技術(shù)。系統(tǒng)采用對稱加密算法技術(shù)及CRC數(shù)據(jù)冗余校驗和HASH完整性校驗，保護數(shù)據(jù)文件。同時，密鑰使用國際標準的非對稱算法，生成公鑰和私鑰。

（2）數(shù)據(jù)隔離技術(shù)。系統(tǒng)通信服務器通過安全協(xié)議對非法數(shù)據(jù)進行過濾，對傳輸?shù)闹匾畔⒓用?，防止竊聽和破壞。

（3）數(shù)據(jù)有效性檢驗技術(shù)。系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)有效性檢驗功能，確保通過人機接口輸入或通過通信接口輸入的數(shù)據(jù)格式或長度符合系統(tǒng)設定要求。

（4）數(shù)據(jù)斷點續(xù)傳技術(shù)。當通信鏈路出現(xiàn)異常時，對已傳輸成功的數(shù)據(jù)進行保存，通信鏈路恢復正常后，能夠繼續(xù)從斷點處進行傳輸。傳輸過程能夠保障數(shù)據(jù)丟失后的重傳機制，確保數(shù)據(jù)完整性、可靠性。

（5）惡意代碼檢測技術(shù)。系統(tǒng)對傳輸內(nèi)容進行惡意代碼檢測，以確保傳輸數(shù)據(jù)的正確、完整、可靠。

3 結(jié)語

軌道車運行控制設備數(shù)據(jù)及記錄遠程傳輸系統(tǒng)通過現(xiàn)有通信網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，可準確可靠的實現(xiàn)數(shù)據(jù)及記錄的遠程傳輸和實時監(jiān)測，為軌道車行車的安全性和時效性提供保障。