基于蜂窝移动网络的车地无线传输系统设计及应用

宋 扬，张增一，石 勇，邹臣国

(中车大连电力牵引研发中心有限公司，辽宁 大连 116000)

随着轨道交通行业的不断发展，地铁列车的迅速普及和扩展，对于地铁列车安全运营维护的高效性、准确性、实时性的需求也越来越高[1]，车地无线传输系统的出现使得维护人员能够更高效、便捷的掌握列车运行状态[2]，对于列车的状态监控、故障发现和处理、列车调度等方面提供了精准、便利、快捷的支持，具体体现为：(1)随时能够掌握列车的当前及历史关键行车数据，如：速度、牵引制动级位、网压、网流、当前站、下一站、上下行、温度信息、控车模式、压力值及状态等；(2)实时故障报警功能对运行中的中等或重大故障的判断和处理上取得先机，提高效率，故障筛选和统计功能对于列车维护提供了一定的数据支持;(3)根据对列车累计数据统计结果进一步的了解列车运行状态和频率，为调度人员的车辆安排工作及车辆的修程编排提供了数据支持。

1 系统组成

车地无线传输系统包含车载装置和地面装置两部分。

(1)载部分：车载装置主要包含无线主机和无线天线，其中无线主机提供与ERM(车辆数据记录仪)通信的以太网接口，运用蜂窝移动网络技术(GPRS/3G/4G等)并通过车载无线天线实现列车与地面服务器间的数据交互。

(2)地面部分：地面部分主要包含具有访问权限设定的地面服务器和综合监控设备，地面服务器一般设计安装在控制中心综合监控机房，具备连接Internet的能力，并且绑定固定IP地址。

数据图形化呈现和解析软件可运行于综合监控设备(地面显示终端)对车载数据的图形化显示、统计和记录，也可以根据需求实现查询、导出和打印等功能。

2 工作原理

车载数据记录仪实时监听列车总线数据，并对关键行车运行数据、故障数据及计算的累计数据进行梳理和筛选，通过特定、独立的协议进行分别组包并输出至以太网通道，无线主机接收到校验有效的数据包后通过车载无线天线及蜂窝移动网络技术上传至公网。

车地无线传输系统地面软件按照B/S(Browser/Server，浏览器/服务器)架构定制开发。浏览器端和服务器端的程序不同，用户的程序主要在浏览器端，服务器端主要提供数据管理、数据共享、数据及系统维护和并发控制等，由服务器配置软件和服务器端应用软件构成。浏览器端程序主要完成用户的具体的业务，浏览器端软件的载体是综合监控设备(地面显示终端)。浏览器访问权限具有等级划分，由管理员进行分配和设置。图1为数据传输原理示意图。

3 系统应用

应用系统具有高可用性，系统有较短的响应时间，提供较快的访问速度，用户操作便捷，系统维护方便，从应用、信息和数据多方面提供安全保障，采用安全可靠的系统平台和数据库平台，具有高稳定性和高可靠性。

目前系统在完成组装和功能调试后，已在兰州地铁1号线上成功投入应用，目前应用状态稳定。WEB部分界面的实际应用展示如图2、图3所示。

4 结语

所提出的车地无线传输系统能够稳定的应用于兰州地铁1号线，能够精准的反馈列车实时行车数据，丰富的、友好的WEB终界面更利于用户高效的、实时的了解列车运行状态及应用情况，大大的提高了列车运营效率、服务效率及维护效率。