動車組運(yùn)行安全聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

李 莉，史天運(yùn)，賈志凱

（中國鐵道科學(xué)研究院，北京 100081）

鐵路信息技術(shù)

動車組運(yùn)行安全聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

李 莉，史天運(yùn)，賈志凱

（中國鐵道科學(xué)研究院，北京 100081）

在部署檢測設(shè)備的基礎(chǔ)上，設(shè)計了動車組運(yùn)行安全聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的總體框架及系統(tǒng)主要功能，以提高安全監(jiān)控和運(yùn)用檢修的質(zhì)量和效率，加強(qiáng)車輛運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控和管理，及時消除隱患，便于各子系統(tǒng)綜合監(jiān)控動車組，便于監(jiān)控數(shù)據(jù)在各級部門綜合利用。

動車組監(jiān)控; 設(shè)備聯(lián)網(wǎng); 系統(tǒng)架構(gòu)

隨著高速鐵路（以下簡稱：高鐵）建設(shè)的逐步推進(jìn)，動車組開行量越來越大，運(yùn)行公里數(shù)逐年增加，動車組設(shè)計制造源頭質(zhì)量、基礎(chǔ)檢修質(zhì)量缺陷、零部件失效脫落、車下結(jié)冰存雪、車載系統(tǒng)誤報漏報等問題逐漸顯露出來，而目前動車組的地面監(jiān)控能力還嚴(yán)重不足，運(yùn)行安全保障能力需要進(jìn)一步加強(qiáng)。正在規(guī)劃建設(shè)中的動車組運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)包括動車組紅外線軸溫探測系統(tǒng)（動車組THDS）、動車組滾動軸承故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)（動車組TADS）、動車組運(yùn)行狀態(tài)地面安全監(jiān)測系統(tǒng)（動車組TPDS）、動車組運(yùn)行故障動態(tài)圖像檢測系統(tǒng)（TEDS）等子系統(tǒng)，監(jiān)控設(shè)備數(shù)量大、覆蓋面廣、距離遠(yuǎn)，單點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行無法及時獲得、分析處理設(shè)備數(shù)據(jù)延遲，難以對車輛狀態(tài)做全面有效的判斷，更難以實現(xiàn)故障車輛全程追蹤，同時故障信息也無法及時通知檢修部門。因此建設(shè)動車組運(yùn)行安全聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱：系統(tǒng)），將各類檢測設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，并實現(xiàn)各子系統(tǒng)互聯(lián)互通，各級部門信息共享，最大限度地提高安全監(jiān)控和運(yùn)用檢修的質(zhì)量和效率，具有重要意義。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)應(yīng)充分體現(xiàn)分散檢測、集中報警、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、信息共享的基本要求，建立鐵路總公司級系統(tǒng)、鐵路局級系統(tǒng)、段級系統(tǒng)，實現(xiàn)三級聯(lián)網(wǎng)、四級應(yīng)用。三級聯(lián)網(wǎng)為：軌邊探測站與動車段監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)、動車段監(jiān)控中心與鐵路局聯(lián)網(wǎng)、鐵路局與鐵路總公司聯(lián)網(wǎng)；四級應(yīng)用為：鐵路總公司應(yīng)用、鐵路局應(yīng)用、動車段監(jiān)控中心應(yīng)用、動車所應(yīng)用。

動車組運(yùn)行安全聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)以地面監(jiān)控設(shè)備為基礎(chǔ)，以高鐵通信網(wǎng)為依托，構(gòu)建統(tǒng)一平臺，實現(xiàn)動車段級—鐵路局級—鐵路總公司級動車組運(yùn)行安全聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)三級聯(lián)網(wǎng)，滿足鐵路總公司、鐵路局、動車段監(jiān)測中心各級用戶對系統(tǒng)功能的正常訪問。軌邊探測站-動車段監(jiān)控中心、動車段監(jiān)控中心-鐵路局、鐵路局-鐵路總公司級間系統(tǒng)通過高鐵數(shù)據(jù)通信網(wǎng)連接；各級系統(tǒng)監(jiān)控終端通過局域網(wǎng)訪問本級系統(tǒng)；配屬動車段監(jiān)控人員通過高鐵通信網(wǎng)從鐵路總公司獲取本動車段配屬的動車組故障信息和行車信息；鐵路局級系統(tǒng)將動車段監(jiān)控中心經(jīng)過人工確認(rèn)上報的故障信息轉(zhuǎn)發(fā)給動車組管理信息系統(tǒng)，供檢修運(yùn)用，同時接收動車組管理信息系統(tǒng)的故障反饋信息；通過接口獲取動車組車載信息綜合監(jiān)測系統(tǒng)的動車組故障信息，結(jié)合動車段上報故障信息進(jìn)行綜合分析。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 動車組運(yùn)行安全聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)

2 邏輯架構(gòu)

系統(tǒng)邏輯架構(gòu)劃分為以下4層。

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層：包括網(wǎng)絡(luò)和硬件設(shè)備、操作系統(tǒng)及相關(guān)系統(tǒng)軟件。

（2）數(shù)據(jù)共享與交換層：包括集中數(shù)據(jù)庫、外部相關(guān)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，系統(tǒng)內(nèi)部各級系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)接口以及提供信息共享和交換的處理機(jī)制。

（3）應(yīng)用中間層：提供支持上層應(yīng)用的基礎(chǔ)類庫、報表引擎、工作流引擎、數(shù)據(jù)訪問引擎等。

（4）系統(tǒng)應(yīng)用層：提供相關(guān)的應(yīng)用功能以及輔助應(yīng)用系統(tǒng)配置與管理的相關(guān)功能。

系統(tǒng)邏輯架構(gòu)見圖2所示。

圖2 動車組運(yùn)行安全聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)邏輯架構(gòu)示意圖

3 功能架構(gòu)

各子系統(tǒng)功能見圖3所示。

圖3 動車組運(yùn)行安全聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)功能架構(gòu)示意圖

3.1 TPDS子系統(tǒng)

對動車組輪軌動力學(xué)參數(shù)和輪對踏面損傷進(jìn)行監(jiān)測，實現(xiàn)系統(tǒng)報警、人工確認(rèn)、上報處理、返回處理信息的報警閉環(huán)處理；在聯(lián)網(wǎng)條件下對重點(diǎn)車輛實現(xiàn)全路追蹤監(jiān)測；實現(xiàn)過車信息、故障信息的查詢和統(tǒng)計分析。實現(xiàn)設(shè)備自檢，出現(xiàn)設(shè)備故障后自動報警，鐵路局設(shè)備管理人員實時確認(rèn)處理。實時監(jiān)測整個子系統(tǒng)運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況。

3.2 TEDS子系統(tǒng)

對動車組側(cè)面和底部進(jìn)行實時圖像監(jiān)測，實現(xiàn)系統(tǒng)自動報警、人工確認(rèn)、上報處理、返回處理信息的報警閉環(huán)處理；在聯(lián)網(wǎng)條件下對重點(diǎn)車輛實現(xiàn)全路追蹤監(jiān)測；實現(xiàn)過車信息、故障信息的查詢和統(tǒng)計分析。實現(xiàn)設(shè)備自檢，出現(xiàn)設(shè)備故障后自動報警，鐵路局設(shè)備管理人員實時確認(rèn)處理。實時監(jiān)測整個子系統(tǒng)運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況。

3.3 THDS子系統(tǒng)

重點(diǎn)監(jiān)測動車組軸溫和多點(diǎn)軸箱溫度，實現(xiàn)當(dāng)溫度異常升高時，系統(tǒng)自動報警、人工確認(rèn)、上報處理、返回處理信息的報警閉環(huán)處理；在聯(lián)網(wǎng)條件下對重點(diǎn)車輛實現(xiàn)全路追蹤監(jiān)測；實現(xiàn)過車信息、故障信息的查詢和統(tǒng)計分析。實現(xiàn)設(shè)備自檢，出現(xiàn)設(shè)備故障后自動報警，鐵路局設(shè)備管理人員實時確認(rèn)處理。實時監(jiān)測整個子系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況。

3.4 TADS子系統(tǒng)

對動車組軸承早期故障進(jìn)行監(jiān)測，實現(xiàn)系統(tǒng)自動報警、人工確認(rèn)、上報處理、返回處理信息的報警閉環(huán)處理；在聯(lián)網(wǎng)條件下對重點(diǎn)車輛實現(xiàn)全路追蹤監(jiān)測；實現(xiàn)過車信息、故障信息的查詢和統(tǒng)計分析。實現(xiàn)設(shè)備自檢，出現(xiàn)設(shè)備故障后自動報警，鐵路局設(shè)備管理人員實時確認(rèn)處理。實時監(jiān)測整個子系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況。

3.5 綜合應(yīng)用子系統(tǒng)

實現(xiàn)TPDS、TEDS、THDS、TADS各子系統(tǒng)監(jiān)測信息的集成、對各子系統(tǒng)上報的故障信息進(jìn)行綜合分析，評判動車組故障類型、等級，進(jìn)行故障診斷并提出解決方案。對重點(diǎn)車輛進(jìn)行綜合追蹤監(jiān)測。

4 物理架構(gòu)

系統(tǒng)由鐵路總公司級系統(tǒng)、鐵路局級系統(tǒng)、動車段級系統(tǒng)、監(jiān)控終端組成，分別部署在探測站、動車段監(jiān)控中心、鐵路局、鐵路總公司，通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)連接。探測站包括軌邊設(shè)備和機(jī)房設(shè)備，部署廠家程序。動車段監(jiān)控中心有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、監(jiān)控終端、磁盤陣列及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等設(shè)備，部署動車段級系統(tǒng)。鐵路局和鐵路總公司有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、監(jiān)控終端、磁盤陣列及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等設(shè)備，部署鐵路局級系統(tǒng)和鐵路總公司級系統(tǒng)。

經(jīng)調(diào)研，除TPDS設(shè)備外，動車組軌邊監(jiān)測設(shè)備安裝技術(shù)條件相近，將各類監(jiān)測設(shè)備物理位置集中，共用一個軌邊機(jī)房，共用一套車號識別系統(tǒng)。TPDS軌邊監(jiān)測設(shè)備在安裝技術(shù)條件允許的情況下，盡量安裝在綜合探測站附近，能夠?qū)⒈O(jiān)測信息通過光纖實時傳至綜合探測站機(jī)房進(jìn)行預(yù)處理和上傳。最終建成多功能、模塊化的綜合探測站，各綜合探測站根據(jù)實際需求決定建設(shè)軌邊監(jiān)測設(shè)備種類。

在建立綜合探測站的基礎(chǔ)上，動車組各子系統(tǒng)采用統(tǒng)一的聯(lián)網(wǎng)方案。監(jiān)測站實時探測過車，形成行車信息和故障信息報文，發(fā)送至動車段監(jiān)控中心，經(jīng)查看、復(fù)核，上報至鐵路局匯總、處置，同時傳輸至動車組管理信息系統(tǒng)供檢修運(yùn)用。上報至鐵路總公司進(jìn)行統(tǒng)計、分析、綜合應(yīng)用。系統(tǒng)物理架構(gòu)如圖4所示。

圖4 動車組運(yùn)行安全聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)物理架構(gòu)示意圖

5 結(jié)束語

通過對動車組運(yùn)行安全聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求分析，設(shè)計了系統(tǒng)總體架構(gòu)、邏輯架構(gòu)、功能架構(gòu)和物理架構(gòu)，提出了動車組實時監(jiān)控體系的建設(shè)思路和監(jiān)測設(shè)備聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的模式，初步設(shè)計了動車組運(yùn)行安全聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程，對未來建設(shè)動車組運(yùn)行安全聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)具有借鑒意義。

[1]白建軍，王 瑋. 貨車故障軌邊圖像檢測系統(tǒng)（TFDS）運(yùn)用現(xiàn)狀及問題分析[J]. 太原鐵道科技，2010（1）：16-18.

責(zé)任編輯 方 圓

General framework of EMU Running Security Networking Monitoring System

LI li, SHI Tianyun, JIA Zhikai
( China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China )

In the article, the framework of the EMU Running Security Networking Monitoring System was offered and the main function was designed. The System could improve the quality and eff i ciency of monitoring and overhaul, detect and deal with troubles timely, real-time monitor the status of moving EMU, so as to monitor EMU integrated for each subsystem and make good use of monitoring data in departments at all levels.

EMU monitoring; device networking; system architecture

U266.2：TP39

A

1005-8451（2015）05-0017-04

2014-12-01

李 莉，在讀碩士研究生；史天運(yùn)，研究員。