蜂窩移動網絡下的車地無線傳輸系統設計

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摘要:搭載車地無線傳輸系統的列車能夠將列車關鍵行車數據、列車故障數據及列車累計數據通過專用通道傳輸至控制中心的地面服務器，通過軟件解析并提供WEB訪問接口，使相關調度、維護、監控人員在訪問終端上能夠便捷、快速、隨時獲知列車行車狀態。本文提出一種基于蜂窩移動網絡的車地無線傳輸系統設計方案及在地鐵列車上的應用。

關鍵詞:蜂窩移動網絡;車地無線;地鐵;地面服務器

隨著軌道交通行業的不斷發展，地鐵列車的迅速普及和擴展，對于地鐵列車安全運營維護的高效性、準確性、實時性的需求也越來越高［1］，車地無線傳輸系統的出現使得維護人員能夠更高效、便捷的掌握列車運行狀態［2］，對于列車的狀態監控、故障發現和處理、列車調度等方面提供了精準、便利、快捷的支持，具體體現為:(1)隨時能夠掌握列車的當前及歷史關鍵行車數據，如:速度、牽引制動級位、網壓、網流、當前站、下一站、上下行、溫度信息、控車模式、壓力值及狀態等;(2)實時故障報警功能對運行中的中等或重大故障的判斷和處理上取得先機，提高效率，故障篩選和統計功能對于列車維護提供了一定的數據支持;(3)根據對列車累計數據統計結果進一步的了解列車運行狀態和頻率，為調度人員的車輛安排工作及車輛的修程編排提供了數據支持。

1系統組成

車地無線傳輸系統包含車載裝置和地面裝置兩部分。(1)載部分:車載裝置主要包含無線主機和無線天線，其中無線主機提供與ERM(車輛數據記錄儀)通信的以太網接口，運用蜂窩移動網絡技術(GPRS/3G/4G等)并通過車載無線天線實現列車與地面服務器間的數據交互。(2)地面部分:地面部分主要包含具有訪問權限設定的地面服務器和綜合監控設備，地面服務器一般設計安裝在控制中心綜合監控機房，具備連接Internet的能力，并且綁定固定IP地址。數據圖形化呈現和解析軟件可運行于綜合監控設備(地面顯示終端)對車載數據的圖形化顯示、統計和記錄，也可以根據需求實現查詢、導出和打印等功能。

2工作原理

車載數據記錄儀實時監聽列車總線數據，并對關鍵行車運行數據、故障數據及計算的累計數據進行梳理和篩選，通過特定、獨立的協議進行分別組包并輸出至以太網通道，無線主機接收到校驗有效的數據包后通過車載無線天線及蜂窩移動網絡技術上傳至公網。車地無線傳輸系統地面軟件按照B/S(Brow-ser/Server，瀏覽器/服務器)架構定制開發。瀏覽器端和服務器端的程序不同，用戶的程序主要在瀏覽器端，服務器端主要提供數據管理、數據共享、數據及系統維護和并發控制等，由服務器配置軟件和服務器端應用軟件構成。瀏覽器端程序主要完成用戶的具體的業務，瀏覽器端軟件的載體是綜合監控設備(地面顯示終端)。瀏覽器訪問權限具有等級劃分，由管理員進行分配和設置。圖1為數據傳輸原理示意圖。

3系統應用

應用系統具有高可用性，系統有較短的響應時間，提供較快的訪問速度，用戶操作便捷，系統維護方便，從應用、信息和數據多方面提供安全保障，采用安全可靠的系統平臺和數據庫平臺，具有高穩定性和高可靠性。目前系統在完成組裝和功能調試后，已在蘭州地鐵1號線上成功投入應用，目前應用狀態穩定。WEB部分界面的實際應用展示如圖2、圖3所示。

4結語

所提出的車地無線傳輸系統能夠穩定的應用于蘭州地鐵1號線，能夠精準的反饋列車實時行車數據，豐富的、友好的WEB終界面更利于用戶高效的、實時的了解列車運行狀態及應用情況，大大的提高了列車運營效率、服務效率及維護效率。

參考文獻:

［1］張帆．軌道車遠程監控系統設計［D］．長春:吉林大學，2010．

［2］張立琛．出口南非內燃機車車地無線通信系統［J］．鐵道機車與動車，2018(8):15－16．

作者：宋揚 張增一 石勇 鄒臣國 單位：中車大連電力牽引研發中心有限公司