列車運(yùn)行監(jiān)控裝置（LKJ）數(shù)據(jù)無線傳輸實(shí)施方案研究

易堅(jiān)

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列車運(yùn)行監(jiān)控裝置（LKJ）數(shù)據(jù)無線傳輸實(shí)施方案研究

易堅(jiān)

（中國(guó)鐵路武漢局集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430000）

列車運(yùn)行監(jiān)控裝置數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)可在機(jī)車回段入庫(kù)后，通過LAIS系統(tǒng)車載設(shè)備的無線發(fā)射模塊及WLAN天線，將LKJ數(shù)據(jù)傳輸至地面設(shè)備。實(shí)現(xiàn)車載LKJ數(shù)據(jù)從車上到地面的便捷、可靠傳輸，提高電務(wù)車載設(shè)備測(cè)試人員對(duì)LKJ運(yùn)行數(shù)據(jù)分析與測(cè)試作業(yè)效率。

監(jiān)控裝置；無線傳輸；車載設(shè)備；信息化程度

1 概述

列車運(yùn)行監(jiān)控裝置（LKJ）的運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)的檢測(cè)作業(yè)，是在機(jī)車入庫(kù)后，由人工作業(yè)方式下載，再由鐵路辦公網(wǎng)人工上傳至所屬車載設(shè)備車間進(jìn)行處理與分析。在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)，由于機(jī)車類型、作業(yè)性質(zhì)及整備作業(yè)方式不同，LKJ運(yùn)行數(shù)據(jù)的檢測(cè)作業(yè)點(diǎn)分布往往比較分散，采用人工下載方式不僅效率低下，數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)漏的概率大大增加，數(shù)據(jù)文件的安全性無法得到保障，還可能因?yàn)轭l繁使用移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)插拔，造成LKJ車載設(shè)備出現(xiàn)故障。鐵路總公司運(yùn)輸局在《關(guān)于做好電務(wù)系統(tǒng)安全監(jiān)控技術(shù)體系規(guī)劃和建設(shè)工作的通知》（運(yùn)電信號(hào)函〔2014〕460號(hào)）中明確提出了LKJ數(shù)據(jù)要“通過LAIS的WLAN傳輸檢測(cè)作業(yè)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車入庫(kù)檢測(cè)作業(yè)的安全監(jiān)控”。為了響應(yīng)相關(guān)文件要求，切實(shí)提高現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)效率和數(shù)據(jù)安全可靠性，對(duì)LKJ數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)木唧w實(shí)施方案進(jìn)行研究，具有很好的安全效益。

2 整體思路

LKJ數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)“車-地”間無線傳輸和現(xiàn)場(chǎng)分析管理，需涉及到數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)管理、終端分析四部分內(nèi)容。車載LKJ數(shù)據(jù)的采集依托列車運(yùn)行狀態(tài)信息系統(tǒng)（LAIS）實(shí)現(xiàn)，LAIS車載主機(jī)連接LKJ2000監(jiān)控裝置，通過信息采集模塊完成LKJ數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。機(jī)車回段入庫(kù)后，通過LAIS系統(tǒng)車載設(shè)備既有的無線發(fā)射模塊及WLAN天線，將LKJ數(shù)據(jù)傳輸至地面設(shè)備。當(dāng)機(jī)車進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，無線網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)連接，車載LKJ數(shù)據(jù)傳輸采用增量上傳方式，機(jī)車進(jìn)入每個(gè)傳輸區(qū)域時(shí)，只傳輸未傳輸?shù)臄?shù)據(jù)至車載車間的LKJ數(shù)據(jù)服務(wù)器，由LKJ數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理及存儲(chǔ)，現(xiàn)場(chǎng)分析作業(yè)人員通過分析管理終端對(duì)需要分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行人工處理。從LAIS系統(tǒng)對(duì)車載LKJ數(shù)據(jù)的采集，到數(shù)據(jù)服務(wù)器對(duì)LKJ數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及管理的全過程里，均考慮了信息安全機(jī)制，以保證傳輸數(shù)據(jù)的安全可靠。系統(tǒng)框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框架圖

3 實(shí)施方案

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

系統(tǒng)由車載層、工區(qū)（工點(diǎn)）層、車間層、用戶層組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

車載層由車載LAIS系統(tǒng)的列車車載信息采集裝置構(gòu)成，主要完成LKJ數(shù)據(jù)的采集及數(shù)據(jù)文件無線轉(zhuǎn)發(fā)功能。工區(qū)層由地面無線AP、無線接入控制器、有線網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備構(gòu)成，主要完成LKJ數(shù)據(jù)的地面無線接收及數(shù)據(jù)上傳功能。車間層由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、維護(hù)工作站、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備構(gòu)成，主要完成LKJ數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理、分析及查詢功能。車間層是人際交互界面，由分析查詢終端及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成，主要完成LKJ數(shù)據(jù)的分析及查閱功能。

LAIS系統(tǒng)的列車車載信息采集裝置自動(dòng)識(shí)別地面WLAN無線網(wǎng)絡(luò)，將采集到的LKJ數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳。列車車載信息采集裝置具備自動(dòng)重發(fā)、斷點(diǎn)續(xù)傳功能，保證數(shù)據(jù)的完整性和效率。車載程序與站基智能下載程序之間通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，站基智能下載程序與車間服務(wù)器之間通過LKJ數(shù)據(jù)網(wǎng)（鐵路辦公網(wǎng)）相互間交互。

圖2 物理框架示意圖

LKJ數(shù)據(jù)的傳輸功能由無線局域（WLAN）網(wǎng)傳輸、LKJ數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸兩部分組成。WLAN網(wǎng)傳輸由2.4 G和5 G兩個(gè)頻率同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，具有高等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)安全性，支持多種認(rèn)證加密方式及非法AP和STA檢測(cè)，可靈活配置無線接入點(diǎn)的管理數(shù)量，具有良好的可擴(kuò)展性；LKJ數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸盡量利用鐵路辦公網(wǎng)物理傳輸通道，通過適應(yīng)性改造，確保新增業(yè)務(wù)承載的可靠性。

由于該網(wǎng)絡(luò)具備開放性、高擴(kuò)展性以及鐵路辦公網(wǎng)內(nèi)承載多種業(yè)務(wù)的實(shí)際情況，需要增加防火墻設(shè)備，采取高等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)安全防控措施、病毒防控等基礎(chǔ)信息安全技術(shù)，從不同防御層面，提升系統(tǒng)的基本安全防護(hù)能力，降低系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)，保證系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)高效、平穩(wěn)、安全運(yùn)行。

3.2 設(shè)備安裝方案

系統(tǒng)由車載設(shè)備及地面設(shè)備兩部分組成。車載設(shè)備利用既有車載設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能，無需新增設(shè)備；地面設(shè)備主要由室外設(shè)備及室內(nèi)設(shè)備組成，其中室外設(shè)備主要由無線AP及天線，室內(nèi)設(shè)備主要包括服務(wù)器設(shè)備、無線接入控制器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、防火墻設(shè)備、終端工作站等。

室外設(shè)備安裝方案：根據(jù)LKJ車載作業(yè)需要，在作業(yè)區(qū)域范圍內(nèi)，選擇合適的間距及位置安裝無線AP及天線，無線AP及天線根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用在既有建筑物側(cè)壁安裝或立桿安裝兩種方式。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整天線角度，有效保證機(jī)車內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度，確保鏈接成功與數(shù)據(jù)傳輸完整。

室內(nèi)設(shè)備安裝方案：室內(nèi)設(shè)備除分析終端外，全部集中安裝在系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)，機(jī)柜根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)和管理的需要，就近設(shè)置在距離作業(yè)點(diǎn)最近的信號(hào)工區(qū)或車間內(nèi)。分析終端根據(jù)LKJ車載作業(yè)需要，部署在各工區(qū)、車間、電務(wù)段分析中心。室內(nèi)設(shè)備的電源由既有工區(qū)或者車間辦公電源供電。

4 實(shí)際運(yùn)用及效果

武漢鐵路局電務(wù)車載工班LKJ數(shù)據(jù)無線WLAN網(wǎng)建設(shè)工程，工程范圍涉及局管內(nèi)5個(gè)電務(wù)車載設(shè)備車間及53個(gè)車載LKJ數(shù)據(jù)檢測(cè)點(diǎn)，工程投資400萬元，于2017-12完成竣工驗(yàn)收。

工程建成后，實(shí)現(xiàn)了車載LKJ數(shù)據(jù)從“車上到地面”的便捷、可靠傳輸，極大地節(jié)省了現(xiàn)場(chǎng)電務(wù)作業(yè)人員的人力成本，有效提高了電務(wù)車載設(shè)備測(cè)試人員對(duì)LKJ運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與測(cè)試的作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)效率，全面提升了車載LKJ數(shù)據(jù)管理的信息化程度。系統(tǒng)的建設(shè)適應(yīng)了鐵路的信息化發(fā)展，滿足了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)需求，有效保障了列車運(yùn)行安全。

2095－6835（2019）03－0062－02

U284.48

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.03.062

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕