CN105206026A - 动车组车地传输平台 - Google Patents
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Abstract
本发明提供动车组车地传输平台，建设车载监测信息通用传输平台，优化并消除设备重复建设、宽带资源浪费、频谱资源利用率低等问题。其方案是，包括安装在高速列车上的车地传输设备和安装在地面的地面设备，本发明统一规划，优化并消除地面设备的重复建设，便于管理，优化资源，提高利用率；优化并消除车载无线通讯的重复建设，节省车载设备安装空间和天线资源，减少信号干扰，提高利用率；统筹利用GSM-R网络和铁路沿线公众网络，减小监测信息传输的稳定性和连续性受所选单一网络覆盖的影响，节约宽带和IP资源，避免重复缴费，避免各车载业务设备由于LTE-R研究实施的改造升级工作。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信控制系统及列车控制技术领域，特别是一种高速动车组车地传输平台。
背景技术
近几年，中国经济的高速发展，高速铁路也随之快速发展，速度的提高，为了进一步提高列车组的运行安全性、增强各业务设备故障预防及处置能力、提升设备的作业效率和管理效率，动车组已经配备了各类型车载监测设备，包括列控设备动态监测系统（DMS）、动车组司机操控信息分析系统（EOAS）、车辆无线传输装置（WTD）、高速铁路供电安全监测系统（3C系统）、列车运行状态信息系统（LAIS）和高速铁路线路动态检测系统（HGDJ），规划建设的还有机车综合无线通信设备（CIR）在线监测和Igsm-r和Um口监测系统等，各类监测系统在设备隐患排查、安全风险防范等方面发挥了明显作用。
各车载监测系统均需实现数据车-地传输和下载，在实际运用中均独立进行了车地传输的建设，缺乏统一规划。
各监测系统车地无线传输设备重复建设，造成车上安装空间不足，重复建设浪费投资，同时，每套监测系统在地面均需部署通信服务器，不便于集中管理，也造成重复建设的浪费。
各监测系统均独立规划使用GSM-R网络，需重复建立GPRS链路，浪费GSM-R网络宽带资源，目前铁路GSM-R网络IP资源无法满足。
存在同一动车组上多监测系统同时租用公众网络（移动、联通或电信），冗余宽带未整合，造成重复缴费和宽带资源浪费。
为了充分发挥GSM-R网络的优势，统筹利用GSM-R网络和铁路沿线覆盖较好的公众网络资源，并考虑下一代铁路移动通信系统（LTE-R）发展应用，有必要统一规划监测信息车地传输方案，建设车载监测信息通用传输平台，优化并消除设备重复建设、宽带资源浪费、频谱资源利用率低等问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供动车组车地传输平台，建设车载监测信息通用传输平台，优化并消除设备重复建设、宽带资源浪费、频谱资源利用率低等问题。
其解决的技术方案是，包括安装在高速列车上的车地传输设备和安装在地面的地面设备，所述的安装在高速列车上的车地传输设备通过通讯电缆连接各业务系统车载设备，并接收各业务系统车载设备监测信息；安装在高速列车上的车地传输设备将接收的各业务系统车载设备监测信息发送至安装在地面的地面设备，安装在地面的地面设备向各业务系统分发相应的车载监测信息，安装在地面的地面设备向安装在高速列车上的车地传输设备发送各业务系统发起的远程作业维护信息。
本发明统一规划，优化并消除地面设备的重复建设，便于管理，优化资源，提高利用率；优化并消除车载无线通讯的重复建设，节省车载设备安装空间和天线资源，减少信号干扰，提高利用率；统筹利用GSM-R网络和铁路沿线公众网络，减小监测信息传输的稳定性和连续性受所选单一网络覆盖的影响，节约宽带和IP资源，避免重复缴费，避免各车载业务设备由于LTE-R研究实施的改造升级工作。
附图说明
图1为本发明的动车组车地传输平台系统构成示意图。
图2为本发明的动车组车地传输平台的立体图。
图3为本发明的动车组车地传输平台的电气原理图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
现结合图1至图3所示，本发明动车组车地传输平台，包括安装在高速列车上的车地传输设备和安装在地面的地面设备，所述的安装在高速列车上的车地传输设备通过通讯电缆连接各业务系统车载设备，并接收各业务系统车载设备监测信息；安装在高速列车上的车地传输设备将接收的各业务系统车载设备监测信息发送至安装在地面的地面设备，安装在地面的地面设备向各业务系统分发相应的车载监测信息，安装在地面的地面设备向安装在高速列车上的车地传输设备发送各业务系统发起的远程作业维护信息。
所述安装在高速列车上的车地传输设备，包括数据传输单元、路由控制单元、数据接收处理单元、数据接口单元、状态指示单元、电源单元和天线系统，所述数据传输单元利用自身GSM-R模块、3G/4G模块、WLAN模块向地面设备分功能，分级别传输车载模块数据；路由控制单元根据车载设备通讯协议及路由状态配置，将接收到的数据通过不同的路由向地面服务器传输数据；数据接收处理单元接收各车载设备数据，进行流量统计，将实时数据向路由控制单元传输，对超出的部分进行限制，并向地面服务器端报警提醒；数据接口单元对外提供连接接口；状态指示单元用来指示车地传输平台各单元模块工作状态；电源模块使用车载DC110V供电给列车组车地传输平台提供工作电压；天线系统为各传输模块提供无线传输通道。
所述安装在地面的地面设备，包括地面网络、铁路总公司数据中心和各路局数据中心，所述的地面网络包括GSM-R网络、公众移动网络、站段专用WLAN网络和LTE-R网络建立车载传输设备与归属路局地面网关间的车地传输管道，承载各业务系统车载设备监测信息与远程作业维护信息的双向传输；铁路总公司数据中心接收各车载设备的关键信息并通过数据共享服务器将各业务数据透明转发给WTD、3C各业务系统的地面服务器；各路局数据中心负责所管辖的车载传输设备的接入管理，向各业务系统分发相应的车载监测信息，向车载传输设备发送各业务系统发起的远程作业维护信息。
所述数据传输单元中的GSM-R网络使用铁路专用GSM-R网络进行数据传输，平均速率为9600b/s，传输延时小于1s，负责车载业务设备的关键工作状态数据的实时传输。
所述数据传输单元中的3G/4G模块使用中国移动TD-LTE网络进行数据传输，平均速率为1MB/s，传输延时不大于2s，负责车载业务设备的周期性状态信息和设备运行过程中的模式变化信息、动车组牵引信息和应答器内容工况大数据量信息。
动车组车地传输平台的系统组成和原理如下：
动车组车地传输平台包括车地传输设备、地面网络、铁路公司数据中心和各路局数据中心，所述车地传输设备通过通讯电缆连接CIR监测设备、EOAS、车载接触网运行状态监测装置等业务系统车载设备，接收各业务系统车载设备监测信息，根据信息重要等级和传输带宽，统筹利用铁路专用无线网络和公众移动网络资源，统一发送到总公司的地面网关设备，地面网关负责所管辖的车载传输设备的接入管理，向各业务系统分发相应的车载监测信息，向车载传输设备发送各业务系统发起的远程作业维护信息，车载设备接收各业务系统的远程作业维护信息，并向各业务系统车载设备转发。
车地传输设备由车载主机、通讯电缆和天线系统构成，所述车载主机包括数据传输单元、路由控制单元、数据接收处理单元、数据接口单元、状态指示单元、电源单元和天线系统，所述数据传输单元GSM-R专用网络通道、3G/4G公用网络通道、WLAN私有网络通道对车载业务设备提供有限的、透明的车地间双向无线传输通道；
路由控制单元根据车载设备通讯协议及路由状态配置，将接收到的数据通过不同的路由向地面服务器传输数据；
数据接收处理单元接收各车载设备数据，对要传输的车载业务数据进行分类，按照优先级高低确定传输的通道并进行排序传输，按照业务数据的属性确定是否重传，并将接收的地面业务数据和一些广播信息，例如当前时间、列车组编号等，通过数据接口单元转发给相应的车载业务设备并通过状态指示单元指示主机工作状态和通讯情况；
天线系统将GPS、GSM-R、GPRS和WIFI通信模块以及预留的LTE-R模块，通过多频合路器连接至车顶天线，实现GSM-R、4G、WLAN和GPS天线接入，为车地传输设备和地面设备之间的无线通讯提供通道；
电源模块使用车载DC110V电源为车载设备系统提供供电，同时保护系统免受浪涌、群脉冲、高频串扰等外界干扰，保证系统电磁兼容性的高可靠性。
所述地面网络包括GSM-R网络、公众移动网络、站段专用WLAN网络和LTE-R网络建立车载传输设备与归属路局地面网关间的车地传输管道，承载各业务系统车载设备监测信息与远程作业维护信息的双向传输。
列车组车地传输平台的车载报警数据需实时传输至地面，通过GSM-R网传输的数据通过北京MGRIS接入总公司数据中心，或根据传输策略经由公众移动网络传输的数据经MTUP安全平台防护后接入数据中心，总公司数据中心数据共享服务器将各业务数据透明转发给WTD、3C各业务系统的地面服务器。
针对时效性要求不高、数据量大的文件在动车组经过车站、返库时自动连接WIFI网络传输到地面，站、段、所需要向上游传输的数据经过路局防火墙进入路局数据中心，路局数据中心—总公司数据中心，再经由数据共享服务器透明转发给各业务系统统地面服务器。
本发明利用动车组现有设备的拓扑关系，打通各设备间数据传输通道，建立可靠的车地数据传输平台，统一车载传输设备制式和标准，优化设备和天线的安装数量，统筹利用GSM-R网络和公众移动网络资源，为车载业务设备的车地数据传输业务提供传输通道。
本发明统一规划，优化并消除地面设备的重复建设，便于管理，优化资源，提高利用率；优化并消除车载无线通讯的重复建设，节省车载设备安装空间和天线资源，减少信号干扰，提高利用率；统筹利用GSM-R网络和铁路沿线公众网络，减小监测信息传输的稳定性和连续性受所选单一网络覆盖的影响，节约宽带和IP资源，避免重复缴费，避免各车载业务设备由于LTE-R研究实施的改造升级工作。
Claims (4)
1.动车组车地传输平台，其特征在于，包括安装在高速列车上的车地传输设备和安装在地面的地面设备，所述的安装在高速列车上的车地传输设备通过通讯电缆连接各业务系统车载设备，并接收各业务系统车载设备监测信息；安装在高速列车上的车地传输设备将接收的各业务系统车载设备监测信息发送至安装在地面的地面设备，安装在地面的地面设备向各业务系统分发相应的车载监测信息，安装在地面的地面设备向安装在高速列车上的车地传输设备发送各业务系统发起的远程作业维护信息。
2.根据权利要求1所述的动车组车地传输平台，其特征在于，所述安装在高速列车上的车地传输设备，包括数据传输单元、路由控制单元、数据接收处理单元、数据接口单元、状态指示单元、电源单元和天线系统，所述数据传输单元利用自身GSM-R模块、3G/4G模块、WLAN模块向地面设备分功能，分级别传输车载模块数据；路由控制单元根据车载设备通讯协议及路由状态配置，将接收到的数据通过不同的路由向地面服务器传输数据；数据接收处理单元接收各车载设备数据，进行流量统计，将实时数据向路由控制单元传输，对超出的部分进行限制，并向地面服务器端报警提醒；数据接口单元对外提供连接接口；状态指示单元用来指示车地传输平台各单元模块工作状态；电源模块使用车载DC110V供电给列车组车地传输平台提供工作电压；天线系统为各传输模块提供无线传输通道。
3.根据权利要求1所述的动车组车地传输平台，其特征在于，所述安装在地面的地面设备，包括地面网络、铁路总公司数据中心和各路局数据中心，所述的地面网络包括GSM-R网络、公众移动网络、站段专用WLAN网络和LTE-R网络建立车载传输设备与归属路局地面网关间的车地传输管道，承载各业务系统车载设备监测信息与远程作业维护信息的双向传输；铁路总公司数据中心接收各车载设备的关键信息并通过数据共享服务器将各业务数据透明转发给WTD、3C各业务系统的地面服务器；各路局数据中心负责所管辖的车载传输设备的接入管理，向各业务系统分发相应的车载监测信息，向车载传输设备发送各业务系统发起的远程作业维护信息。
4.根据权利要求2所述的动车组车地传输平台，其特征在于，所述数据传输单元中的GSM-R网络使用铁路专用GSM-R网络进行数据传输，平均速率为9600b/s，传输延时小于1s，负责车载业务设备的关键工作状态数据的实时传输。
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