GSM-R網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研究

摘要：GSM-R用于鐵路通信及應(yīng)用的國(guó)際無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)，已成為鐵路無(wú)線通信中的主要技術(shù)，可以提高故障分析的準(zhǔn)確性和時(shí)效性，同時(shí)借助信息化技術(shù)打通各信息孤島，實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化、集中化、可視化。

關(guān)鍵詞：高鐵 GSM-R 校企融合 通信 數(shù)據(jù)分析

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、引言

目前國(guó)內(nèi)鐵路應(yīng)用 GSM-R 通信技術(shù)作為無(wú)線通信的主要覆蓋技術(shù)，高速鐵路無(wú)線網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)多條開通運(yùn)營(yíng)客運(yùn)專線驗(yàn)證，設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試等針對(duì)整體網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)技術(shù)已比較成熟。GSM-R 無(wú)線通信技術(shù)是一種綜合專用的鐵路數(shù)字化通信系統(tǒng)，主要用在鐵路發(fā)展的專用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上，提供列車的調(diào)度系統(tǒng)，包括信號(hào)的交換系統(tǒng)、基站的建設(shè)系統(tǒng)、信號(hào)的運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)以及終端智能網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等。

在眾多的鐵路通信工作中，GSM-R 通信技術(shù)已經(jīng)被廣泛使用，包括我國(guó)的青藏鐵路、膠濟(jì)鐵路、以及合武客運(yùn)專線等鐵路通信中進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用，從當(dāng)前的表現(xiàn)來(lái)看 GSM-R 技術(shù)性能良好，能有效的提高工作效率，增加了傳輸信號(hào)的有效性，降低了通信系統(tǒng)的維修量。高鐵近年來(lái)在鐵路系統(tǒng)迅猛發(fā)展，其通信系統(tǒng)采用GSM-R技術(shù)。

二、GSM-R網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行現(xiàn)狀分析

目前，日常GSM-R網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析工作非常繁瑣，需要投入大量的人力，發(fā)生故障時(shí)候?qū)Ξa(chǎn)生原因定位和解決效率比較低，設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)隱患預(yù)警更是難以實(shí)現(xiàn)，這些使GSM-R網(wǎng)絡(luò)設(shè)備維護(hù)工作較為被動(dòng)，無(wú)法滿足網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的智能綜合分析要求，無(wú)法實(shí)現(xiàn)GSM-R網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)與共享?，F(xiàn)階段各告警、監(jiān)測(cè)分析仍采取人工核查模式，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，資源管理處于人工EXCEL表格階段，缺乏有效系統(tǒng)支撐，導(dǎo)致勞動(dòng)效率不高，不能將現(xiàn)有監(jiān)測(cè)檢測(cè)等數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)的整合，從而不能預(yù)測(cè)分析GSM-R網(wǎng)絡(luò)故障趨勢(shì)和實(shí)現(xiàn)前瞻式的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和網(wǎng)優(yōu)調(diào)度，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理也沒(méi)有辦法進(jìn)行專業(yè)化分析和專家型診斷。

三、綜合分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、綜合分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要性

國(guó)內(nèi)各鐵路局根據(jù)國(guó)家要求不斷加強(qiáng)C3無(wú)線超時(shí)的分析和整治工作，其中GSM-R運(yùn)行數(shù)據(jù)綜合分析是輔組C3超時(shí)分析的重要工具。近年各路局也逐漸開展GSM-R運(yùn)行數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)的研究，重點(diǎn)對(duì)C3無(wú)線超時(shí)智能分析和行車數(shù)據(jù)分析進(jìn)行研究開發(fā)。綜合分析系統(tǒng)自動(dòng)獲取A、abis、PRI接口的數(shù)據(jù)，結(jié)合高鐵線路信息和列車信息，自動(dòng)建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)匯總分析和趨勢(shì)分析;從數(shù)據(jù)的事件特征、時(shí)變特征和地理位置等維度，及時(shí)、準(zhǔn)確、充分地展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況，對(duì)網(wǎng)絡(luò)變化發(fā)展趨勢(shì)實(shí)現(xiàn)預(yù)判，在故障出現(xiàn)前消除在萌芽階段，逐步進(jìn)入自動(dòng)化運(yùn)維。

2、研究方法、技術(shù)路線

根據(jù)GSM-R網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析的技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)，首先研究GSM-R網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析的運(yùn)用需求，提出有待進(jìn)一步解決的問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，分析綜合分析應(yīng)用場(chǎng)景，分別研究GSM-R業(yè)務(wù)故障分析和行車數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析，找出故障自動(dòng)分析和行車數(shù)據(jù)建模分析的方法，通過(guò)離線數(shù)據(jù)驗(yàn)證其可行性，圖（1）是本項(xiàng)目的總體流程圖。

綜合分析系統(tǒng)制定的提升自動(dòng)化運(yùn)維能力的目標(biāo)，其中需重點(diǎn)關(guān)注對(duì)DMS、A接口、Abis接口、PRI口運(yùn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)獲取和整合，為后期的大數(shù)據(jù)分析做準(zhǔn)備，并需著重關(guān)注各數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，通過(guò)大數(shù)據(jù)的分析方法實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)故障分析、劣化趨勢(shì)預(yù)判。

3、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

GSM-R業(yè)務(wù)故障的智能分析和運(yùn)行數(shù)據(jù)匯總分析和趨勢(shì)分析是綜合分析的重要功能，通過(guò)數(shù)據(jù)建模和故障專家?guī)斓慕?，運(yùn)用大數(shù)據(jù)的分析方法，實(shí)現(xiàn)GSM-R業(yè)務(wù)故障的自動(dòng)分析，結(jié)果和報(bào)告自動(dòng)生成和上傳;對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)匯總分析和趨勢(shì)分析，從數(shù)據(jù)的事件特征、時(shí)變特征和地理位置等維度，及時(shí)、準(zhǔn)確、充分地展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況，對(duì)網(wǎng)絡(luò)變化發(fā)展趨勢(shì)實(shí)現(xiàn)預(yù)判，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量異常預(yù)警，最終達(dá)到提高勞效，減少故障的發(fā)生。

綜合分析系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集/匯聚層、數(shù)據(jù)處理/存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)分析/挖掘?qū)印?yīng)用呈現(xiàn)層。數(shù)據(jù)收集匯聚層主要完成數(shù)據(jù)的自動(dòng)收集，為故障分析、趨勢(shì)分析等智能分析提供數(shù)據(jù)支撐。數(shù)據(jù)處理/存儲(chǔ)層完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、備份、共享，對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚、數(shù)據(jù)處理、關(guān)聯(lián)，為數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘做準(zhǔn)備。數(shù)據(jù)分析/挖掘?qū)樱簩?shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的聚合、清洗、匹配、關(guān)聯(lián)分析等，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求提供C3超時(shí)分析、行車數(shù)據(jù)分析等。該層利用專家系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)分析方法對(duì)故障智能分析，自動(dòng)生成分析報(bào)告;運(yùn)用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)對(duì)GSM-R網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行建模和趨勢(shì)分析，盡早發(fā)現(xiàn)性能惡化趨勢(shì)提前預(yù)警，消除故障隱患。應(yīng)用呈現(xiàn)層通過(guò)圖表或地理信息系統(tǒng)（GIS Geographic Information System）進(jìn)行大屏綜合展示，提供日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)等定制化報(bào)表，提供各種數(shù)據(jù)的綜合查詢，實(shí)現(xiàn)可視化、集中化。

四、結(jié)論

GSM-R運(yùn)行數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)切合了智能化、自動(dòng)化、集中化、可視化的智能運(yùn)維需求，GSM-R運(yùn)行數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)將大幅減少重復(fù)性勞動(dòng)，提高故障分析的準(zhǔn)確性和時(shí)效性，大大提高勞效，最重要的是借助于信息化技術(shù)打通各信息孤島，實(shí)現(xiàn)從故障告警、故障分析、優(yōu)化建議輸出及優(yōu)化建議實(shí)施的各個(gè)環(huán)節(jié)的電子流程化，實(shí)現(xiàn)故障的閉環(huán)管理。

參考文獻(xiàn)：

[1]李堅(jiān)，陳曉輝，陳建平，基于鐵路運(yùn)用場(chǎng)景的GSM-R系統(tǒng)無(wú)線通道資源估算方法研究[J]。鐵道學(xué)報(bào)，2021年，第43卷第8期：PP：81-87。

[2]張健，余長(zhǎng)義，王偉力，合杭高鐵與既有線并線區(qū)段GSM-R系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J]。鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2021年，第18卷第5期：PP：47-53。

[3]王首婧，基于GSM-R的通信模組管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究[J]。鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2021年，第18卷第1期：PP：37-50。

課題項(xiàng)目：本文系廣東工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級(jí)課題“GSM-R 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研究”的階段性研究成果。

作者簡(jiǎn)介：侯聰玲（1978-），女，陜西寶雞人，廣東工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院專業(yè)帶頭人，副教授，研究方向：電氣工程，現(xiàn)代職業(yè)教育。