軌道車運(yùn)行控制設(shè)備數(shù)據(jù)及記錄遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)研究

何宇暉 鄭璟瑜

中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量研究所 北京 100081

軌道車運(yùn)行控制設(shè)備（GYK）是鐵路運(yùn)維管理中監(jiān)控軌道車正常運(yùn)行的重要控制設(shè)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(shí)時(shí)計(jì)算目標(biāo)距離的連續(xù)速度控制曲線，對(duì)軌道車超速進(jìn)行防護(hù)。同時(shí)，GYK可以實(shí)時(shí)記錄、轉(zhuǎn)儲(chǔ)軌道車運(yùn)行和乘務(wù)員操作時(shí)產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)并下載分析。

由于各型軌道車的運(yùn)用時(shí)間、運(yùn)行交路、作業(yè)地點(diǎn)及時(shí)間等條件不固定，且具有運(yùn)行分散、管轄線路長、沿線自然環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)，鐵路現(xiàn)場在對(duì)GYK數(shù)據(jù)（含GYK基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、揭示數(shù)據(jù)和控制程序）的換裝和GYK監(jiān)測(cè)、維護(hù)上存在很多困難，例如軌道車外出作業(yè)時(shí)，GYK基礎(chǔ)數(shù)據(jù)無法及時(shí)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(dòng)通信網(wǎng)為無線數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)，研究一種軌道車運(yùn)行控制設(shè)備數(shù)據(jù)及記錄遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)GYK數(shù)據(jù)和運(yùn)行記錄的遠(yuǎn)程傳輸和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

1 GYK數(shù)據(jù)和記錄的傳輸和監(jiān)測(cè)存在的問題

1.1GYK基礎(chǔ)數(shù)據(jù)換裝困難

軌道車流動(dòng)作業(yè)、分散作業(yè)，當(dāng)遇到線路數(shù)據(jù)變化時(shí)，需要鐵路職工現(xiàn)場換裝GYK基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，既無法保證換裝的及時(shí)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(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)不及時(shí)

日常維護(hù)工作中，維護(hù)人員無法實(shí)時(shí)掌握GYK運(yùn)行狀態(tài)，不能及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備質(zhì)量問題并及時(shí)維修或保養(yǎng)。當(dāng)GYK發(fā)生故障時(shí)，不能遠(yuǎn)程分析故障原因，難以及時(shí)有效地指導(dǎo)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(yùn)行記錄數(shù)據(jù)分析不及時(shí)

依據(jù)《軌道車運(yùn)行控制設(shè)備運(yùn)用維護(hù)管理辦法》（鐵總運(yùn)[2015]46號(hào)）要求，GYK使用部門及管理部門需要及時(shí)分析運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有GYK不具備運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)回傳條件，不能有效落實(shí)數(shù)據(jù)分析要求。

1.4 臨時(shí)下達(dá)的揭示調(diào)度命令不能及時(shí)上車

調(diào)度員臨時(shí)下達(dá)的運(yùn)行揭示調(diào)度命令無法及時(shí)上車，需司機(jī)人工輸入，存在誤輸入風(fēng)險(xiǎn)，影響軌道車行車安全。

2 軌道車運(yùn)行控制設(shè)備數(shù)據(jù)及記錄遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)研究

針對(duì)以上問題，基于鐵路專用通信網(wǎng)或國家公共移動(dòng)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(yùn)行控制設(shè)備數(shù)據(jù)及記錄遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及記錄的遠(yuǎn)程傳輸和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)可以解決軌道車運(yùn)行分散、停放位置不固定帶來的數(shù)據(jù)更換困難以及運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)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(shè)備、無線網(wǎng)絡(luò)、地面網(wǎng)關(guān)、地面業(yè)務(wù)系統(tǒng)等相關(guān)設(shè)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(shè)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(shè)備提供數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸通道的功能、GPS/BDS校時(shí)功能等。地面業(yè)務(wù)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(jí)文件遠(yuǎn)程發(fā)送功能、運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)回傳分析功能、GYK監(jiān)測(cè)信息遠(yuǎn)程接收功能、數(shù)據(jù)斷點(diǎn)續(xù)傳功能。車載設(shè)備和地面業(yè)務(wù)系統(tǒng)配套使用，可遠(yuǎn)程更新、傳輸和升級(jí)GYK基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、運(yùn)行揭示文件和控制程序文件，還可遠(yuǎn)程下載GYK運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)文件。在軌道車行車過程中，系統(tǒng)對(duì)GYK運(yùn)行狀態(tài)信息、地面軌道電路信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)GYK基礎(chǔ)數(shù)據(jù)版本、控制程序版本、系統(tǒng)車載設(shè)備主控程序版本和GYK運(yùn)行揭示編號(hào)采集記錄，對(duì)GYK及其相關(guān)設(shè)備的報(bào)警信息實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及預(yù)警。

2.3 數(shù)據(jù)及記錄傳輸?shù)目煽啃匝芯?/h3>

遠(yuǎn)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(zhǔn)確可靠。

（1）數(shù)據(jù)加密和完整性校驗(yàn)技術(shù)。系統(tǒng)采用對(duì)稱加密算法技術(shù)及CRC數(shù)據(jù)冗余校驗(yàn)和HASH完整性校驗(yàn)，保護(hù)數(shù)據(jù)文件。同時(shí)，密鑰使用國際標(biāo)準(zhǔn)的非對(duì)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(wù)器通過安全協(xié)議對(duì)非法數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，對(duì)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(yàn)技術(shù)。系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)有效性檢驗(yàn)功能，確保通過人機(jī)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(shè)定要求。

（4）數(shù)據(jù)斷點(diǎn)續(xù)傳技術(shù)。當(dāng)通信鏈路出現(xiàn)異常時(shí)，對(duì)已傳輸成功的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，通信鏈路恢復(fù)正常后，能夠繼續(xù)從斷點(diǎn)處進(jìn)行傳輸。傳輸過程能夠保障數(shù)據(jù)丟失后的重傳機(jī)制，確保數(shù)據(jù)完整性、可靠性。

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

3 結(jié)語

軌道車運(yùn)行控制設(shè)備數(shù)據(jù)及記錄遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)通過現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，可準(zhǔn)確可靠的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及記錄的遠(yuǎn)程傳輸和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為軌道車行車的安全性和時(shí)效性提供保障。