基于STP系统及4G通信技术的运输信息传输系统研究

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计划情况，还是依赖纸质调车作业计划单，导致在调车作业过程中产生诸多不便和安全隐患。为了解决这个普遍存在的问题，本文主要阐述了一种新型调车作业运输信息传输系统，即在原有STP系统及4G通信技术基础上开发的供调车组人员使用的运输信息传输系统，该系统可实时播报当前作业计划单内容和显示作业机车位置，有效提高了调车作业效率，保障了人身安全。
关键词 无线调车机车信号和监控系统;调车计划;4G通信;APN;手持终端;DTU
随着无线调车机车信号和监控系统（简称STP系统）在全路和各地方铁路有调车作业车站的大范围使用，STP系统已解决了调车作业安全防护及作业单的车地传输及自动打印功能，为调车作业的安全和作业单车载打印提供了保障，同时在地面车站的车务终端及电务终端上可以查看机车的位置信息和作业情况，在机车的LKJ显示器上也可以显示当前机车的具体位置、前方信号状态及作业单内容。但是由于调车作业的复杂性，调车计划变化，作业时间和机车实际行驶路线都有不确定性，然而在整个调车作业过程中调车组人员实际是最需要了解和掌握当前机车作业单的执行和变更情况及机车当前位置及速度、前方信号等信息，以提高调车作业的效率和人员自身的安全性;然而目前还未有一种能给调车组人员即提供机车速度、位置、前方信号等信息又能提供当前作业单显示及当前勾执行情况的手持设备和信息传输系统。
为了解决调车组人员无法实时掌控当前进行调车作业机车位置和作业单执行情况，本文阐述了一种基于STP系统及4G通信技术的运输信息传输系统方案。该方案基于STP系统基础上采用4G通信技术来构建一套以地面信息服务器为中心，以移动手持终端为末端用户，使用目前安全性较高的基于专用APN的4G通信技术的一套调车作业运输信息传输系统，以解决目前车站调车组人员的遇到的问题，提高调车作业的效率和进一步保障人员自身的安全。
1  调车作业运输传输系统结构
STP系统目前在车站都设有车务终端，车务终端软件具备调车计划、调度计划等信息编辑功能，且能接收显示车载发送的当前机车位置和运行状态信息，在原有车务终端基础上外加4G无线通信模块（以下简称DTU），DTU安装有APN专用物联卡，并通过运营商的APN专线接入到中心信息处理服务器。中心信息处理服务器可以作为查看终端接收车务终端发送的作业单信息和车站站场码位信息、在线监控机车状态信息。中心信息处理服务器将接收到的信息按照车站及所控机车进行存储分类，并根据调车组人员的手持终端发送的所在车站申请信息将本站的调车作业计划、站场码位信息、所监控的机车信息转发给手持终端设备。调车组人员可根据当前作业机车选择对应的机车，以显示当前机车的运行状态数据和当前作业的调车作业计划单。同时调车组长还可以在手持终端上进行操作进行调车作业计划的修改和确认当前勾，并将修改后的作业单发送给其他调车组人员的手持终端上和转发给车站的车务终端。
整个系统的通信采用基于专用APN的4G通信，中心信息处理服务器端通过运营商提供的APN专线接入，在车务终端的DTU和调车组人员的手持终端上安装有对应运营商的绑定专用APN的物联卡，以实现调车组人员的手持终端与中心信息处理服务器之间以及车站车务终端与中心信息处理服务器之间的安全通信[1]。
系统网络通信架构图如图1：
整个系统分为地面中心设备、移动端手持终端及车站设备。手持设备及车站车务终端与中心通信都是基于4G通信技术，同时采用APN专网接入，专用APN采用了GRE、L2TP、IPSec等技术，提高了网络通信的可靠性、安全性及可管理性。
由于大部分STP 车站本身与路局、站段中心没有有线网络通道，单独架设光纤通道成本较高，因此我们统一选用灵活的4G通信方案，在车站的车务终端外加一个DTU模块，车务终端与DTU采用网络通信，然后再通过DTU模块与中心的信息处理服务器进行数据交互;调车组人员的手持终端也是通过专用加密物联卡与中心的信处理服务器进行数据交互。这种通信方式即灵活、又保证数据传输的安全性。
2  运输传输系统功能描述
2.1 调车作业计划显示和变更
（1）STP车务终端
STP车务终端用于编辑并发送作业单，STP车务终端与DTU相连接，编辑好的作业单通过网口发送至DTU，DTU将接收到的数据转发到中心信息处理服务器。
（2）手持终端
手持终端将接收到的所有作业单信息信息通过手持终端软件显示如下：每个作业单包括调车单号、调车机（机车类型和机车号）、日期及作业时间段。调车组人员可根据作业单颜色区分当前正在作业的作业单，未作业的作业单及已经作业过的作业单，并可实时查看和操作对应的作业单。
选择当前作业单后，可查看作业单具体每一个勾内容及状态，已作业勾、当前勾及未作业勾都以不同颜色来区分，并具备语音播报功能;当当前勾发生变化时可自动播报当前勾的内容，以语音的方式告知调车组人员。调车组组长也可修改作业单内容，并将修改的作业单发送给其他调车组人员和本站的车务终端。单个作业单内容显示见图2[2]。
2.2 机车运行状态及位置显示
调车组人员在手持终端上选择所在车站和对应机车后，可显示当前车站的站场图形，并可根据选择的机车显示当前STP监控机车的机车状态信息，状态信息包括：机车号、前方信号机名称、前方距离、当前速度、当前限速、行驶方向和列车长度信息。机车运行状态显示界面如图3所示。
调车组人员可结合自身所在位置和机车的位置对后续调车作业做出最佳措施，有助于提高调车作业安全和效率。
2.3 数据维护和管理功能
中心信息处理服务具有数据转发和存储功能，将中间数据进行存储;维护终端可实时查看历史存储数据，并对存储的数据进行管理查看，可灵活根据车站号和机车号及时间进行历史数据的查看。维护终端还具备对整个系统运行情况的监视和故障报警提示功能，可实时显示整个系统接口的状态，以方便用户进行系统维护[3]。
3  应用展望
整套方案设计基于专用APN的4G通信技术和现有的STP系统，具有配置灵活、接口简单、功能全面、成本低，数据传输安全可靠等特点。使用本套系统后可有助于调车组人员在复杂的调车作业过程中实时掌握当前作业机车位置及作业单执行情况，对有变化的调车作业可实时进行修改并反馈给其他调车组成员和STP系统，有助于提升整体调车作业的效率和安全性，并进一步提升STP系统对调车作业单的使用的准确性，提高了整体调车作业安全防护功能。
参考文献
[1] 中国铁路总公司.铁总运E20141182号无线调车机车信号和监控系统暂行技术规[S].北京：中国标准出版社，2014.
[2] 于劭鹏.港口铁路调车作业计划无线传输系统的应用[J].港口科技，2014，（6）：2-4.
[3] 彭登科.淺析4G移动通信在铁路信息传输中的应用[J].数字通信世界，2016，（12）：41.