關(guān)于車(chē)輛信息上傳改用PIDS車(chē)地無(wú)線(xiàn)通道的研究

一、引言

目前，廣州地鐵各控制中心能實(shí)現對車(chē)輛內部的視頻監控、向列車(chē)發(fā)布信息等基本功能。而根據原設計，對于運行列車(chē)的各種車(chē)輛信息上傳，必須經(jīng)由專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)數據車(chē)載臺匯總至控制中心的專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)集群主站設備，再通過(guò)數傳控制臺以及約定的接口轉交至主控系統，以供車(chē)輛相關(guān)維護人員使用。

但由于車(chē)輛信息數據量較多，且受專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)數據車(chē)載臺的傳輸通道帶寬限制，導致暫不能實(shí)時(shí)上傳運行中的車(chē)輛的一些重要信息，如車(chē)輛狀態(tài)信息、與乘客相關(guān)設施動(dòng)作信息、列車(chē)故障信息等內容。這些信息一方面有助于調度人員了解車(chē)輛狀態(tài)、組織列車(chē)運行、組織車(chē)站上下車(chē)客流等，另一方面也能為車(chē)輛維修提供一定幫助和指導。

本文將做以下研究，將車(chē)輛信息改由乘客信息顯示系統(英文簡(jiǎn)稱(chēng)PIDS,下文稱(chēng)PIDS)車(chē)地無(wú)線(xiàn)通道上傳至控制中心。

二、現階段車(chē)輛信息上傳方式

1.車(chē)輛信息

車(chē)輛信息主要指能夠反映列車(chē)運行過(guò)程中各種狀態(tài)、性能、故障等情況的數據。由于列車(chē)是移動(dòng)運行的，該數據可通過(guò)指定無(wú)線(xiàn)通道上傳至控制中心，供相關(guān)監控及維護人員使用。

車(chē)輛信息主要分一類(lèi)、二類(lèi)、三類(lèi)信息三種。其中一二類(lèi)主要為列車(chē)狀態(tài)信息，數據量較小。

車(chē)輛三類(lèi)信息作為一類(lèi)和二類(lèi)信息的擴展和補充，包含大量信息，主要包括故障記錄、監控數據和環(huán)境數據，可為車(chē)輛段維修人員及時(shí)鑒別故障特性和發(fā)現潛在故障提供支持和幫助，以便維修人員計劃維修活動(dòng)、決定回段列車(chē)停放位置及決定參與處理故障的人員配備。若只通過(guò)數據量較少的一、二類(lèi)故障信息進(jìn)行大致判斷，將影響故障分析的準確性和及時(shí)性。

三類(lèi)信息上傳的實(shí)現可以提高正線(xiàn)故障判定準確性以及維修管理作業(yè)效率，需要實(shí)時(shí)傳送回控制中心進(jìn)行故障數據分析。因此，它屬于重要的車(chē)輛信息類(lèi)型。

2.現階段車(chē)輛信息上傳方式

根據原設計，現階段廣州地鐵對于運行列車(chē)的各種車(chē)輛信息上傳，采用的是利用專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)集群通信傳輸通道進(jìn)行透明傳輸。其原理圖如圖1所示。

從圖1可以看出，車(chē)輛信息經(jīng)車(chē)輛系統通過(guò)RS422串口發(fā)往數據車(chē)載電臺，數據車(chē)載電臺再通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信方式將數據通過(guò)專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)集群基站上傳至控制中心主站設備，最后經(jīng)由數傳控制臺以及約定的接口轉交至主控系統并顯示，以供相關(guān)監控及維護人員使用。

同時(shí)，也可以看到，在列車(chē)與主控系統中間的所有設備僅為透明傳輸通道，對車(chē)輛信息的內容不做任何修改。傳輸通道的帶寬直接影響著(zhù)車(chē)輛將信息上傳至控制中心的效率。

三、現階段存在問(wèn)題

1.車(chē)輛信息數據量大

車(chē)輛在正常運行情況下，一般產(chǎn)生一二類(lèi)信息，該類(lèi)信息數據量相對較小。一旦列車(chē)發(fā)生故障(車(chē)門(mén)、車(chē)鉤、轉向架、牽引、供電、供風(fēng)、制動(dòng)、輔助逆變器、空調等故障)，將會(huì )產(chǎn)生大量三類(lèi)故障告警信息，該類(lèi)信息數據量基本以MB計。

2.傳輸通道帶寬過(guò)窄

數據車(chē)載電臺的緩存僅為1KB,RS422串口傳輸速率最大為19.2kbps.

在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中發(fā)現，一、二類(lèi)報警信息由于數據量不大，通過(guò)專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)傳輸通道可以實(shí)時(shí)上傳。

對于以MB級計算的三類(lèi)信息，由于信息量太大，數據車(chē)載電臺僅能供1K字節傳輸帶寬，信息傳輸和數據還原存在較大的瓶頸。

3.占用專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)集群通信信道資源

廣州地鐵專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)集群系統的基站設備一般配置2個(gè)收發(fā)信道機，每個(gè)收發(fā)信道機配有4個(gè)信道，共8個(gè)信道。其中第1個(gè)信道為控制信道，其余7個(gè)信道可根據需要指配為語(yǔ)音信道或數據信道。專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)集群通信系統的一個(gè)重要應用即為給地鐵線(xiàn)網(wǎng)內行車(chē)調度安全提供一套可靠、實(shí)時(shí)的語(yǔ)音調度指揮輔助設備。因此，為保障正常的列車(chē)運營(yíng)及調度指揮，需充分保證語(yǔ)音信道的需求。

通過(guò)專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)集群系統的通道進(jìn)行透明上傳車(chē)輛信息時(shí)，無(wú)線(xiàn)基站必須分配一個(gè)信道資源用于數據通信，使得可用于語(yǔ)音通信的信道將相對減少。將可能導致無(wú)線(xiàn)信道不夠指配給需要使用語(yǔ)音通話(huà)(特別是司機和調度之間的語(yǔ)音通話(huà))的無(wú)線(xiàn)用戶(hù)而導致無(wú)法使用語(yǔ)音通話(huà)的情況。

4.控制中心無(wú)法即時(shí)獲取車(chē)輛故障信息

在列車(chē)出現故障的情況下，由于產(chǎn)生的大量故障信息未能及時(shí)有效的傳遞至控制中心，車(chē)輛相關(guān)維修技術(shù)人員無(wú)法及時(shí)獲取現場(chǎng)故障情況以助指導現場(chǎng)故障處理人進(jìn)行相應應急處理。這將可能因導致列車(chē)故障處理不及時(shí)從而影響客運疏導，給運營(yíng)工作和公司形象帶來(lái)較大負面影響。四、車(chē)輛信息改用PIDS車(chē)地無(wú)線(xiàn)通道

上傳1.列車(chē)車(chē)地無(wú)線(xiàn)通信通道

在城市軌道交通行業(yè)，列車(chē)車(chē)地無(wú)線(xiàn)通信的通道大體可分以下幾種：專(zhuān)用集群調度系統車(chē)地無(wú)線(xiàn)通道、民用通信車(chē)地無(wú)線(xiàn)通道、PIDS車(chē)地無(wú)線(xiàn)通道以及信號系統車(chē)地無(wú)線(xiàn)通道。

民用通信車(chē)地無(wú)線(xiàn)通道屬運營(yíng)商管轄，使用時(shí)需增加額外的高額費用。信號系統車(chē)地無(wú)線(xiàn)通道為信號系統設備專(zhuān)用，不適合兼做它用。PIDS車(chē)地無(wú)線(xiàn)通道多數為地鐵組建及維護。

2.PIDS車(chē)地無(wú)線(xiàn)通道

PIDS車(chē)地無(wú)線(xiàn)通道采用WIFI接入AP設備的方式。根據相關(guān)技術(shù)指標要求，有效平均帶寬應不低于10Mbps.其原理如圖2所示。

從圖2可以看到，PIDS車(chē)地無(wú)線(xiàn)通道也提供了一個(gè)可以連通列車(chē)以及控制中心的透明傳輸通道。只需通過(guò)增加PIDS與車(chē)輛以及主控系統相關(guān)接口，即可改用PIDS車(chē)地無(wú)線(xiàn)通道建立。

五、增加PIDS與車(chē)輛及主控系統接口(見(jiàn)表1)

六、兩種方式的比較

車(chē)輛信息經(jīng)由專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)車(chē)地通道以及PIDS無(wú)線(xiàn)車(chē)地通道進(jìn)行上傳至控制中心的相關(guān)比較，主要可以從表2所示幾點(diǎn)項目進(jìn)行。

從表2的比較可以明顯看出，車(chē)輛信息改由PIDS車(chē)地無(wú)線(xiàn)通道進(jìn)行上傳具有較強操作性，可解決目前遇到的車(chē)輛信息數據量過(guò)大，傳輸通道帶寬過(guò)窄問(wèn)題。

七、結束語(yǔ)

專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)集群通信系統是地鐵行車(chē)調度指揮的重要系統，主要為行車(chē)調度員及司機的語(yǔ)音通信提供保障。車(chē)輛信息是列車(chē)各種實(shí)時(shí)狀態(tài)及故障情況的集中反映，為控制中心相關(guān)監控及維護技術(shù)人員參與列車(chē)故障處理提供了重要的輔助判斷信息。但由于專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)車(chē)地通道無(wú)法滿(mǎn)足需求，經(jīng)過(guò)研究比較發(fā)現，改用PIDS車(chē)地無(wú)線(xiàn)通道不僅可替代專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)車(chē)地通道實(shí)現車(chē)輛信息上傳至控制中心的功能，而且還更優(yōu)于專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)車(chē)地通道。