基于STP系統(tǒng)及4G通信技術(shù)的運(yùn)輸信息傳輸系統(tǒng)研究

程佳佳

摘 要 目前，調(diào)車作業(yè)過程中調(diào)車組人員無(wú)法實(shí)時(shí)掌握作業(yè)機(jī)車具體位置和調(diào)車作業(yè)計(jì)劃情況，還是依賴紙質(zhì)調(diào)車作業(yè)計(jì)劃單，導(dǎo)致在調(diào)車作業(yè)過程中產(chǎn)生諸多不便和安全隱患。為了解決這個(gè)普遍存在的問題，本文主要闡述了一種新型調(diào)車作業(yè)運(yùn)輸信息傳輸系統(tǒng)，即在原有STP系統(tǒng)及4G通信技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)的供調(diào)車組人員使用的運(yùn)輸信息傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)播報(bào)當(dāng)前作業(yè)計(jì)劃單內(nèi)容和顯示作業(yè)機(jī)車位置，有效提高了調(diào)車作業(yè)效率，保障了人身安全。

關(guān)鍵詞 無(wú)線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng);調(diào)車計(jì)劃;4G通信;APN;手持終端;DTU

隨著無(wú)線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱STP系統(tǒng)）在全路和各地方鐵路有調(diào)車作業(yè)車站的大范圍使用，STP系統(tǒng)已解決了調(diào)車作業(yè)安全防護(hù)及作業(yè)單的車地傳輸及自動(dòng)打印功能，為調(diào)車作業(yè)的安全和作業(yè)單車載打印提供了保障，同時(shí)在地面車站的車務(wù)終端及電務(wù)終端上可以查看機(jī)車的位置信息和作業(yè)情況，在機(jī)車的LKJ顯示器上也可以顯示當(dāng)前機(jī)車的具體位置、前方信號(hào)狀態(tài)及作業(yè)單內(nèi)容。但是由于調(diào)車作業(yè)的復(fù)雜性，調(diào)車計(jì)劃變化，作業(yè)時(shí)間和機(jī)車實(shí)際行駛路線都有不確定性，然而在整個(gè)調(diào)車作業(yè)過程中調(diào)車組人員實(shí)際是最需要了解和掌握當(dāng)前機(jī)車作業(yè)單的執(zhí)行和變更情況及機(jī)車當(dāng)前位置及速度、前方信號(hào)等信息，以提高調(diào)車作業(yè)的效率和人員自身的安全性;然而目前還未有一種能給調(diào)車組人員即提供機(jī)車速度、位置、前方信號(hào)等信息又能提供當(dāng)前作業(yè)單顯示及當(dāng)前勾執(zhí)行情況的手持設(shè)備和信息傳輸系統(tǒng)。

為了解決調(diào)車組人員無(wú)法實(shí)時(shí)掌控當(dāng)前進(jìn)行調(diào)車作業(yè)機(jī)車位置和作業(yè)單執(zhí)行情況，本文闡述了一種基于STP系統(tǒng)及4G通信技術(shù)的運(yùn)輸信息傳輸系統(tǒng)方案。該方案基于STP系統(tǒng)基礎(chǔ)上采用4G通信技術(shù)來(lái)構(gòu)建一套以地面信息服務(wù)器為中心，以移動(dòng)手持終端為末端用戶，使用目前安全性較高的基于專用APN的4G通信技術(shù)的一套調(diào)車作業(yè)運(yùn)輸信息傳輸系統(tǒng)，以解決目前車站調(diào)車組人員的遇到的問題，提高調(diào)車作業(yè)的效率和進(jìn)一步保障人員自身的安全。

1調(diào)車作業(yè)運(yùn)輸傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

STP系統(tǒng)目前在車站都設(shè)有車務(wù)終端，車務(wù)終端軟件具備調(diào)車計(jì)劃、調(diào)度計(jì)劃等信息編輯功能，且能接收顯示車載發(fā)送的當(dāng)前機(jī)車位置和運(yùn)行狀態(tài)信息，在原有車務(wù)終端基礎(chǔ)上外加4G無(wú)線通信模塊（以下簡(jiǎn)稱DTU），DTU安裝有APN專用物聯(lián)卡，并通過運(yùn)營(yíng)商的APN專線接入到中心信息處理服務(wù)器。中心信息處理服務(wù)器可以作為查看終端接收車務(wù)終端發(fā)送的作業(yè)單信息和車站站場(chǎng)碼位信息、在線監(jiān)控機(jī)車狀態(tài)信息。中心信息處理服務(wù)器將接收到的信息按照車站及所控機(jī)車進(jìn)行存儲(chǔ)分類，并根據(jù)調(diào)車組人員的手持終端發(fā)送的所在車站申請(qǐng)信息將本站的調(diào)車作業(yè)計(jì)劃、站場(chǎng)碼位信息、所監(jiān)控的機(jī)車信息轉(zhuǎn)發(fā)給手持終端設(shè)備。調(diào)車組人員可根據(jù)當(dāng)前作業(yè)機(jī)車選擇對(duì)應(yīng)的機(jī)車，以顯示當(dāng)前機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和當(dāng)前作業(yè)的調(diào)車作業(yè)計(jì)劃單。同時(shí)調(diào)車組長(zhǎng)還可以在手持終端上進(jìn)行操作進(jìn)行調(diào)車作業(yè)計(jì)劃的修改和確認(rèn)當(dāng)前勾，并將修改后的作業(yè)單發(fā)送給其他調(diào)車組人員的手持終端上和轉(zhuǎn)發(fā)給車站的車務(wù)終端。

整個(gè)系統(tǒng)的通信采用基于專用APN的4G通信，中心信息處理服務(wù)器端通過運(yùn)營(yíng)商提供的APN專線接入，在車務(wù)終端的DTU和調(diào)車組人員的手持終端上安裝有對(duì)應(yīng)運(yùn)營(yíng)商的綁定專用APN的物聯(lián)卡，以實(shí)現(xiàn)調(diào)車組人員的手持終端與中心信息處理服務(wù)器之間以及車站車務(wù)終端與中心信息處理服務(wù)器之間的安全通信[1]。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)圖如圖1：

整個(gè)系統(tǒng)分為地面中心設(shè)備、移動(dòng)端手持終端及車站設(shè)備。手持設(shè)備及車站車務(wù)終端與中心通信都是基于4G通信技術(shù)，同時(shí)采用APN專網(wǎng)接入，專用APN采用了GRE、L2TP、IPSec等技術(shù)，提高了網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性、安全性及可管理性。

由于大部分STP 車站本身與路局、站段中心沒有有線網(wǎng)絡(luò)通道，單獨(dú)架設(shè)光纖通道成本較高，因此我們統(tǒng)一選用靈活的4G通信方案，在車站的車務(wù)終端外加一個(gè)DTU模塊，車務(wù)終端與DTU采用網(wǎng)絡(luò)通信，然后再通過DTU模塊與中心的信息處理服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互;調(diào)車組人員的手持終端也是通過專用加密物聯(lián)卡與中心的信處理服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。這種通信方式即靈活、又保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

2運(yùn)輸傳輸系統(tǒng)功能描述

2.1 調(diào)車作業(yè)計(jì)劃顯示和變更

（1）STP車務(wù)終端

STP車務(wù)終端用于編輯并發(fā)送作業(yè)單，STP車務(wù)終端與DTU相連接，編輯好的作業(yè)單通過網(wǎng)口發(fā)送至DTU，DTU將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到中心信息處理服務(wù)器。

（2）手持終端

手持終端將接收到的所有作業(yè)單信息信息通過手持終端軟件顯示如下：每個(gè)作業(yè)單包括調(diào)車單號(hào)、調(diào)車機(jī)（機(jī)車類型和機(jī)車號(hào)）、日期及作業(yè)時(shí)間段。調(diào)車組人員可根據(jù)作業(yè)單顏色區(qū)分當(dāng)前正在作業(yè)的作業(yè)單，未作業(yè)的作業(yè)單及已經(jīng)作業(yè)過的作業(yè)單，并可實(shí)時(shí)查看和操作對(duì)應(yīng)的作業(yè)單。

選擇當(dāng)前作業(yè)單后，可查看作業(yè)單具體每一個(gè)勾內(nèi)容及狀態(tài)，已作業(yè)勾、當(dāng)前勾及未作業(yè)勾都以不同顏色來(lái)區(qū)分，并具備語(yǔ)音播報(bào)功能;當(dāng)當(dāng)前勾發(fā)生變化時(shí)可自動(dòng)播報(bào)當(dāng)前勾的內(nèi)容，以語(yǔ)音的方式告知調(diào)車組人員。調(diào)車組組長(zhǎng)也可修改作業(yè)單內(nèi)容，并將修改的作業(yè)單發(fā)送給其他調(diào)車組人員和本站的車務(wù)終端。單個(gè)作業(yè)單內(nèi)容顯示見圖2[2]。

2.2 機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)及位置顯示

調(diào)車組人員在手持終端上選擇所在車站和對(duì)應(yīng)機(jī)車后，可顯示當(dāng)前車站的站場(chǎng)圖形，并可根據(jù)選擇的機(jī)車顯示當(dāng)前STP監(jiān)控機(jī)車的機(jī)車狀態(tài)信息，狀態(tài)信息包括：機(jī)車號(hào)、前方信號(hào)機(jī)名稱、前方距離、當(dāng)前速度、當(dāng)前限速、行駛方向和列車長(zhǎng)度信息。機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)顯示界面如圖3所示。

調(diào)車組人員可結(jié)合自身所在位置和機(jī)車的位置對(duì)后續(xù)調(diào)車作業(yè)做出最佳措施，有助于提高調(diào)車作業(yè)安全和效率。

2.3 數(shù)據(jù)維護(hù)和管理功能

中心信息處理服務(wù)具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和存儲(chǔ)功能，將中間數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ);維護(hù)終端可實(shí)時(shí)查看歷史存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理查看，可靈活根據(jù)車站號(hào)和機(jī)車號(hào)及時(shí)間進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的查看。維護(hù)終端還具備對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行情況的監(jiān)視和故障報(bào)警提示功能，可實(shí)時(shí)顯示整個(gè)系統(tǒng)接口的狀態(tài)，以方便用戶進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)[3]。

3應(yīng)用展望

整套方案設(shè)計(jì)基于專用APN的4G通信技術(shù)和現(xiàn)有的STP系統(tǒng)，具有配置靈活、接口簡(jiǎn)單、功能全面、成本低，數(shù)據(jù)傳輸安全可靠等特點(diǎn)。使用本套系統(tǒng)后可有助于調(diào)車組人員在復(fù)雜的調(diào)車作業(yè)過程中實(shí)時(shí)掌握當(dāng)前作業(yè)機(jī)車位置及作業(yè)單執(zhí)行情況，對(duì)有變化的調(diào)車作業(yè)可實(shí)時(shí)進(jìn)行修改并反饋給其他調(diào)車組成員和STP系統(tǒng)，有助于提升整體調(diào)車作業(yè)的效率和安全性，并進(jìn)一步提升STP系統(tǒng)對(duì)調(diào)車作業(yè)單的使用的準(zhǔn)確性，提高了整體調(diào)車作業(yè)安全防護(hù)功能。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國(guó)鐵路總公司.鐵總運(yùn)E20141182號(hào)無(wú)線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)暫行技術(shù)規(guī)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

[2] 于劭鵬.港口鐵路調(diào)車作業(yè)計(jì)劃無(wú)線傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用[J].港口科技，2014，（6）：2-4.

[3] 彭登科.淺析4G移動(dòng)通信在鐵路信息傳輸中的應(yīng)用[J].數(shù)字通信世界，2016，（12）：41.