車載通信設(shè)備動態(tài)運用管理系統(tǒng)方案研究

毛梨華

鐵路車載通信設(shè)備安裝在動車組、機車和自輪運轉(zhuǎn)設(shè)備上，是鐵路行車安全保障的重要基礎(chǔ)設(shè)施。主要有機車綜合無線通信設(shè)備 (CIR)、通用式機車電臺列車防護(hù)報警設(shè)備 (LBJ)和列尾司機控制設(shè)備等。做好車載通信設(shè)備的運用維護(hù)管理，是通信部門的重要任務(wù)。由于車載通信設(shè)備隨車安裝、運用，其運用狀態(tài)及設(shè)備管理與動車組、機車的運行交路和修程等密切相關(guān)，動態(tài)特性給運維管理帶來較大困難，需要通過先進(jìn)的養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)，來提升車載通信設(shè)備運用質(zhì)量和管理水平。

1 現(xiàn)狀及問題

傳統(tǒng)車載通信設(shè)備主要是無線列調(diào)機車電臺，設(shè)備組成簡單，承載業(yè)務(wù)單一，機車交路一般在本鐵路局管內(nèi)進(jìn)行運用，為了動態(tài)掌握機車電臺運用信息，維護(hù)單位使用“機車電臺運用揭示牌”進(jìn)行運用管理，基本能夠滿足運用管理要求。隨著鐵路無線技術(shù)發(fā)展，GSM-R、CIR、客列尾、貨列尾、列車接近預(yù)警、列車防護(hù)報警等新技術(shù)、新設(shè)備、新業(yè)務(wù)的大量應(yīng)用，車載通信設(shè)備的裝備數(shù)量快速增長。以南昌鐵路局為例，全局1274臺機車、58列動車組和323臺自輪運轉(zhuǎn)設(shè)備均加裝了CIR設(shè)備，投入使用的CIR設(shè)備近2000臺。CIR設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，承載業(yè)務(wù)多，是當(dāng)前鐵路最主要的車載通信設(shè)備，其關(guān)鍵組成部件達(dá)10余種，有主控單元、G網(wǎng)語音和數(shù)據(jù)單元、450MHz列調(diào)單元、防護(hù)報警單元 (LBJ)、操作顯示終端(MMI)、存儲記錄單元、合路器和多頻段天線等。

目前車載通信設(shè)備運維管理中存在的主要問題：①傳統(tǒng)車載通信設(shè)備動態(tài)運用揭示牌更新不及時，數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，與實際運用存在較大偏差;②設(shè)備或板件故障修復(fù)后，難以換回至原車使用，定機、定臺 (板件)實現(xiàn)困難;③設(shè)備軟硬件版本靠人工臺賬記錄，管理手段落后;④機車、動車組頻繁調(diào)整配屬，車載通信設(shè)備隨車調(diào)整配屬，車載通信設(shè)備的技術(shù)履歷管理困難;⑤現(xiàn)場無線檢測作業(yè)與無線檢修作業(yè)之間檢修信息未能實現(xiàn)共享，信息交互困難，同時對車載無線設(shè)備的故障或狀態(tài)跟蹤困難;⑥設(shè)備到期按整機報廢處理，管理粗放，部分未到使用壽命的板件也一并報廢，整機和關(guān)鍵部件的使用壽命不能按實際壽命區(qū)別管理，造成投資浪費。

隨著機車交路不斷延長，車載通信設(shè)備的運用管理和動態(tài)質(zhì)量依靠傳統(tǒng)的管理手段和模式，難以實現(xiàn)設(shè)備的精細(xì)化管理。

2 解決方案

采用物聯(lián)網(wǎng)、計算機網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、無線局域網(wǎng)、RFID、條形碼、數(shù)據(jù)庫等現(xiàn)有成熟技術(shù)，結(jié)合車載通信設(shè)備出入庫自動檢測系統(tǒng)平臺及既有運維管理模式，構(gòu)建車載通信設(shè)備動態(tài)運用管理系統(tǒng)，解決無線車載通信設(shè)備運維管理過程中存在的主要難題，實現(xiàn)設(shè)備整機和關(guān)鍵部件的智能化、精細(xì)化、壽命化、定機定臺(板件)管理目標(biāo)，最終達(dá)到充分挖掘設(shè)備潛力，降低設(shè)備更新改造成本。

車載通信設(shè)備的動態(tài)運用管理系統(tǒng)主要包括后臺數(shù)據(jù)庫處理服務(wù)器、現(xiàn)場客戶終端、現(xiàn)場手持終端和RFID掃描檢測設(shè)備等，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

系統(tǒng)采用B/S與C/S混合工作模式，在鐵路局 (或通信段)設(shè)置服務(wù)器，鐵路局、通信段、車間、工區(qū)用戶按分層分權(quán)管理，分配操作權(quán)限，操作相關(guān)功能模塊。系統(tǒng)功能模塊如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能模塊示意圖

系統(tǒng)界面簡潔、操作簡便，符合現(xiàn)場快捷要求，盡量在無輸入或較少輸入的情況下，完成數(shù)據(jù)采集、記錄、上傳，系統(tǒng)關(guān)聯(lián)、分析、統(tǒng)計現(xiàn)場碎片化作業(yè)行為和內(nèi)容，實現(xiàn)設(shè)備維護(hù)管理、運用管理等生產(chǎn)過程控制，充分體現(xiàn)自動化、網(wǎng)絡(luò)化的管理模式。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

3 系統(tǒng)功能

3.1 設(shè)備基礎(chǔ)臺賬管理

針對機車、CIR主機、LBJ、MMI，設(shè)置RFID身份識別標(biāo)簽;針對主控板、語音模塊、數(shù)據(jù)模塊、GIS單元等板件，設(shè)置身份識別條形碼;人工輸入軟、硬件版本信息數(shù)據(jù)，以無線出入庫檢測點為最小管理單元，將各出入庫檢測點管理范圍內(nèi)的運用設(shè)備、備品備件等設(shè)備的基礎(chǔ)信息、狀態(tài)信息錄入或?qū)胂到y(tǒng)服務(wù)器，形成全局的無線車載設(shè)備基礎(chǔ)臺賬。

條件具備情況下，無線出入庫自動檢測系統(tǒng)和動態(tài)運用管理系統(tǒng)之間開放數(shù)據(jù)交互接口，無線出入庫檢測系統(tǒng)可獲取歸屬該出入庫檢測點的相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，動態(tài)運用管理系統(tǒng)可獲取出入庫自動檢測系統(tǒng)檢測結(jié)果、質(zhì)量分析等相關(guān)數(shù)據(jù)。

3.2 電子無線車載設(shè)備動態(tài)運用揭示牌

現(xiàn)場操作終端使用專用賬戶登錄后，彈出電子揭示牌，揭示牌信息根據(jù)權(quán)限從數(shù)據(jù)服務(wù)器提取與出入庫檢測點配屬相對應(yīng)的設(shè)備信息，定期刷新。揭示牌分三個功能區(qū)：①當(dāng)前機車入庫到達(dá)信息;②設(shè)備運用揭示，一般情況顯示機車型號、機車號、設(shè)備廠家、設(shè)備型號、設(shè)備編號等，當(dāng)鼠標(biāo)移動至該機車時，彈出懸停窗進(jìn)一步顯示主機設(shè)備、軟硬件版本等詳細(xì)信息;③該出入庫檢測點的備品備件、故障修設(shè)備等信息。

3.3 機車入庫到達(dá)提示

在機車入庫咽喉位置設(shè)置RFID讀取設(shè)備，當(dāng)機車入庫時，自動讀取機車上RFID卡片并反饋至后臺，系統(tǒng)將機車的到達(dá)信息及搭載的無線設(shè)備信息推送到無線出入庫檢測點現(xiàn)場操作終端，例如顯示：2014年7月21日7：37 HXD3C-0037機車入庫，CIR廠家世紀(jì)東方，WTTJ-I。另外，根據(jù)實際情況提示前期故障修的設(shè)備 (板件)是否需要執(zhí)行歸位操作，供作業(yè)人員參考。

3.4 板件級動態(tài)運用管理

車載通信設(shè)備或板件因故障等原因需倒換時，或設(shè)備或板件入所修 (含返廠修)時，使用現(xiàn)場手持終端掃描RFID或條形碼并選取相應(yīng)操作即可完成。

設(shè)備 (板件)的狀態(tài)、位置發(fā)生變化時，手持終端將相關(guān)信息進(jìn)行記錄并上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器。

根據(jù)系統(tǒng)記錄運用日志信息，當(dāng)維修板件位置信息已經(jīng)到達(dá)對應(yīng)無線出入檢測點時，系統(tǒng)根據(jù)機車入庫到達(dá)信息，判斷并聲光提示在出入庫檢測點進(jìn)行設(shè)備 (板件)歸位操作。

現(xiàn)場對設(shè)備 (板件)進(jìn)行故障倒換時，輸入故障現(xiàn)象等信息 (為了減少輸入繁瑣，可預(yù)制常用故障信息供選擇)，信息自動跟隨故障件至無線檢修所。無線檢修所對故障件進(jìn)行維修后，檢修記錄終身跟隨故障件，供各級技術(shù)人員查詢。

3.5 全壽命跟蹤管理

運用RFID及條形碼技術(shù)，結(jié)合手持終端的使用，系統(tǒng)對無線車載設(shè)備 (板件)從上道開始，至報廢或調(diào)撥出局，對其運用狀態(tài)發(fā)生變化的行為及原因進(jìn)行跟蹤，記錄運用日志。

系統(tǒng)可設(shè)置無線車載設(shè)備或板件使用壽命年限，根據(jù)上道時間自動計算到期時間，在運用揭示牌界面可根據(jù)要求自動提示到期剩余時間。系統(tǒng)還可設(shè)置運用日志組合查詢、智能分析功能，對設(shè)備運用情況自動進(jìn)行統(tǒng)計分析，對即將到更新改造周期或經(jīng)常使用不良的設(shè)備進(jìn)行智能分析、提示，也可人工手動定向查詢、分析，實現(xiàn)對設(shè)備全壽命動態(tài)跟蹤管理。

3.6 機車或設(shè)備調(diào)撥管理

機車或設(shè)備的調(diào)撥由通信段級管理人員發(fā)起，選擇機車或設(shè)備、輸入/導(dǎo)入調(diào)撥原因和依據(jù)，發(fā)起調(diào)撥程序。局內(nèi)調(diào)撥時，調(diào)出的出入庫檢測點在確認(rèn)機車下線并進(jìn)入整備狀態(tài)后，確認(rèn)調(diào)出，調(diào)入的出入庫檢測點在確認(rèn)機車到達(dá)后確認(rèn)調(diào)入，完成調(diào)撥工作。出局調(diào)撥時，調(diào)出出入庫檢測點在確認(rèn)機車下線并完成整備后確認(rèn)即可完成。

3.7 報廢管理

針對車載通信設(shè)備 (或板件)進(jìn)行報廢操作，報廢界面應(yīng)顯示設(shè)備的主要構(gòu)成，如CIR主機、LBJ、MMI、主控板、語音模塊、數(shù)據(jù)模塊、GIS單元等，以及上道時間、障礙信息。選擇已到報廢年限的部件進(jìn)行報廢操作，對于還未到報廢年限的部件進(jìn)行轉(zhuǎn)備品操作，可實現(xiàn)精細(xì)化管理，節(jié)約投資和成本，減少投資浪費。

3.8 軟硬件版本管理

車載設(shè)備或板件的軟、硬件版本及GIS數(shù)據(jù)版本發(fā)生變化時，可選擇軟硬件版本管理界面，采用人工手動操作方式進(jìn)行修改。具備條件時，可通過出入檢測系統(tǒng)或無線車載設(shè)備開放的數(shù)據(jù)接口，在出入庫檢測時，自動獲取并自動更新軟、硬件版本等相關(guān)信息。

3.9 履歷管理

根據(jù)總公司車載設(shè)備履歷簿管理要求，系統(tǒng)提取設(shè)備基礎(chǔ)臺賬信息、運用日志信息，自動生成實時履歷簿。

3.10 信息共享

各級用戶可根據(jù)權(quán)限查閱設(shè)備 (板件)全壽命范圍內(nèi)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、檢修記錄、運用日志等相關(guān)數(shù)據(jù)。如：無線檢修所可以查詢現(xiàn)場設(shè)備運用情況、機車入庫檢測記錄、設(shè)備故障現(xiàn)象、倒換原因、處理人員等信息;無線檢修工區(qū)可查詢設(shè)備(板件)的入所修測試記錄、狀態(tài)、檢修人員，上次機車入庫情況等信息;各級管理人員可根據(jù)需要進(jìn)行查詢。

技術(shù)管理文件、設(shè)備技術(shù)資料、作業(yè)指導(dǎo)書、故障案例、數(shù)據(jù)分析軟件、維護(hù)軟件、GIS數(shù)據(jù)、各次軟件升級補丁等資料的共享，通過發(fā)布、瀏覽、下載方式實現(xiàn)。充分利用辦公局域網(wǎng)覆蓋通信各管理環(huán)節(jié)，以及系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、檢修記錄、運用日志等，可根據(jù)不同管理需求進(jìn)行功能擴展。如：工作任務(wù)管理，具備任務(wù)下達(dá)通知、簽認(rèn)、閉環(huán)管理;年、月度檢修計劃及進(jìn)度管理;無線檢修所設(shè)備輪修過程管理及檢修記錄電子化;設(shè)備運用質(zhì)量報表統(tǒng)計、分析;故障、障礙登記簿管理等，最終實現(xiàn)無線車載設(shè)備維護(hù)管理無紙化。

4 系統(tǒng)構(gòu)建建議

物聯(lián)網(wǎng)、計算機網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、無線局域網(wǎng)、RFID、條形碼、數(shù)據(jù)庫等均為現(xiàn)有成熟技術(shù)，不存在技術(shù)上難點。

系統(tǒng)涉及面廣、作業(yè)環(huán)節(jié)較多，有專業(yè)交叉，管理較復(fù)雜，而且通信管理人員與系統(tǒng)開發(fā)人員彼此專業(yè)了解不夠，這些都對雙方參與人員的綜合素質(zhì)提出較高要求。通信管理人員要參與并協(xié)助系統(tǒng)開發(fā)人員充分了解車載通信設(shè)備維護(hù)管理體系及特點，現(xiàn)場作業(yè)流程和各環(huán)節(jié)要點，設(shè)備的編號規(guī)則，設(shè)備主要構(gòu)成、關(guān)聯(lián)關(guān)系;機務(wù)部門相關(guān)的機車管理體系及特點;通信與機務(wù)部門結(jié)合部的關(guān)聯(lián)關(guān)系;通信部門的需求等，這些需求對接清楚是系統(tǒng)構(gòu)建的一個難點，需要雙方充分交流。而且系統(tǒng)覆蓋全局，點多面廣，現(xiàn)場維修人員接受和使用信息系統(tǒng)的能力參差不齊，因此，現(xiàn)場維修人員與信息系統(tǒng)的銜接是否順利成為了構(gòu)建車載通信設(shè)備動態(tài)運用管理系統(tǒng)的又一個難點，需在系統(tǒng)啟用前，在試用期間對員工加強培訓(xùn)。

總之，構(gòu)建車載通信設(shè)備動態(tài)運用管理系統(tǒng)，可解決車載通信設(shè)備、運維管理過程中存在的主要難題，可實現(xiàn)設(shè)備整機和關(guān)鍵部件的智能化、精細(xì)化、壽命化、定機定臺 (板件)管理目標(biāo)，達(dá)到充分挖掘設(shè)備潛力、降低設(shè)備更新改造成本的目的。而數(shù)字化、集中化、自動化和網(wǎng)絡(luò)化及信息共享，提高了工作效率、工作質(zhì)量，為設(shè)備大修、更新改造、故障管理、技術(shù)維護(hù)等提供了有效支撐，也為各級管理維護(hù)人員提供設(shè)備動態(tài)運用信息，加強了對現(xiàn)場作業(yè)過程的控制，減少因管理或檢修人員工作不到位帶來的行車安全隱患。

［1］ 郭宏志.JAVA EE高級工程師I培訓(xùn)框架核心技術(shù)Struts，Hibernate，spring［M］.北京：北京賽迪電子出版社，2008.

［2］ 許毅，陳建軍.RFID原理與應(yīng)用［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2013.