CIR在线监测和库检信息维护管理系统

2015-12-30欧阳智辉孙宝钢

铁道通信信号 2015年10期

欧阳智辉高媛孙宝钢

随着我国铁路进入快速发展期，近年来大量建设GSM－R网络。集成了GSM－R及450MHz模拟制式下调度通信、调度命令无线传送、车次号校核信息无线传送、列尾信息传送和其他应用业务功能的机车综合无线通信设备（CIR）得到了广泛运用，目前已在动车组和机车装备2万多套。为保障设备可靠工作，降低设备故障产生的不良影响，需研究CIR的在线状态监测和故障预警技术，动态掌握CIR运行时的GSM－R网络环境、工作状态和故障情况，并定期进行分类统计。在动车组和机车出入库时，各铁路局均使用CIR出入库检测设备（库检台）对CIR进行检测，但目前库检台使用地点分散，增大了CIR检修管理难度，迫切需要将孤立的库检台进行联网以共享检测信息，并结合CIR在线监测，在铁路局、通信段和车间配设监控设备，将CIR在线监测、出入库检测有机联系起来，构建CIR在线监测和库检信息联网共享系统。

1 系统组成

系统由GSM－R网络、CIR、车载监测设备、中心控制器、监控器、库检台、库检信息处理设备和宽带数据通道等组成，见图1。

图1 系统组成

车载监测设备和CIR配设在动车组和机车。车载监测设备设于CIR之外，与CIR通过电缆进行连接，可在线实时监测CIR运用过程中的工作状态，并将故障信息和重要的状态信息通过GSMR网络实时发送给地面中心控制器。

库检台和库检信息处理设备配设在CIR检测工区。库检台主要用于对CIR的检测，并将原始检测数据和录音发送至库检信息处理设备，由库检信息处理设备对检测数据和录音进行处理，补充人工记录后，将库检信息上传至中心控制器。

中心控制器设置在铁路局，配有数据库，用于接收并存储CIR在线状态信息、库检信息、库检台参数配置信息等数据，供监控器进行分类查询统计。中心控制器可对监控器的用户权限进行管理，远程升级监控器、库检台和库检信息处理设备软件。

监控器配设在通信段和工区，视实际需要可选择台式或便携式设备，用于远程访问中心控制器数据库，实时监测CIR运用状态，查询统计各类CIR运用状态信息及库检信息。

2 CIR在线监测

2．1 监测方式

根据CIR功能和结构，对CIR可实现外部监测和内部监测，具体监测方案如下。

方案1，利用CIR对本身各模块工作状态进行监测和检测。利用CIR自身的GSM－R数据单元将状态数据和故障预警信息发送至地面设置的服务器，维护人员通过终端设备向服务器进行查询和统计，掌握CIR运行状态。

方案2，在CIR外部装设专用车载监测设备。车载监测设备实时监测CIR的工作状态，并将故障预警信息和重要的状态数据实时发送给地面中心控制器，维护人员通过终端设备向服务器进行查询和统计，掌握CIR运行状态。

方案3，CIR外部新设无线监测设备，从无线信道中解析信令和应用信息，并与CIR进行关联分析和处理，然后将相关信息传送给地面中心控制器。

以上方案中，方案1完全利用现有的CIR实现监测功能，无需添加任何外部监控设备，但需要对CIR软件进行改动，且监测功能未能从CIR独立出来，监测功能容易受CIR自身工作状态的影响。当CIR发生死机或GSM－R数据模块故障时，将起不到故障预警的作用，可靠性较低。

方案2的监测功能完全独立于CIR，需另外加装车载监测设备，监测功能不受CIR自身工作状态的影响，且只需对CIR做较小改动，可行性较高。

方案3主要通过无线方式进行监测，该方式依赖于空中接口的信令及数据解析，不与CIR进行有线连接，不影响CIR正常工作，但无线监听方式受电磁环境影响大，技术尚不成熟，可靠性有待验证。

从不影响设备机车综合通信平台正常使用角度，以及实现方式、可行性、运用设备软件修改的难易程度等方面考虑，宜采用方案2外部加装车载监测设备的方式。

2．2 CIR在线监测和故障预警

在列车运行过程中，车载监测设备实时采集CIR工作状态信息、故障信息及各种操作信息等数据，通过GSM－R网络将数据发送到地面中心控制器，由中心控制器对数据进行存储、处理和关联分析。

车载监测设备定时发送当前的状态信息，如果监测到某项状态指标变化或有相应的事件或故障消息发生，则发送消息更新包，其中包含发生变化的元素或事件、故障等信息。监控器发出声光报警，提示维护人员进行处理。中心控制器也可将CIR正常的状态数据实时发送给监控器，由监控器进行显示，实现CIR实时状态监测。CIR各部组件发生故障时，可能对应用业务产生影响，对列车运行造成不良后果。当发生可能对应用业务产生影响的故障时，除了立即发送故障预警信息，同时应对相关人员进行提示，为司机或GSM－R系统相关维护人员及时采取处理措施赢得宝贵时间，尽可能避免机车综合通信平台故障或减少故障产生的影响。

监控器也可主动访问中心控制器数据库，按时间、机车号等多项条件对CIR在线运用状态进行综合查询以及分类统计，生成状态数据报表。显示终端可以根据需要，布置在铁路局、通信段、工区或者车间等单位或者部门。

3 库检信息维护管理

3．1 库检信息实时监测

用户通过监控器可以实时监测指定库检点库检信息。库检作业原始信息包括CIR自检、GPRS数据、450MHz数据、LBJ出入库检测、客车列尾功能试验等信息。库检作业人员完成车载通信设备每一项库检作业后，库检台将库检信息发送给信息处理设备，并上传至中心控制器。

同时用户通过监控器还可以监测所有库检台的连接状态，判断库检台是否正确联网工作。

3．2 库检信息管理

机车出入库时，库检台检测完毕后将原始检测数据实时发送至同一库检工区的库检信息处理设备，由库检信息处理设备向中心控制器上传库检信息。

监控器可远程访问中心控制器数据库内存储的CIR设备库检信息，按检测时间、机车号、库检台设备号等多项条件进行综合查询及分类统计。查询和统计条件包括车载通信设备类型、设备厂家、检测时间（含起始时间和截止时间）、机车号、车次号、库检台编码或名称、检测单位、检测人员等。

3．3 库检作业完整信息管理

库检作业完成，库检原始信息经库检作业人员在库检信息处理设备补充必要说明后，形成库检作业完整信息，上传至中心控制器存储。

车间管理员可对辖区内库检点提报的库检作业完整信息进行审核，审核后将该条信息分别标记“车间已审核”；而段管理员也可对通过辖区内车间管理员审核的库检作业完整信息进行审核，审核后将该条记录标记 “段已审核”。

铁总／路局／段／车间管理员可使用监控器访问中心控制器，设定时间段、机车号、使用单位（路局、段、车间、库检点）、故障／正常等条件，对辖区内的库检作业完整信息进行查询统计，自动生成《车载通信设备运用质量统计及故障分析报表》，并能导出EXCEL报表。

3．4 库检故障信息管理

目前各铁路局每月需统计汇总CIR的运用质量并上报铁路总公司，由于没有自动录入系统，只能在纸质工作簿上记录故障情况和故障原因分析，月末时采用人工方式进行汇总统计，存在工作量大、效率低、容易出错等问题。

针对以上需求，系统设计了相应的功能。库检信息处理设备自动上传CIR设备故障信息后，中心控制器将其存储在数据库内，监控器可以远程直接访问数据库内存储的CIR设备故障信息，按故障时间、故障设备机车号、故障类型、设备厂家等多项条件进行查询统计，生成运用质量统计及分析报表，报表内容主要包括故障设备厂家、故障类型、故障设备数量、入库数量及良好率统计、故障率统计等。自动生成的报表格式与现行手工填写的报表格式一致，可直接上报铁路总公司主管部门，大大减轻相关人员的工作量，并提高统计报表的准确性。

3．5 用户管理

系统采用多级用户管理模式，可为不同用户配置不同操作管理权限，可按用户身份开放全部或部分功能模块。同时，中心控制器能设置各用户管辖范围，建立铁路局内各级相关机构的配属信息，包括库检点所属铁路局、所属通信（电务）段、所属车间、库检台名称、编号和IP、运维数据采集处理设备IP；车间所属通信（电务）段、所属铁路局；通信（电务）段所属铁路局等。