軌道車運(yùn)行控制設(shè)備遠(yuǎn)程維護(hù)監(jiān)測系統(tǒng)（GMS）的技術(shù)實(shí)現(xiàn)及運(yùn)用

李新健

中國鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司濟(jì)南電務(wù)段，中國·山東 濟(jì)南 250000

軌道車運(yùn)行控制設(shè)備（GYK）；遠(yuǎn)程維護(hù)；實(shí)時監(jiān)測；信息安全

1 引言

由于各型軌道車、作業(yè)車及各種大型養(yǎng)路機(jī)械等自輪運(yùn)轉(zhuǎn)特種設(shè)備的運(yùn)用時間、運(yùn)行交路、作業(yè)地點(diǎn)及時間等不固定，現(xiàn)有的管理手段在GYK 設(shè)備維護(hù)管理上存在較多困難。例如，GYK 基本數(shù)據(jù)版本過期使用時有發(fā)生，無法及時監(jiān)測GYK 設(shè)備質(zhì)量，無法及時開展GYK 設(shè)備運(yùn)用分析。

GYK 設(shè)備遠(yuǎn)程維護(hù)監(jiān)測技術(shù)研究正是基于上述背景提出，研究實(shí)現(xiàn)以移動網(wǎng)絡(luò)為傳輸載體，以實(shí)現(xiàn)信息采集實(shí)時化、監(jiān)測維護(hù)遠(yuǎn)程化為目的的軌道車運(yùn)行控制設(shè)備遠(yuǎn)程維護(hù)監(jiān)測系統(tǒng)。

2 GMS 系統(tǒng)架構(gòu)

Gms 系統(tǒng)由車載設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)、地面數(shù)據(jù)接入、地面維護(hù)監(jiān)測平臺等組成，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖 1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.1 車載設(shè)備

車載終端包括電源模塊、主控模塊及數(shù)據(jù)傳輸模塊等。主控模塊包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)分析單元、信息交互單元等；數(shù)據(jù)傳輸模塊利用移動網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)車載終端與地面服務(wù)器之間的雙向數(shù)據(jù)通信。

2.2 通信網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由無線和有線兩部分組成。無線網(wǎng)絡(luò)依托鐵路專用通信網(wǎng)和公共移動通信網(wǎng)，優(yōu)先使用鐵路專用通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)GMS 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)無線傳輸；有線網(wǎng)絡(luò)利用鐵路綜合信息網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)GMS 用戶終端與GMS 地面維護(hù)監(jiān)測平臺的信息傳遞。

2.3 地面數(shù)據(jù)接入

GMS 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接入利用路局既有的數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、M-GRIS服務(wù)器、MTUP 平臺實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)落地。

2.4 地面維護(hù)監(jiān)測平臺

GMS 地面維護(hù)監(jiān)測平臺建設(shè)在鐵路綜合信息網(wǎng)，主要包含通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、交換機(jī)和數(shù)據(jù)存儲等設(shè)備，主要實(shí)現(xiàn)GMS 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理分析和數(shù)據(jù)備份。通信服務(wù)器為車載終端提供數(shù)據(jù)通信服務(wù)；數(shù)據(jù)服務(wù)器提供數(shù)據(jù)存儲服務(wù)，為地面客戶端提供數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)查詢、業(yè)務(wù)操作、系統(tǒng)管理等服務(wù)；客戶端是通過網(wǎng)絡(luò)連接地面服務(wù)器的PC 終端，是地面人員的操作平臺[1]。

3 GMS 系統(tǒng)功能

從功能架構(gòu)上看，車載終端負(fù)責(zé)采集GYK 設(shè)備工作狀態(tài)、實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)、軌道電路信號等數(shù)據(jù)信息，分析打包后通過無線傳輸通道傳送到地面服務(wù)器；地面服務(wù)器實(shí)時處理車載終端傳回的實(shí)時數(shù)據(jù)，按設(shè)定的事件要素進(jìn)行分類判定，并提供數(shù)據(jù)存儲、查詢、修改等數(shù)據(jù)服務(wù)；管理人員通過客戶端實(shí)時監(jiān)測GYK 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、即時處理事件預(yù)警、回放監(jiān)測記錄、在線分析運(yùn)行數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程配置系統(tǒng)參數(shù)、維護(hù)系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表等。

客戶端與車載終端通過地面服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行交互通信，通信方式采用應(yīng)答方式，確保數(shù)據(jù)有效送達(dá)[2]。

系統(tǒng)功能邏輯結(jié)構(gòu)詳見下圖2。

圖2 系統(tǒng)功能邏輯結(jié)構(gòu)圖

客戶端功能結(jié)構(gòu)圖詳見下圖3。

圖3 客戶端功能結(jié)構(gòu)圖

4 GMS 系統(tǒng)信息安全

GMS 系統(tǒng)涉及軌道車運(yùn)行狀態(tài)信息，必須建立可靠的信息安全保障機(jī)制，確保系統(tǒng)和信息安全。

4.1 數(shù)據(jù)接入安全

GMS 系統(tǒng)車一地通過鐵路 MTUP 平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，既保證了GMS 系統(tǒng)的主要保護(hù)數(shù)據(jù)不因偶然或惡意的原因遭到破壞、更改和泄漏，也確保經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸和交換的數(shù)據(jù)不會發(fā)生增加、修改和丟失。

4.2 數(shù)據(jù)完整性及保密性

數(shù)據(jù)完整性采用CRC 數(shù)據(jù)冗余校驗和HASH 完整性校驗。數(shù)據(jù)私密性采用RSA 非對稱加密算法和AES 對稱加密算法。在地到車數(shù)據(jù)傳輸時，使用GMS 車載設(shè)備軟件加密模塊，在GMS 車載設(shè)備和地面維護(hù)監(jiān)測平臺之間通信的數(shù)據(jù)啟用加密和完整性校驗。

4.3 訪問控制安全

GMS 系統(tǒng)根據(jù)管理用戶的角色分配權(quán)限，實(shí)現(xiàn)管理用戶的權(quán)限分離，僅授予管理用戶所需的最小權(quán)限；嚴(yán)格限制默認(rèn)賬戶的訪問權(quán)限，重命名系統(tǒng)已默認(rèn)的賬戶，需修改默認(rèn)口令；及時刪除多余的、過期的賬戶，避免共享賬戶的存在；登錄終端超時要及時鎖定；設(shè)定限制終端接入方式、網(wǎng)絡(luò)地址范圍條件。[3]

4.4 入侵防護(hù)

GMS 系統(tǒng)采用了網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)，并在服務(wù)器及工作站安裝防火墻及殺毒軟件，并定期更新。

4.5 身份鑒別

GMS 系統(tǒng)采用MD5 算法機(jī)制對用戶密碼進(jìn)行保護(hù)，采用USBKey 對登錄用戶進(jìn)行身份標(biāo)識和鑒別，具有用戶身份標(biāo)識唯一和鑒別信息復(fù)雜度檢查功能，保證應(yīng)用系統(tǒng)中不存在用戶身份標(biāo)識重復(fù)；登錄失敗會采取結(jié)束會話方式，限制非法登錄次數(shù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)登錄連接超時自動退出；由主機(jī)配置訪問控制策略，并禁止操作系統(tǒng)默認(rèn)賬戶的訪問。

5 應(yīng)用情況

2013年10 月該系統(tǒng)研制成功，同年在濟(jì)南鐵路局安裝試用，從應(yīng)用情況來看，效果良好。

5.1 提高了工作效率，減輕了作業(yè)壓力

安裝試用后，提高了GYK 數(shù)據(jù)換裝工作效率，減輕了電務(wù)人員作業(yè)壓力。目前的GYK 換裝過渡期基本為15 天左右，如果利用GMS 系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)換裝作業(yè)，24h 內(nèi)可全部完成，完全可以杜絕換裝過渡期結(jié)束后， GYK 新舊數(shù)據(jù)不統(tǒng)一而帶來的安全隱患。同時，實(shí)施遠(yuǎn)程換裝，可大幅度減少電務(wù)人員外出作業(yè)所產(chǎn)生的住宿、就餐、交通等相關(guān)費(fèi)用支出，以及乘坐汽車存在的交通安全問題。

5.2 實(shí)現(xiàn)了對系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控

該系統(tǒng)通過對GYK 設(shè)備工作狀態(tài)、實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)、軌道電路信號數(shù)據(jù)的實(shí)時采集及遠(yuǎn)程回傳，實(shí)現(xiàn)了對GYK 設(shè)備質(zhì)量狀況、運(yùn)用情況的全方位遠(yuǎn)程監(jiān)控，為GYK 設(shè)備質(zhì)量分析、設(shè)備運(yùn)用分析等GYK 設(shè)備維護(hù)管理提供了有力的技術(shù)手段。

5.3 實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享

該系統(tǒng)解決了運(yùn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)儲與運(yùn)行數(shù)據(jù)規(guī)范化分析問題，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化集中分析，解決了信息資源共享問題。

5.4 提高了系統(tǒng)的安全性能

該系統(tǒng)通過實(shí)時監(jiān)測GYK 數(shù)據(jù)版本信息，GYK 開機(jī)版本信息驗證等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了對數(shù)據(jù)版本的及時監(jiān)控，為GYK 設(shè)備的安全運(yùn)用提供保障，大大提高了系統(tǒng)的安全性能。

6 結(jié)語

GMS 系統(tǒng)解決了GYK 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)測問題，解決了GYK 數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程換裝問題，為安全管理人員提供了安全分析的技術(shù)手段，為設(shè)備維護(hù)人員提供設(shè)備科學(xué)養(yǎng)護(hù)及故障處理的依據(jù)，系統(tǒng)推廣使用后將產(chǎn)生明顯的安全效益、經(jīng)濟(jì)效益及社會效益。