動車組運行安全聯網監控系統總體架構設計

李 莉，史天運，賈志凱

（中國鐵道科學研究院，北京 100081）

鐵路信息技術

動車組運行安全聯網監控系統總體架構設計

李 莉，史天運，賈志凱

（中國鐵道科學研究院，北京 100081）

在部署檢測設備的基礎上，設計了動車組運行安全聯網監控系統的總體框架及系統主要功能，以提高安全監控和運用檢修的質量和效率，加強車輛運行狀態的監控和管理，及時消除隱患，便于各子系統綜合監控動車組，便于監控數據在各級部門綜合利用。

動車組監控; 設備聯網; 系統架構

隨著高速鐵路（以下簡稱：高鐵）建設的逐步推進，動車組開行量越來越大，運行公里數逐年增加，動車組設計制造源頭質量、基礎檢修質量缺陷、零部件失效脫落、車下結冰存雪、車載系統誤報漏報等問題逐漸顯露出來，而目前動車組的地面監控能力還嚴重不足，運行安全保障能力需要進一步加強。正在規劃建設中的動車組運行安全監控系統包括動車組紅外線軸溫探測系統（動車組THDS）、動車組滾動軸承故障軌邊聲學診斷系統（動車組TADS）、動車組運行狀態地面安全監測系統（動車組TPDS）、動車組運行故障動態圖像檢測系統（TEDS）等子系統，監控設備數量大、覆蓋面廣、距離遠，單點設備運行無法及時獲得、分析處理設備數據延遲，難以對車輛狀態做全面有效的判斷，更難以實現故障車輛全程追蹤，同時故障信息也無法及時通知檢修部門。因此建設動車組運行安全聯網監控系統（以下簡稱：系統），將各類檢測設備聯網，并實現各子系統互聯互通，各級部門信息共享，最大限度地提高安全監控和運用檢修的質量和效率，具有重要意義。

1 系統總體架構

系統應充分體現分散檢測、集中報警、網絡監控、信息共享的基本要求，建立鐵路總公司級系統、鐵路局級系統、段級系統，實現三級聯網、四級應用。三級聯網為：軌邊探測站與動車段監控中心聯網、動車段監控中心與鐵路局聯網、鐵路局與鐵路總公司聯網；四級應用為：鐵路總公司應用、鐵路局應用、動車段監控中心應用、動車所應用。

動車組運行安全聯網監控系統的建設以地面監控設備為基礎，以高鐵通信網為依托，構建統一平臺，實現動車段級—鐵路局級—鐵路總公司級動車組運行安全聯網監控系統三級聯網，滿足鐵路總公司、鐵路局、動車段監測中心各級用戶對系統功能的正常訪問。軌邊探測站-動車段監控中心、動車段監控中心-鐵路局、鐵路局-鐵路總公司級間系統通過高鐵數據通信網連接；各級系統監控終端通過局域網訪問本級系統；配屬動車段監控人員通過高鐵通信網從鐵路總公司獲取本動車段配屬的動車組故障信息和行車信息；鐵路局級系統將動車段監控中心經過人工確認上報的故障信息轉發給動車組管理信息系統，供檢修運用，同時接收動車組管理信息系統的故障反饋信息；通過接口獲取動車組車載信息綜合監測系統的動車組故障信息，結合動車段上報故障信息進行綜合分析。系統總體架構如圖1所示。

圖1 動車組運行安全聯網監控系統總體架構

2 邏輯架構

系統邏輯架構劃分為以下4層。

（1）基礎設施層：包括網絡和硬件設備、操作系統及相關系統軟件。

（2）數據共享與交換層：包括集中數據庫、外部相關信息系統的數據接口，系統內部各級系統間的數據接口以及提供信息共享和交換的處理機制。

（3）應用中間層：提供支持上層應用的基礎類庫、報表引擎、工作流引擎、數據訪問引擎等。

（4）系統應用層：提供相關的應用功能以及輔助應用系統配置與管理的相關功能。

系統邏輯架構見圖2所示。

圖2 動車組運行安全聯網監控系統邏輯架構示意圖

3 功能架構

各子系統功能見圖3所示。

圖3 動車組運行安全聯網監控系統功能架構示意圖

3.1 TPDS子系統

對動車組輪軌動力學參數和輪對踏面損傷進行監測，實現系統報警、人工確認、上報處理、返回處理信息的報警閉環處理；在聯網條件下對重點車輛實現全路追蹤監測；實現過車信息、故障信息的查詢和統計分析。實現設備自檢，出現設備故障后自動報警，鐵路局設備管理人員實時確認處理。實時監測整個子系統運行、網絡運行情況。

3.2 TEDS子系統

對動車組側面和底部進行實時圖像監測，實現系統自動報警、人工確認、上報處理、返回處理信息的報警閉環處理；在聯網條件下對重點車輛實現全路追蹤監測；實現過車信息、故障信息的查詢和統計分析。實現設備自檢，出現設備故障后自動報警，鐵路局設備管理人員實時確認處理。實時監測整個子系統運行、網絡運行情況。

3.3 THDS子系統

重點監測動車組軸溫和多點軸箱溫度，實現當溫度異常升高時，系統自動報警、人工確認、上報處理、返回處理信息的報警閉環處理；在聯網條件下對重點車輛實現全路追蹤監測；實現過車信息、故障信息的查詢和統計分析。實現設備自檢，出現設備故障后自動報警，鐵路局設備管理人員實時確認處理。實時監測整個子系統及網絡運行情況。

3.4 TADS子系統

對動車組軸承早期故障進行監測，實現系統自動報警、人工確認、上報處理、返回處理信息的報警閉環處理；在聯網條件下對重點車輛實現全路追蹤監測；實現過車信息、故障信息的查詢和統計分析。實現設備自檢，出現設備故障后自動報警，鐵路局設備管理人員實時確認處理。實時監測整個子系統及網絡運行情況。

3.5 綜合應用子系統

實現TPDS、TEDS、THDS、TADS各子系統監測信息的集成、對各子系統上報的故障信息進行綜合分析，評判動車組故障類型、等級，進行故障診斷并提出解決方案。對重點車輛進行綜合追蹤監測。

4 物理架構

系統由鐵路總公司級系統、鐵路局級系統、動車段級系統、監控終端組成，分別部署在探測站、動車段監控中心、鐵路局、鐵路總公司，通過數據通信網連接。探測站包括軌邊設備和機房設備，部署廠家程序。動車段監控中心有數據庫服務器、應用服務器、監控終端、磁盤陣列及網絡設備等設備，部署動車段級系統。鐵路局和鐵路總公司有數據庫服務器、應用服務器、監控終端、磁盤陣列及網絡設備等設備，部署鐵路局級系統和鐵路總公司級系統。

經調研，除TPDS設備外，動車組軌邊監測設備安裝技術條件相近，將各類監測設備物理位置集中，共用一個軌邊機房，共用一套車號識別系統。TPDS軌邊監測設備在安裝技術條件允許的情況下，盡量安裝在綜合探測站附近，能夠將監測信息通過光纖實時傳至綜合探測站機房進行預處理和上傳。最終建成多功能、模塊化的綜合探測站，各綜合探測站根據實際需求決定建設軌邊監測設備種類。

在建立綜合探測站的基礎上，動車組各子系統采用統一的聯網方案。監測站實時探測過車，形成行車信息和故障信息報文，發送至動車段監控中心，經查看、復核，上報至鐵路局匯總、處置，同時傳輸至動車組管理信息系統供檢修運用。上報至鐵路總公司進行統計、分析、綜合應用。系統物理架構如圖4所示。

圖4 動車組運行安全聯網監控系統物理架構示意圖

5 結束語

通過對動車組運行安全聯網監控系統的業務需求分析，設計了系統總體架構、邏輯架構、功能架構和物理架構，提出了動車組實時監控體系的建設思路和監測設備聯網運行的模式，初步設計了動車組運行安全聯網監控系統的業務流程，對未來建設動車組運行安全聯網監控系統具有借鑒意義。

[1]白建軍，王 瑋. 貨車故障軌邊圖像檢測系統（TFDS）運用現狀及問題分析[J]. 太原鐵道科技，2010（1）：16-18.

責任編輯 方 圓

General framework of EMU Running Security Networking Monitoring System

LI li, SHI Tianyun, JIA Zhikai
( China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China )

In the article, the framework of the EMU Running Security Networking Monitoring System was offered and the main function was designed. The System could improve the quality and eff i ciency of monitoring and overhaul, detect and deal with troubles timely, real-time monitor the status of moving EMU, so as to monitor EMU integrated for each subsystem and make good use of monitoring data in departments at all levels.

EMU monitoring; device networking; system architecture

U266.2：TP39

A

1005-8451（2015）05-0017-04

2014-12-01

李 莉，在讀碩士研究生；史天運，研究員。