CN105607592A - 工务机械车远程运用系统及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工务机械车远程运用系统及实现方法，包括地面服务器、地面管理终端和设于各个工务机械车上的车载设备；每个车载设备均包括车载主机、设于车载主机上的无线传输模块和人机操作终端，每个工务机械车上均设有一组安全监测设备，每个车载主机均与对应的无线传输模块、人机操作终端和安全监测设备连接，各个无线传输模块均通过移动网络与地面服务器连接。本发明具有有效解决了工务机械车在远程运用管理及运用过程控制方面存在的问题，为工务机械车远程运用管理提供了安全、科学、高效的管理手段的特点。

Description

工务机械车远程运用系统及实现方法

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，尤其是涉及一种可对工务机械车远程监测和控制的工务机械车远程运用系统及实现方法。

背景技术

随着铁路养路机械化的快速发展，投入运用的工务机械车(铁路养路机械、铁路工务机械等自轮运转特种设备)日渐增加，由于工务机械车分散作业、流动作业，传统运用方法在远程运用管理与现场控制上存在以下问题：

无法实时掌握工务机械车现场运用状态、设备质量情况及设备地理位置信息；无法及时向工务机械车下达运行揭示数据及设备维护数据；无法有效监控工务机械车司机出乘情况；无法快速对现场故障处理提供技术支持；无法为应急抢险及指挥调度提供支撑。

基于以上原因，迫切需要一种实现工务机械车远程运用系统的方法。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中信息交流不通畅的不足，提供了一种可对工务机械车远程监测和控制的工务机械车远程运用系统及实现方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种工务机械车远程运用系统，包括地面服务器、地面管理终端和设于各个工务机械车上的车载设备；每个车载设备均包括车载主机、设于车载主机上的无线传输模块和人机操作终端，每个工务机械车上均设有一组安全监测设备，每个车载主机均与对应的无线传输模块、人机操作终端和安全监测设备连接，各个无线传输模块均通过移动网络与地面服务器连接，所述人机操作终端包括显示器、打印机、报警器、酒精测试仪和指纹仪，显示器上设有人机交互接口，地面管理终端通过铁路局域网或互联网连接地面服务器。

本发明具体实现方式是：车载设备实时监测工务机械车运用状态、设备状态、车辆位置等监测数据，自动分析处理并及时安全警示报警；车载设备通过移动网络将监测数据及报警信息实时发送到地面服务器；车载设备实时从地面服务器接收运行揭示数据、设备维护数据等运用维护数据，并通过显示终端签收复核；司乘人员通过车载设备进行指纹出勤及饮酒测试；用户通过地面管理终端查看工务机械车监测数据、报警信息，查询工务机械车监测数据分析结果，向工务机械车远程下达运行揭示数据、发布设备维护数据、推送公告及警示信息等；地面服务器接收车载设备发来的工务机械车监测数据，并分析保存；地面服务器向地面管理终端提供监测数据查询服务，接收地面管理终端下达的运行揭示数据及设备维护数据并向车载设备转发。

本发明充分考虑了工务机械车远程运用特点，从系统层面对工务机械车远程运用系统进行整体设计，通过对工务机械车车辆运行状态、运用状态、设备质量状态等进行实时监测并综合分析，根据安全策略进行报警警示，既实现了安全风险提前防患，也满足了地面管理人员需及时掌握远程运用情况的需求。

本发明针对工务机械车实际运行条件，发明了工务机械车线路信息预警方法，该方法通过从GYK获取车辆运行线路信息，并借助GMS提供的辅助定位信息，可准确识别车辆位置及运行方向；利用包含位置信息、线路信息、地理信息等数据信息的地面数据，分析车辆运行趋势，对桥梁、隧道、道口、弯道、大坡、防洪点等可能影响行车安全的特殊地段进行提前预报，确保工务机械车运行安全。

本发明针对工务机械车远程运用人员考勤问题，通过指纹验证、酒精测试、现场拍照、远程登记等远程考勤方法，实现了地面管理人员对工务机械车作业人员的及时有效监管。

本发明充分考虑了工务机械车远程运用维护要求，发明了工务机械车远程维护方法，通过实现运行揭示数据远程运用及设备数据远程更新闭环管理技术，确保工务机械车远程维护安全可靠。

本发明针对远程运用数据安全传输要求，利用安全通信接口设计技术，对工务机械车远程运用系统通信接口进行了特别设计；本发明在无线网络传输方法上采用了双无线模块自动切换机制，确保车地数据安全可靠传输。

作为优选，所述地面服务器包括通信服务器、数据服务器和应用服务器，通信服务器用于车地数据的接收与转发，数据服务器用于数据的分析与存储，应用服务器用于为车载设备、地面管理终端提供系统功能应用服务。

作为优选，所述车载主机上设有监测数据采集功能模块和安全分析预警功能模块；所述地面管理终端上设有远程运用监测功能模块、远程运用维护功能模块、信息远程推送功能模块和远程考勤管理功能模块。

作为优选，每组安全监测设备均包括轨道车运行控制设备、轨道车远程维护监测设备、轨道车轴温监测装置、轨道车视频监测装置和机车综合无线通信设备。

工务机械车监测数据包括：

运行状态数据，包括车号、车次号、交路号、线路号、公里标、工况、信号、速度等运行相关信息；设备状态数据，包括：设备自检、工作状态、数据版本、管压等设备相关信息；紧急制动、常用制动、管压异常、设备故障等安全事件信息；GPS车辆定位信息；轴温监测装置状态及报警信息；视频监测装置状态信息；机车综合无线通信设备状态信息和其他车载设备状态信息。

轨道车运行控制设备简称：GYK，轨道车远程维护监测设备简称：GMS，机车综合无线通信设备简称CIR。

一种工务机械车远程运用系统的实现方法，包括双无线模块自动切换流程、安全警示报警流程、线路信息预警流程、远程考勤管理流程、运行揭示数据签收复核流程、远程运用监测流程、远程运用维护流程和信息远程推送流程；

所述双无线模块自动切换流程包括如下步骤：

系统根据传输策略制定各类数据优先使用的网络，原则上优先使用铁路专用无线网。

车载主机通过无线信号强度、心跳包响应情况等技术指标对无线网络质量进行评估。此处的心跳包响应指车载设备定时向地面服务器发送信息，地面服务器收到该信息后自动应答。

当优选网络质量无法可靠传输数据时，车载设备自动选择另一网络传输数据。

地面服务器原则上按最近一次车载设备上传业务数据时的网络路径向车载设备传输数据。当超过设定时间未收到车载设备心跳包数据时，视为该通道故障，自动选择另一网络通道传输数据。

(5-1)所述安全警示报警流程包括如下步骤：

每个车载主机从对应的工务机械车所设的安全监测设备获取监测及报警数据信息；

车载主机实时进行司机操纵分析、设备质量分析、安全事件分析；此处的司机操作分析主要指分析司机是否按规范操作；此处的设备质量分析主要指设备是否出现故障或故障隐患；此处的安全事件分析主要指分析出现可能影响行车安全的重大事件，如超速制动等。

车载主机监测到司机不规范操作、设备故障时，启动警示器报警；此处的警示指通过显示或语音方式提示；此处的报警指通过移动网络向地面服务器发送报警信息，出现重要安全事件时向设定的责任人发送报警短信。

当车载主机监测到安全事件时，启动警示器报警并向视频监测装置发送照片抓拍指令，车载设备的视频监测装置将抓拍的照片回传车载主机，无线传输模块实时向地面服务器发送抓拍的照片；

所有监测信息经车载主机打包处理后，无线传输模块通过移动网络向地面服务器发送；

(5-2)所述线路信息预警流程包括如下步骤：

车载主机获取工务机械车当前位置信息，当前位置信息包括当前运行交路、线路、支线、公里标、上下行、前方到站及GPS定位信息；

车载主机依据车辆当前位置信息、运行线路、运行方向，分析地面基本数据当前及前方特殊地理信息，包括桥梁、隧道、道口、弯道、大坡、防洪点；

当车辆接近或到达上述特殊地段时，按照预设的警示策略以显示及语音方式提醒司机注意行车安全。

作为优选，所述远程考勤管理流程包括如下步骤：

工务机械车司乘人员用手指按压指纹仪，指纹仪通过指纹比对完成司乘人员身份识别；

车载主机启动饮酒测试，酒精测试仪对司乘人员呼出气体的酒精含量进行测试；如酒精含量不符合规定，车载主机控制报警器发出报警信息；此处的报警信息包括本地提示及远程报警。

司乘人员调用监测设备在考勤过程中拍摄的视频录像，并抓取吹气瞬间照片；

车载主机控制无线传输模块发送指纹验证、饮酒测试和现场照片；

管理人员通过地面管理终端实时查看司乘人员考勤信息。

作为优选，所述运行揭示数据签收复核流程包括如下步骤：

车载主机从地面服务器接收最新运行揭示数据包，运行揭示数据包包括运行揭示调度命令及运行揭示数据文件；

此处的运行揭示调度命令指文本格式的车辆临时限速信息，此处的运行揭示数据文件指可供轨道车运行控制设备(GYK)使用的按特定格式编制的车辆临时限速数据文件。

当车载主机收到最新运行揭示数据包时，人机操作终端语音提示司乘人员进行签收确认；

车载主机收到的运行揭示数据包采用加密压缩方式传输，车载主机收到数据包后自动进行解密解压；

司乘人员通过打印机打印运行揭示调度命令；

司乘人员通过显示器查看运行揭示数据文件内容，并与打印的运行揭示调度命令进行比对复核，复核结果由无线传输模块通过移动网络向地面服务器及时反馈。

作为优选，所述信息远程推送流程包括如下步骤：

管理人员进入地面管理终端的公告信息页面，或在电子地图页面点击车辆图标鼠标右键选择消息发布菜单；

编辑所需推送的消息，设置相应参数后发送；此处的参数指是否需要签收回执、是否立即发送以及发送周期等选项。

车载主机接收地面管理终端推送的信息并提示阅读；如需要签收回执的，车载设备收到该消息后自动向地面服务器发送回执信息。

管理人员在地面管理终端查看跟踪消息发送及签收情况。

作为优选，所述远程运用监测具体流程包括如下步骤：

车载主机实时将工务机械车监测数据发送到地面服务器，地面服务器对监测数据实时分析保存并提供查询服务；

管理人员通过地面管理终端登录地面服务器；登录时需要身份验证，此处的身份验证包括USBKEY验证、密码验证等组合验证方式。

管理人员进入地面管理终端监测信息查看页面，实时查看工务机械车远程监测信息；管理终端提供监测数据列表、监测数据图形化显示及地图页面显示等方式动态显示监测数据信息；

当监测到报警信息时，监测页面弹出报警窗口，提示管理人员对报警事件进行处理；

管理人员通过管理终端电子地图页面查看工务机械车实时位置、在线情况；点击车辆图标查看车辆最新状态信息。

作为优选，所述远程运用维护流程包括如下步骤：

远程运用维护包括下达运行揭示数据和发布设备维护数据；此处的运行揭示数据指包括临时限速、绿色许可证、路票、区间作业调度命令、线路里程断链等揭示信息的数据文件；设备维护数据包括GYK基本数据及程序升级文件、车载设备程序升级文件，以及设备配置数据等此处的GYK基本数据指包括车站、信号机、支线转移、交路转移、里程断链、区段限速等铁路线路基本信息的数据文件。

管理人员进入地面管理终端运行揭示数据管理页面，选择需下达运行揭示数据的车辆，填写运行揭示数据运用计划单，上传运行揭示数据包到地面服务器；

此处的运行揭示数据包指包括运行揭示调度命令及运行揭示数据文件的经压缩加密生成的数据文件包。

管理人员进入地面管理终端设备维护数据管理页面发布设备维护数据，流程与下达运行揭示数据一致；

车载主机从地面服务器接收运行揭示数据及设备维护数据包；

司乘人员对收到的运行揭示数据及设备维护数据进行签收，签收回执通过车载设备及时发送到地面服务器；

司乘人员通过车载设备人机操作终端对运行揭示数据进行复核，复核结果通过车载设备及时发送到地面服务器。

运行揭示数据及设备维护数据导入相应设备的运用情况通过车载设备及时发送到地面服务器；

管理人员通过地面管理终端实时跟踪远程运用维护签收、运用各环节执行情况，形成管理闭环。

因此，本发明具有如下有益效果：实现了工务机械车运用过程的现场控制，实现了工务机械车运用过程的远程监测，实现了工务机械车远程维护及闭环管理，有效解决了工务机械车在远程运用管理及运用过程控制方面存在的问题，为工务机械车远程运用管理提供了安全、科学、高效的管理手段，在工务机械车安全运用方面具有重要意义。

附图说明

图1是本发明的一种网络结构图；

图2为本发明的一种网络切换工作原理图；

图3是本发明的一种监测报警工作原理图；

图4是本发明的一种线路预警工作原理图；

图5是本发明的一种考勤管理工作原理图；

图6是本发明的一种远程监测业务流程图；

图7是本发明的一种远程维护业务流程图；

图8是本发明的一种车载设备运行揭示运用流程图；

图9是本发明的一种信息推送工作原理图；

图10是本发明的一种会话密匙机制工作原理图。

图中：地面服务器1、地面管理终端2、车载设备3、移动网络4、安全隔离装置5、工务机械车6、无线基站7、防火墙8、交换机9、通信服务器11、数据服务器12、应用服务器13、车载主机31。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的实施例是一种工务机械车远程运用系统，包括地面服务器1、地面管理终端2和设于各个工务机械车6上的车载设备3；每个车载设备均包括车载主机31、设于车载主机上的无线传输模块和人机操作终端32，每个工务机械车上均设有安全监测设备，每个车载主机均与对应的无线传输模块、人机操作终端和安全监测设备连接，各个无线传输模块均通过移动网络与地面服务器连接，所述人机操作终端包括显示器、打印机、报警器、酒精测试仪和指纹仪，显示器、打印机、报警器、酒精测试仪和指纹仪均与车载主机连接，显示器上设有人机交互接口，地面管理终端通过铁路局域网或互联网连接地面服务器。图1中还包括移动网络4、安全隔离装置5、无线基站7、防火墙8和交换机9。

地面服务器包括通信服务器11、数据服务器12和应用服务器13，通信服务器用于车地数据的接收与转发，数据服务器用于数据的分析与存储，应用服务器用于为车载设备、地面管理终端提供系统功能应用服务。

车载主机上设有监测数据采集功能模块和安全分析预警功能模块；地面管理终端上设有远程运用监测功能模块、远程运用维护功能模块、信息远程推送功能模块和远程考勤管理功能模块。

每个安全监测设备均包括轨道车运行控制设备、轨道车远程维护监测设备、轨道车轴温监测装置、轨道车视频监测装置和机车综合无线通信设备。

本发明通信接口采用安全通信接口设计，通过安全保护矩阵、数据加密、会话密匙机制及对等实体验证技术等安全传输接口技术保障系统数据传输安全。

本发明的系统为开放式传输系统，安全通信接口参考EN50159安全通信标准。

本发明采用序列号、时间戳、超时机制、反馈机制、源地址/目的地址、安全码、身份验证、加密机制等安全保护机制防患通信风险。

本发明消息通信采用会话密匙机制及对等实体验证方式建立安全连接，提供安全层传输服务。此处的会话密匙机制指通信双方在建立连接时通过会话消息传递密匙，该密匙随机产生，仅用于本次连接的数据传输加密。

本发明数据文件传输采用多重校验方式，保障数据文件传输的可靠性、完整性。此处的多重校验包括：文件层面的私有压缩算法校验、数据摘要算法校验及消息层面的安全码校验等。

本发明的工务机械车远程运用系统包括监测数据采集、安全分析预警、远程运用监测、远程运用维护、信息远程推送、远程考勤管理等应用功能模块。

此处的监测数据采集指对工务机械车运行相关数据进行采集；安全分析预警指通过对监测数据进行分析，当监测到影响安全的事件时警示报警；远程运用监测指地面管理人员对车辆运用状态进行实时监测；远程运用维护指地面管理人员通过向车辆远程发送运用维护数据来实现对车辆的远程维护；远程考勤管理指司乘人员在车上进行考勤，并及时将考勤信息发送到地面服务器，实现地面管理人员对司乘人员的考勤监督。

如图2所示，本发明无线模块网络切换工作原理如下：

1.车载设备上电时，各无线网络模块开启网络服务。

2.车载设备查询无线模块的网络信号强度，判断是否正常。

3.无线模块以固定周期向地面服务器发送心跳包信息，地面服务器收到该心跳包信息后立即应答。

4.根据无线模块信号强度及心跳包应答情况判断移动网络是否工作正常。

5.根据无线模块收到应答信息时间快慢及丢包情况，评估无线模块网络传输质量。

6.当所有网络都工作正常时，按设定的优先选择策略选择无线网络。

7.当某网络异常时，自动切换至另一有效网络。

8.当网络都异常时，车载设备报警提示。

如图3所示，本发明车载设备监测及安全警示报警工作原理如下：

1.工务机械车远程运用系统车载设备从工务机械车所设的安全监测设备获取监测及报警数据信息。

2.车载设备实时对监测数据进行司机操纵分析、设备质量分析、安全事件分析。此处的司机操作分析主要指分析司机是否按规范操作；此处的设备质量分析主要指设备是否出现故障或故障隐患；此处的安全事件分析主要指分析出现可能影响行车安全的重大事件，如超速制动等。

3.车载设备监测到司机不规范操作、设备故障及安全事件时启动警示报警。此处的警示指通过显示或语音方式提示；此处的报警指通过移动网络向地面服务器发送报警信息，出现重要安全事件时向设定的责任人发送报警短信。

4.车载设备监测到安全事件时，警示报警的同时会向视频监测装置发送照片抓拍指令，视频监测装置将抓拍的照片回传车载设备，由车载设备实时向地面服务器发送。

5.所有监测信息经车载设备打包处理后通过移动网络向地面服务器发送。

如图4所示，线路信息预警工作原理如下：

1.车载设备从GYK、GMS获取工务机械车当前位置信息，包括当前运行交路、线路、支线、公里标、上下行、前方到站及GPS定位信息。

2.车载设备依据车辆当前位置信息、运行线路、运行方向等信息，分析地面基本数据当前及前方特殊地理信息，包括桥梁、隧道、道口、弯道、大坡、防洪点等。

3.当车辆接近或到达上述特殊地段时，按照设定警示策略以显示及语音方式提醒司机注意行车安全。

如图5所示，远程考勤管理工作原理及业务流程如下：

1.司乘人员在车载设备进行远程出勤退勤。

2.司乘人员用手指按压显示终端指纹仪，指纹仪采集指纹特征数据。

3.车载设备将司乘人员指纹特征数据与指纹库数据模板进行逐一比对，查找匹配的指纹。

4.如找到匹配的指纹进入下一步，如未找到则提示重新指纹验证。

5.指纹鉴别成功后开始酒精测试环节，司乘人员对酒精测试仪吹气。

6.当吹气完成后，如吹气有效，车载设备向视频监控设备发送照片抓拍指令，并进入下一步；如吹气无效提示重新吹气验证。

7.酒精测试仪进行酒精含量分析，如酒精含量不符合规定，车载设备发出报警信息。此处的报警信息包括本地提示及远程报警。

8.车载设备将指纹验证、酒精测试及抓拍的照片打包发送到地面服务系统，完成司乘人员的考勤操作。

9.地面管理人员可通过地面管理终端及时查看人员考勤信息。

如图6所示，工务机械车远程监测工作原理及业务流程如下：

1.地面服务器接收车载设备发送的监测数据信息，实时分析并写数据库保存。

2.管理人员通过用户身份验证后进入地面管理终端远程监测页面。此处的用户身份验证包括USBKEY验证及密码验证等验证方式。

3.管理终端从地面服务器获取监测数据。

4.管理终端提供监测数据列表、监测数据图形化显示及地图页面显示等方式动态显示监测数据信息。

5.当监测到报警信息时，监测页面弹出报警信息提示窗，管理人员对报警信息进行处理后弹出窗消失。

如图7所示，工务机械车远程维护工作原理及业务流程如下：

1.管理人员通过用户身份验证后进入地面管理终端远程维护页面。此处的用户身份验证包括USBKEY验证及密码验证等验证方式。

2.远程维护主要包括运行揭示数据管理及设备维护数据发布，此处以运行揭示管理为例。

3.管理人员进入运行揭示数据管理页面，准备需远程运用的运行揭示数据，该数据包括运行揭示数据文件及运行揭示调度命令文件。

4.运行揭示数据打包加密后上传到地面服务器，供车载设备下载。

5.运行揭示数据上传后，需制订运用计划，该计划内容包括：车辆编号，数据包名称、大小、校验码，数据启用时间等。

6.运用计划经复核后进行发布。此处的发布指把计划信息保存到地面服务器数据库，并向车载设备发送通知信息。

7.车载设备从地面服务器获取运用计划及运行揭示数据包，进入车载设备运行揭示数据运用流程。

8.管理人员在管理终端查询查看车载设备运行揭示数据运用情况，当车载设备完成揭示数据运用后进行销号。

9.设备维护数据发布与上述流程相同，工务机械车远程维护业务按照以上流程形成管理闭环。

如图8所示，车载设备运行揭示数据运用工作原理及业务流程如下：

1.车载设备在开机是或收到计划通知时从地面服务器获取运用计划及运行揭示数据包。

2.车载设备对数据包进行拆包解密为运行揭示数据文件及运行揭示调度命令文件，并以显示及语音提示方式提醒司机。

3.司机在车载设备启动打印程序，打印运行揭示调度命令。

4.车载设备提供运行揭示数据文件解析查看功能，司机通过显示终端查看运行揭示数据内容。

5.司机比较运行揭示数据与运行揭示调度命令内容，对运行揭示数据进行复核，如复核通过，进入下一步；如复核未通过，车载设备通过移动网络将结果反馈到地面服务器。

6.司机通过车载设备显示终端按键签收运行揭示数据，签收信息及时通过移动网络反馈到地面服务器。

7.运行揭示数据导入GYK，GYK读取该数据并运用。此处的导入指以移动存储介质拷贝方式人工导入或通过车载设备与GYK的通信接口自动导入。

8.GYK读取并运用运行揭示数据后向车载设备发送运用相关信息，车载设备监测该信息，并将运用情况同步向地面服务器传送。

如图9所示，工务机械车远程运用系统信息推送的工作原理及业务流程如下：

1.管理人员登录管理终端，进入公告信息发送页面，或进入地图页面选择对应的车辆发布公告信息。

2.管理人员通过管理终端发布公告信息后，公告信息保存在地面服务器数据库，保存到数据库的公告信息包括公告内容、是否广播信息、是否需要签收标记、发送时间及发送周期等字段。地面服务器根据公告信息类别及参数，采用不同策略向车载设备发送。

3.车载设备接收到公告信息后及时在显示终端以显示及语音方式提醒。对需要签收的信息，车载设备自动向地面服务器发送签收信息，地面服务器如未收到签收信息视为信息丢失，并以一定周期循环发送，直到车载设备签收。

4.收到的公告信息如未阅读，显示终端以语音方式定时提醒。

5.管理人员登录管理终端查看公告信息发送及签收情况。

如表1的通信接口安全保护矩阵所示，本发明采用安全通信接口技术，确保数据通信安全，具体措施如下：

表1

1.所有数据帧都提供序列号，该序列号在打包发送时自动增长，接收方根据数据帧序列号的连续情况及序列号大小，防范数据在传输过程中可能出现的重复、删除、插入以及重排序风险。

2.所有数据帧都包含时间戳，接收方根据数据帧内的时间信息，防范数据在传输过程中可能出现的重复、重排序风险，评估信息的延迟情况。

3.所有通信均采用应答机制，当超出规定时间未收到应答，视为信息丢失，进行数据重发，可有效防范信息延迟；应答信息里包含消息的验证信息(如CRC校验码)，根据该应答信息识别信息伪装、信息插入等传输风险。

4.所有数据帧均包含特定的身份信息，接收方根据身份信息识别数据伪装、数据插入等传输风险。

5.数据帧内包含唯一的源地址/目标地址信息，可有效识别消息来自何处，去到何处，防范数据伪装、数据插入等传输风险。

6.数据帧内包含对数据进行计算后的安全码(如CRC校验码)，可有效识别数据的有效性，防范数据毁坏风险。

7.所有数据均采用加密传输，通过会话密匙及对等实体验证技术，防范数据伪装及毁坏风险。

如图10所示，本发明采用会话密匙机制，通过对等实体验证方式建立安全连接，提供安全层数据传输服务。会话密匙产生及对等实体验证过程如下：

主叫方产生一个64位的随机数RA，由RA生成消息AU1并发送给被叫方。

被叫方产生一个64位的随机数RB，RA、RB和认证密匙KAB共同生成会话密匙KS，由KS生成AU2并回复给主叫方。此处的认证密匙是通信双方事先约定的私有密匙。

主叫方收到被叫方AU2后，提取出RB，RA、RB和认证密匙KAB共同生成会话密匙KS，用KS验证AU2。

主叫方用KS生成消息AU3，发送给被叫方，被叫方用KS验证AU3，从而完成会话密匙的产生及对等实体认证。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种工务机械车远程运用系统，其特征是，包括地面服务器(1)、地面管理终端(2)和设于各个工务机械车上的车载设备(3)；每个车载设备均包括车载主机(31)、设于车载主机上的无线传输模块和人机操作终端(32)，每个工务机械车上均设有一组安全监测设备，每个车载主机均与对应的无线传输模块、人机操作终端和安全监测设备连接，各个无线传输模块均通过移动网络与地面服务器连接，所述人机操作终端包括显示器、打印机、报警器、酒精测试仪和指纹仪，显示器上设有人机交互接口，地面管理终端通过铁路局域网或互联网连接地面服务器。

2.根据权利要求1所述的工务机械车远程运用系统，其特征是，所述地面服务器包括通信服务器(11)、数据服务器(12)和应用服务器(13)，通信服务器用于车地数据的接收与转发，数据服务器用于数据的分析与存储，应用服务器用于为车载设备、地面管理终端提供系统功能应用服务。

3.根据权利要求1所述的工务机械车远程运用系统，其特征是，所述车载主机上设有监测数据采集功能模块和安全分析预警功能模块；所述地面管理终端上设有远程运用监测功能模块、远程运用维护功能模块、信息远程推送功能模块和远程考勤管理功能模块。

4.根据权利要求1所述的工务机械车远程运用系统，其特征是，每组安全监测设备均包括轨道车运行控制设备、轨道车远程维护监测设备、轨道车轴温监测装置、轨道车视频监测装置和机车综合无线通信设备。

5.一种适用于权利要求1所述的工务机械车远程运用系统的实现方法，其特征是，包括双无线模块自动切换流程、安全警示报警流程、线路信息预警流程、远程考勤管理流程、运行揭示数据签收复核流程、远程运用监测流程、远程运用维护流程和信息远程推送流程；

(5-1)所述安全警示报警流程包括如下步骤：

每个车载主机从对应的工务机械车所设的安全监测设备获取监测及报警数据信息；

车载主机实时进行司机操纵分析、设备质量分析、安全事件分析；车载主机监测到司机不规范操作、设备故障时，启动警示器报警；

当车载主机监测到安全事件时，启动警示器报警并向视频监测装置发送照片抓拍指令，车载设备的视频监测装置将抓拍的照片回传车载主机，无线传输模块实时向地面服务器发送抓拍的照片；

所有监测信息经车载主机打包处理后，无线传输模块通过移动网络向地面服务器发送；

(5-2)所述线路信息预警流程包括如下步骤：

车载主机获取工务机械车当前位置信息，当前位置信息包括当前运行交路、线路、支线、公里标、上下行、前方到站及GPS定位信息；

车载主机依据车辆当前位置信息、运行线路、运行方向，分析地面基本数据当前及前方特殊地理信息，包括桥梁、隧道、道口、弯道、大坡、防洪点；

当车辆接近或到达上述特殊地段时，按照预设的警示策略以显示及语音方式提醒司机注意行车安全。

6.根据权利要求5所述的工务机械车远程运用系统的实现方法，其特征是，所述远程考勤管理流程包括如下步骤：

工务机械车司乘人员用手指按压指纹仪，指纹仪通过指纹比对完成司乘人员身份识别；

车载主机启动饮酒测试，酒精测试仪对司乘人员呼出气体的酒精含量进行测试；如酒精含量不符合规定，车载主机控制报警器发出报警信息；

司乘人员调用监测设备在考勤过程中拍摄的视频录像，并抓取吹气瞬间照片；

车载主机控制无线传输模块发送指纹验证、饮酒测试和现场照片；

管理人员通过地面管理终端实时查看司乘人员考勤信息。

7.根据权利要求5所述的工务机械车远程运用系统的实现方法，其特征是，所述运行揭示数据签收复核流程包括如下步骤：

车载主机从地面服务器接收最新运行揭示数据包，运行揭示数据包包括运行揭示调度命令及运行揭示数据文件；

当车载主机收到最新运行揭示数据包时，人机操作终端语音提示司乘人员进行签收确认；

车载主机收到的运行揭示数据包采用加密压缩方式传输，车载主机收到数据包后自动进行解密解压；

司乘人员通过打印机打印运行揭示调度命令；

司乘人员通过显示器查看运行揭示数据文件内容，并与打印的运行揭示调度命令进行比对复核，复核结果由无线传输模块通过移动网络向地面服务器及时反馈。

8.根据权利要求5所述的工务机械车远程运用系统的实现方法，其特征是，所述信息远程推送流程包括如下步骤：

管理人员进入地面管理终端的公告信息页面，或在电子地图页面点击车辆图标鼠标右键选择消息发布菜单；

编辑所需推送的消息，设置相应参数后发送；

车载主机接收地面管理终端推送的信息并提示阅读；

管理人员在地面管理终端查看跟踪消息发送及签收情况。

9.根据权利要求5所述的工务机械车远程运用系统的实现方法，其特征是，所述远程运用监测具体流程包括如下步骤：

车载主机实时将工务机械车监测数据发送到地面服务器，地面服务器对监测数据实时分析保存并提供查询服务；

管理人员通过地面管理终端登录地面服务器；

管理人员进入地面管理终端监测信息查看页面，实时查看工务机械车远程监测信息；管理终端提供监测数据列表、监测数据图形化显示及地图页面显示等方式动态显示监测数据信息；

当监测到报警信息时，监测页面弹出报警窗口，提示管理人员对报警事件进行处理；

管理人员通过管理终端电子地图页面查看工务机械车实时位置、在线情况；点击车辆图标查看车辆最新状态信息。

10.根据权利要求5所述的工务机械车远程运用系统的实现方法，其特征是，所述远程运用维护流程包括如下步骤：

远程运用维护包括下达运行揭示数据和发布设备维护数据；管理人员进入地面管理终端运行揭示数据管理页面，选择需下达运行揭示数据的车辆，填写运行揭示数据运用计划单，上传运行揭示数据包到地面服务器；

管理人员进入地面管理终端设备维护数据管理页面发布设备维护数据，流程与下达运行揭示数据一致；

车载主机从地面服务器接收运行揭示数据及设备维护数据包；

司乘人员对收到的运行揭示数据及设备维护数据进行签收，签收回执通过车载设备及时发送到地面服务器；

司乘人员通过车载设备人机操作终端对运行揭示数据进行复核，复核结果通过车载设备及时发送到地面服务器。

运行揭示数据及设备维护数据导入相应设备的运用情况通过车载设备及时发送到地面服务器；

管理人员通过地面管理终端实时跟踪远程运用维护签收、运用各环节执行情况，形成管理闭环。