GSC—I型轨道车远程数据传输系统技术研究

摘要：为了解决GYK数据换装困难和GYK运行记录数据不能及时回传的问题，文章引入了GSC-I型轨道车远程数据传输系统。该系统可以实现GYK车载数据的远程升级，可以在无人工干预的情况下实现GYK运行记录数据、基本数据、控制程序及GYK实时信息的远程传输，方便管理人员的在线分析和实时处理，解决轨道车运行维护中所存在的问题。

关键词：GSC-I型轨道车；远程升级；远程数据系统；GSC车载设备；铁路养护 文献标识码：A

中图分类号：U283 文章编号：1009-2374（2017）05-0042-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.020

近年來，随着铁路养护维修机械化、现代化的快速发展，自轮运转特种设备数量的快速增加，GYK设备作为保障自轮运转特种设备安全运行的重要装备，其运用管理必须要严谨、规范、高效和可控。由于轨道车运行分散、管辖线路长、停放位置不固定、沿线自然环境恶劣，使得GYK数据换装困难以及GYK运行记录数据不能及时回传分析的问题越发明显。进而造成司乘人员违章操作行为不能及时纠正，GYK设备质量隐患问题不能及时发现，调度员临时下达的运行揭示调度命令无法实现机控而是人控存在的安全隐患。为此，开发了以无线通信和数据断点续传技术为基础、数据换装远程化、数据分析实时化、监测维护远程化的GSC-I型轨道车远程数据传输系统。

1 现有问题

1.1 GYK数据换装困难

由于轨道车流动作业、分散作业，当遇到线路数据变化时，需要人工去现场换装GYK基本数据、控制程序，既无法保证GYK数据换装的及时性，又难以有效监管GYK数据换装的情况，耗时费力且管理成本高，GYK数据换装存在较大困难。此外，外站GYK数据换装过程中也存在很大的人身安全隐患。

1.2 GYK运行记录数据无法及时回传分析

为了及时地发现GYK设备运行过程中存在的安全隐患和司机违规操作行为，杜绝危险事故的发生，规范轨道车司机操作流程，需要GYK管理单位和轨道车运行单位应能及时分析运行记录数据，但当前的GYK设备却不具备运行记录数据远程实时回传功能。

1.3 GYK设备质量无法及时监测处理

在GYK设备日常维护工作中，维护人员无法实时掌握GYK设备质量状态，及早发现设备质量问题，无法及时安排设备维修及保养。在GYK设备故障时，无法组织专家远程分析故障原因，及时有效指导现场人员开展维修工作，致使设备故障难以尽快得到处理，造成轨道车不能正常使用，影响轨道车使用单位的正常安全生产。

2 系统设计方案

针对以上所存在的问题，以当前IT、电子领域的多项新技术，如UDP/IP、TCP/IP网络接入、大容量硬盘数据存储、数据断点续传、续接、无线网络传输、服务器管理等为基础，研发了集设备维护、运用管理、实时监测为一体的GSC-I型轨道车远程数据传输系统。

系统由GSC车载设备、GSC服务器和用户终端组成。系统组成结构示意图如图1所示：

2.1 GSC车载设备

GSC车载设备是指通过无线方式为轨道车运行控制设备进行远程业务数据传输的设备。该设备使用公用网络、通过防火墙等网络安全设备与GSC服务器互连，并将GYK设备版本信息、运行记录数据及实时信息通过无线方式传送至GSC服务器。

GSC车载设备由电源单元、通信模块单元、控制单元、存储单元、GPS单元组成。电源单元采用模块电源方式将DC24V输入电压转换成系统所需要的各种电压；通信模块单元利用2G、3G、4G网络承载服务器和车载设备之间的通信及数据信息交换功能；控制单元主要负责实现数据的分组打包、分析处理、网络状态检测及数据断点续传、续接；存储单元主要负责存储从服务器接收到的数据、存储将要发送给服务器设备的数据、存储保证车载设备正常启动和运行所需的操作系统和应用程序等数据；GPS单元负责轨道车的实时位置定位。GSC车载设备组成结构图如图2所示：

2.2 GSC系统服务器

GSC系统服务器是指通过安全平台对轨道车运行控制设备业务数据进行传输和存储的服务器。它主要用于对车载设备远程发送GYK数据和远程接收车载设备传来的监测数据，并对发送和接收的数据进行管理、存储及实时分析，同时完成服务器与车载设备之间的连接管理等。

2.3 用户终端

管理人员可通过用户终端对GYK数据远程换装，对远程监测到的GYK设备状态信息进行查看、统计和分析。同时，用户终端还具备权限管理功能，如图3

所示：

3 系统功能

3.1 GYK数据远程升级功能

用户终端通过GSC服务器上传GYK数据（包括基本数据和控制程序），当下达升级计划任务时，可对计划中的GYK设备进行远程升级。在停车状态下，GSC车载设备与GYK设备进行通讯，依据换装计划对GYK设备进行数据换装，并将换装结果反馈至GSC服务器。

3.2 GYK运行记录数据远程回传功能

用户终端可远程回传在线轨道车的GYK运行记录数据，实现运行记录数据的集中管理和资源共享。

3.3 GYK运行记录数据在线分析功能

管理部门通过用户终端，实时在线分析GSC服务器所存储的GYK运行记录数据，及时发现GYK设备在运用过程中存在的问题和规范轨道车司机操作流程。

3.4 轨道车位置信息实时查询功能

车载设备安装有GPS单元，可以实时获取轨道车位置信息，并将位置信息发送至GSC服务器进行解析处理。用户终端通过Web网页的方式登录GSC服务器，以电子地图形式实时显示轨道车在线运行情况，查看轨道车当前位置。

3.5 运行状态信息和故障报警信息实时查询功能

车载设备自动采集轨道车GYK运行状态信息和故障报警信息，将采集的信息发送至GSC服务器进行解析处理，用户终端以数据列表的形式实时显示，对GYK设备故障报警信息提供检索功能，实现轨道车运行情况和设备状况的远程监测。

3.6 GYK车载数据版本监测功能

车载设备获取GYK数据版本信息后，发送至GSC服务器进行版本核对，监测换装是否错误或者车载设备遗漏换装，实现GYK数据版本的集中管理及进度的跟踪与

统计。

3.7 网络故障诊断功能

车载设备利用活动性检测数据帧诊断与GSC服务器的网络连接状态，当出现网络故障时，车载设备具备重新进行GPRS网络附着，重新进行PDP激活等相应处理

功能。

3.8 GYK数据断点续传功能

车载设备实时监测通信链路连接状态，当通信链路出现异常现象时，车载设备暂停数据传输，并对已传输成功的数据进行标记和保存，待通信链路恢复正常后继续传输剩余的数据信息，保证数据传输的完整性及可靠性；当数据传输过程中出现通信链路中断时，GSC服务器暂停当前数据传输，并对已传输成功的数据进行标记和保存，等通信链路恢复正常后，继续传输剩余的

数据。

4 系统可靠性

4.1 GSC车载设备可靠性

4.1.1 网络故障诊断功能。车载设备间隔60秒向GSC服务器发送活动性检测数据帧，如果在30秒内未收到活动性检测响应数据帧，则重复发送活动性检测数据帧，发送间隔为30秒，最多重发2次。重发2次后仍未收到GSC服务器响应数据帧，则认为GPRS无线网络连接故障，网络故障状态指示灯显示。车载设备应重新进行GPRS网络附着、重新进行PDP激活等相应处理。

4.1.2 数据断点续传功能。车载设备实时监测无线通信连接状态，当无线通信出现异常现象时（如信号非常弱已无法传输数据信息、网络中断、网络故障等），车载设备会暂停数据传输，并对已传输成功的数据进行标记和保存，等待无线通信恢复正常后继续传输剩余的数据信息。

4.1.3 请求重发机制。车载设备接收到每包数据后，都会进行校验，如果校验成功，车载设备给GSC服务器发送数据包接收成功信息。如果校验失败，车载设备一方面将当前数据包信息丢弃；另一方面给服务器发送请求重发命令，请求服务器重新发送当前数据包

信息。

4.1.4 GYK业务数据校验及大小对比功能。车载设备接收完每包GYK业务数据文件后，都会进行相关校验算法的验证，确保接收文件的正确性。同时，将业务数据的文件大小进行比较，确保数据传输的准确性。

4.1.5 GYK业务数据多重校验机制。车载设备在接收GYK业务数据的过程中，会进行CRC循环冗余校验、BCC异或校验、奇偶校验和自定义校验等。如果其中有一种校验失败，则请求服务器对数据进行重新发送，直到校验成功为止，确保数据接收的准确性。

4.2 GSC服务器可靠性

4.2.1 GSC服务器具备网络入侵防御功能。硬件防火墙能在威胁进入网络和影响业务运行前，在网关处将它们拦截在网络之外。允许合法业务流量进入的同时，阻挡不受欢迎的来访流量。

4.2.2 支持数据断点续传。数据传输过程出现无线通信中断时，GSC服务器会暂停当前的数据传输业务，并对已传输成功的数据进行标记和保存，等无线通信恢复正常后，继续传输先前未完成的数据。

4.2.3 数据分组打包、分组校验机制。GSC服务器在发送GYK数据之前，对数据进行分组并打包，对每一包数据进行校验，车载设备接收到每一包数据后都要对其逐一进行校验，保证数据传输过程中每一包数据都是准确的，通过高密度的数据校验方式来保证数据传输的准确性。

4.2.4 特殊标记判断机制。GSC服务器在发送数据之前，会对GYK车载数据的关键部位进行特殊标记，当车载设备接收完成每个数据文件后，会对数据文件的特殊标记进行验证，来确保数据的合法性和准确性。

4.2.5 多重校验机制。GSC服务器在转发业务数据过程中，会进行CRC循环冗余校验、BCC异或校验、奇偶校验和自定义校验等。如果其中有一种校验失败，则请求车载设备对数据进行重新发送，直到校验成功为止，确保数据接收的准确性。

4.3 用户终端可靠性

4.3.1 登录安全管理功能。用户必须使用加密狗进行登录，进入登陆界面后，正确输入账户和密码才可进入用户终端界面。

4.3.2 密码安全性。用户密码采用消息摘要算法进行动态不可逆加密，密码设置强制不小于11位，且符合强密码标准。

4.3.3 系统架构安全性。本系统采用B/S架构，在这种架构中，软件应用的业务逻辑完全在GSC服务器端实现，用户表现层完全在用户终端实现，用户只需浏览和提交数据，从而使GSC服务器数据源与用户终端分离，保证数据的物理独立性。

4.3.4 数据处理的安全性。每个文件上传时，在用户终端对其文件的合法性进行校验，传输过程中采用HTTP协议传输，防止防火墙等对其拦截，文件到达GSC服务器前，不对文件原始内容进行任何解析处理，以确保文件的完整和安全。文件到达GSC服务器后，均通过校验算法对其准确性和完整性进行校验，这样在传输前后对其进行双重验证，确保到达服务器的文件正确和

完整。

4.3.5 权限分配和多级审核。只有获得管理员分配下达升级计划权限的用户才能上传升级文件，其他用户对此项无权操作。对升级类型与文件不一致的任务禁止下发。用户下达计划时，检查文件、轨道车等信息的正确性，下达计划后，需再次核对下达任务的正确性，审核通过后进入执行升级操作，执行升级操作后升级命令才会发出。

5 结语

2013年9月至2015年4月，GSC系统在广铁集团安装试用。试用结果表明：系统能够有效解决GYK设备基本数据、控制程序无法及时换装以及运行记录数据无法及时回传等问题，符合设备维护管理的实际使用需求。

该系统以无线网络作为传输平台，由于轨道车流动作业等特点，因而在某些作业区域的网络信号较弱甚至存在盲区，如何解决车载终端在这些区域的使用问题，还需要进一步解决。

GSC技术的研究解决了目前GYK维护和管理的困难，保障了GYK设备的正常使用和自轮运转特种设备的正常作业，避免运行事故的发生，大大提高了铁路运输生产。同时，一定程度上提高了铁路运输生产的安全效益、运营效益、经济效益及社会效益。

参考文献

[1] 李嘉懿，崔欣，王杰，陆宁.轨道车运行控制设备规章汇编（第二版）[M].北京：中国铁道出版社，2013.

[2] 轨道车运行控制设备运用维护管理办法（铁总运[2015]46号）[S].

[3] 轨道车运行控制设备检修规程V1.0（铁总运[2013]122号）[S].

[4] 轨道车运行控制设备数据文件编制规范V1.0（运电高信函[2014]292号）[S].

[5] 軌道车运行控制设备暂行技术条件（铁总运[2014]196号）[S].

[6] 轨道车运行控制设备接口协议（运电高信函[2014]291号）[S].

[7] 关于“互联网接入及使用管理办法”的通知（铁总运[2014]300号）[S].

作者简介：梁东（1972-），男，湖南龙山人，广州铁路（集团）公司工务处工程师，西南交通大学在职研究生，研究方向：自轮运转特种设备运用安全、轨道车和GYK运用中疑难问题解析等。

（责任编辑：黄银芳）