5T综合检测车检测监控系统设计*

史晓磊

(中国铁道科学研究院集团有限公司 电子计算技术研究所, 北京 100081)

1 系统目标

5T综合检测车检测监控系统的建设目标是在综合检测车上集成各类检测单元，由目前仅对THDS设备精度和运行状态检测扩展到包括TADS、TFDS、TVDS、TCDS、AEI设备。当综合检测车通过轨边安全监测设备时，车上和地面信息进行实时交互，动态评价监测设备的技术状态，便于随车和地面设备维修人员及时掌握设备技术状态信息，及时发现处置异常设备，大幅提升车辆运行安全监控设备检修和管理水平。

按照中国国家铁路集团有限公司(简称：国铁集团)机辆部要求，在全路范围内建造18辆综合检测车，每个铁路局集团公司拥有1辆，执行局管和总公司动态联检任务。

2 业务流程

动态联检作业的业务流程是国铁集团或者铁路局制定检测任务，被检测单位依照检测任务及时上报异常设备，经过确认无误后，检测路局安排客车甩挂交路，当检测车通过轨边安全监测设备时，车载模拟装置发出模拟信号，监测设备采集探测数据，对模拟信号和实际探测数据进行对比分析，从而得出设备状态成绩。综合检测车完成全部检测任务后，国铁集团或者铁路局组织问题设备汇总分析会，进行通报整改。动态联检作业详细业务流程如图1所示。

图1 动态联检作业流程图

3 总体架构

5T综合检测车检测监控系统由车载和地面两部分组成，这两部分应用网络物理隔离，车载和地面数据需要通过移动互联网和铁路内部服务网络连接进行传递。因此，系统需要在铁路内部服务网、国铁集团外部服务网以及综合检测车3地部署应用，共同完成动态联检作业，系统总体架构如图2所示。

图2 5T综合检测车检测监控系统总体架构

4 功能设计

5T综合检测车检测监控系统由车载子系统和地面评判子系统两部分组成，这两个子系统功能模块组成如图3所示。

图3 5T综合检测车检测监控系统功能组成

4.1 车载子系统功能

车载子系统的主要功能是自动接收地面评价子系统创建的检测项目，根据实际情况调整轨边监控设备检测顺序，指导各类检测单元开机或者启动工作；设定各类检测单元标准载荷数据，对部分检测单元已设定载荷数据进行检测；当综合检测车通过轨边监控设备时，自动将设定载荷数据和实际检测数据上传至地面评判子系统，同时接收地面评判子系统返回的评判结果数据；对各类检测单元状态进行监控。

4.2 地面评判子系统功能

地面评判子系统的主要功能是当综合检测车通过各类轨边监控设备时自动采集探测数据，接收车载子系统上传的标准载荷数据和车上实际检测数据，根据评判规则自动评判，并将评判结果发送到车载子系统。此外还包括创建检测项目，对异常设备进行上报和审核，对未正常检测的设备进行人工评判，提供设备评判成绩查询和开展误差分析等工作。

5 跨铁路内外网数据传输设计

5.1 数据传输需求分析

(1)车地数据传输内容

车载子系统与地面评价子系统网络物理隔离，车载子系统运行在检测车上的局域网，地面评价子系统部署在铁路内部服务网上，两个系统需要通过移动互联网传递检测任务、设备状态评判结果、车上预设和实测等数据，车地数据传输内容如图4所示。

(2)车地数据传输安全需求

车载子系统与地面评价子系统通过移动互联网进行数据交互，必须保证数据传输的完整性和一致性。在数据传输过程中，如果遇到移动信号较弱或者无信号时，造成数据中断，需要采取措施等待信息恢复时继续数据传输。地面评价子系统数据资源属于铁路车辆生产核心信息资源，对车辆安全运行关系重大,但数据传输过程应用需求会将数据和应用暴露在互联网环境下，存在外界可以调用服务和数据的可能，存在较大的安全隐患，必须采取有效的安全防护措施以保证铁路内部生产网的数据和应用安全稳定的运行。

5.2 应用程序部署

在位于国铁集团外部服务网上的应用服务器部署数字证书认证和通道转发服务，服务采用Webservice方式，数字证书由国铁集团信息中心颁发、认证和管理。在铁路内部服务网上应用服务器上部署Webservice服务，该服务提供检测项目、设备技术状态评判成绩、检测车预设和实测标准载荷数据读写接口，与外网服务器上服务做地址映射。

图4 5T综合检测车检测监控系统车地数据交互

当综合检测车行驶至轨边监测设备前方一定距离时，车载子系统以windows服务方式发出检测单元开机信号，通过调用部署在国铁集团外部服务网上认证和通道转发服务，将车上预设和实测标准载荷数据发送到铁路内部服务网。同理，地面评价子系统接收到车载子系统发送的预设和实测标准载荷数据，按照事先定义好的评判规则计算设备状态成绩，然后再通过外网服务器的服务将评判结果数据发回到车载子系统。

5.3 信息安全防护

综合检测车车地数据交互过程是车载子系统通过移动互联网向部署在国铁集团外部服务网的应用服务器发送请求信息，应用服务器接收请求后进行认证操作，认证不成功则拒绝请求；认证成功则进入铁路安全平台代理数据通道，访问地面评价子系统接口服务，实现车地数据交互。

数字认证与通道转发应用程序采用Webservice方式实现，而Webservice的API对互联网是公开的，存在信息安全隐患，为解决这一问题，对这一服务访问进行注册制管理，对于已注册的合法用户，才可以正常访问服务，非法用户不允许访问，防止服务被盗用。

6 技术状态评价标准设计

5T综合检测车检测监控系统对THDS、TADS、TFDS、TVDS、TCDS、AEI车辆运行安全监测设备技术状态进行动态监测，依据技术状态评价标准，自动评判设备当前技术状态，为5T设备检修作业和管理提供技术支持。

(1)TADS设备评价标准

TADS(车辆声学诊断装置)的主要检测技术参数包括定位准确、频偏、故障轴承识别，系统自动评价标准如表1。

(2)AEI设备评价标准

AEI(车辆车号识别装置)的主要检测技术参数包括射频频率、标签有效读取距离、标签内容解析、计轴判辆4类，系统自动评价标准如表2。

7 预期效益

5T综合检测车检测监控系统的建设与实施，能够满足铁路车辆部门动态检测和评价多种车辆安全监测设备技术状态的迫切需求，能够有效解决设备种类多、数量大、分布广泛以及上道检修维护困难等实际问题，实现当前检测车只对THDS设备检测到对AEI、TADS、TFDS多种设备检测的转变，极大的提高设备检测效率和管理水平；通过4G无线网络跨铁路安全平台的传输有效减少人工传递检测数据的工作量，同时提高数据传输的及时性和安全性；各级车辆部门能够及时全面的掌握设备技术状态，为保障车辆安全运行提供重要技术手段，产生较大的安全效益和经济效益。

表1 TADS设备技术状态评价标准

表2 AEI设备技术状态评价标准