铁路轨道检测中大容量数据卫星传输系统的应用

2014-04-11张平上海铁路局工务处

上海铁道增刊 2014年4期

关键词：大容量轨道卫星

张平上海铁路局工务处

张平上海铁路局工务处

介绍轨道检测中大容量数据卫星传输系统的组成、功能、关键技术与创新性、使用及如何利用该系统指导工务基层单位养护维修等。

轨检车；检测数据；发送；卫星传输；接收

1 绪论

为了有效解决轨道检查车检测数据的实时传输问题，上海铁路局与天宇通信集团有限公司合作，成功开发了轨道检查车大容量数据的有效传输系统。该系统经过充分的调研与论证，通过采用卫星通信方式来解决大容量数据的有效传输问题。2011年5月，在我局轨检车（WX999288）上安装一套移动收发系统，在上海工务段的数据处理中心安装一套地面收发系统，组成一套完整“车地”大容量数据收发系统，借助“动中通”通信卫星，建立起轨检车与地面中心间卫星通信链路，从而实现轨检车与数据分析处理中心之间的实时宽带双向通信。该系统能使轨检车检测数据实时、快速传输到地面数据中心，使相关人员能够及时掌握现场信息，发现问题，辨识问题，更好地指导现场养护工作（见图1）。

图1 安装在轨检车（WX999288）车顶的“动中通”通信卫星图

2 铁路轨道检测系统大容量数据卫星传输系统的介绍

2.1 系统组成

高速铁路轨道检测系统大容量数据卫星传输系统主要由两大系统组成，分别为移动系统和地面固定系统。系统组成见图2。

（1）移动系统：安装于轨道检查车（WX999288）上，以支持列车在高速移动中，利用“动中通”卫星通信系统，将数据经卫星通信系统传送给地面固定系统。移动系统主要包括“动中通”卫星通信天线、功率放大器、调制解调器，以及与轨检车检测和分析系统相接的接口设备等。

（2）地面固定系统：地面固定系统作为数据分析中心或调度指挥中心的组成部分，位于上海工务段内。主要包括地面站卫星天线、LNB、功率放大器、调制解调器，以及与地面系统相连的接口设备等。

图2 系统组成示意图

2.2 系统配置

系统配置见表1。

表1 系统配置

2.3 系统功能

2.3.1 数据双向传输功能

轨检车检测的各项数据（全部或有选择性的）通过IP平台传送至地面的数据处理中心；相反，其处理结果也可依据需要，由数据处理中心反馈至轨检车上。

2.3.2 网络接入和数据交换功能

通过卫星链路，轨检车内局域网与地面指挥中心的局域网及Internet进行连通，双方可以交换、文件传输，车内还可以通过地面的网络来浏览互联网等。

2.3.3 音视频传输功能

在高速行进过程中，轨检车对现场周围的环境图像进行采集后，实时通过卫星通信系统传送至地面数据分析处理中心，直接提供直观的现场图像。

2.3.4 视频会议传输功能

在轨检车高速行驶过程中，车内可与地面数据处理中心实时召开双向视频对话，实现前、后方人员之间“面对面”的交流和沟通。

2.3.5 卫星电话功能

通过VoIP语音网关设备，将固定电话延伸至轨检车内，车内人员可以像使用固定电话一样打电话、收发传真等。2.3.6基于IP平台的其他功能

如将GPS定位信息等通过IP平台进行实时传送和通过进一步的功能扩展，即可满足有实时传输需求的其它业务。

3 关键技术与创新性

3.1 关键技术

（1）年该系统满足电气化铁路系统对车辆及外加设备的总体限高、限宽要求，实现了在27kV高压线路下、160km/h的运行车速情况时的实时通信。

（2）通过自主研发的与轨检车数据系统相匹配的拆分/组合软件，对实时写入数据的读取、拆分、打包，经由“动中通”卫星系统传输，再对所接收到的数据进行拆包、校验、错包重传、再检验、重新组合等过程，生成的数据与原文件完全一致。

（3）适合“动中通”卫星传输特点的软件，解决了当遇到树木、桥梁、隧道、山体等外界环境遮挡造成卫星通信链路出现跳锁、闪断、短时或长时间中断时对数据传输的影响，保证数据传输的准确和完整。

3.2 创新性

（1）该项目在轨检车上建立双向通信系统，其工作原理是通过“动中通”卫星天线在轨检车和检测数据处理中心之间建立IP通信平台，实现了轨道检测波形文件的实时传输。

（2）“动中通”卫星系统与目前国内的海事卫星和北斗卫星导航系统相比，兼顾了后两者的特点，弥补了两者的缺点，既能满足覆盖范围广，又能满足高速下完成大容量数据传输的要求，发送速率：128kbps-4Mbps；接收速率：最高达15Mbps。

4 应用情况

该系统于2011年5月在我局轨道检查车（WX999288）上安装并投入使用，地面数据分析处理中心设在上海工务段，并安装了地面固定接收系统。经过近两年的实际应用，速度由60km/h起步，最高试验速度达160km/h，每20km/h为1个速度级，在测试数据正常条件下每个速度等级测试10min。测试的主要速度等级为60km/h、80km/h、100km/h、120km/h、160km/h，每个速度等级正反向各进行3次测试。

轨检车检测发现大病害时，通过屏幕记录软件录制

Raysat天线控制器刷新信息和地面接收速率。具体如图3。地面控制中心接收到信息后，能及时打开轨检车检测波形及数据。例如：轨道检查车某次检测到三角坑大偏差值，其具体里程、幅度、波形、列车速度、线型等见图4、表3。

图3 录制Raysat天线控制器刷新信息和地面接收速率示意图

图4 超限大值的GEO波形图

表3 超限大值报告表

轨检车检测人员即时将上述信息传输给地面中心，地面中心接到波形图和超限报告表后，立即通知基层站段领导及相关工程技术人员，并及时将现场查找的情况上报且反馈到轨道检查车。

现场病害查找情况反馈：道口第七块大板水平-5，+4,大板有空吊。第十二块大板水平-6，+5，大板有空吊。

通过现场功能实际测试与验证，“动中通”通信卫星构建的大容量数据传输系统，已成功实现轨检车检测数据与地面数据分析处理中心间数据的实时传输，数据分析处理中心能及时接收并立即分析出轨道状态的各项参数，能及时对各级别的问题进行处置，有效地解决了轨检车检测数据与地面分析处理中心之间的实时大容量数据交互、传输的难题，不仅大大提高了检测数据传输的可靠性与时效性，而且能为检测出的问题及时得到处置提供有效的保障。