基于GIS的CIR數據管理工作要點及優化設計

摘 要：文章介紹了鐵路GIS數據及CIR數據的內容和作用，總結了鐵路GIS數據在數據采集、整理各階段管理工作的要點，針對CIR數據在管理中出現的問題進行分析，重點闡述了CIR數據管理在方案制定、數據驗證、升級加載等各階段的工作要點，并提出一種利用GSM-R無線數據傳輸在庫檢中實現CIR數據升級的方法和流程，可以提高數據升級的效率。

關鍵詞：GIS；CIR；GSM-R；地理信息系統；調度通信

引言

隨著我國鐵路GSM-R網絡建設的不斷發展，技術水平的不斷提高，機車綜合無線通信設備（簡稱CIR）得到了廣泛的應用，CIR集成了GSM-R及450MHz模擬制式下調度通信、無線調度命令傳送、無線車次號校核信息傳送和其他業務功能，已經成為機車和動車組的主要車載通信設備，裝備各類列車兩萬多套。

為實現CIR基于位置的呼叫，滿足CIR調度功能的運用需求，需要正確加載CIR數據。CIR數據用于向司機提供運行位置、短號碼、選線提示、模式轉換、站名顯示及車站電話等信息，是以鐵路GIS數據庫為基礎，依據GSM-R網絡編號數據制作，是CIR正常運用的基礎數據。

鐵路GIS數據和CIR數據管理是伴隨著鐵路無線通信設備的發展而形成的一項新的數據管理工作，實現并保證CIR調度通信功能的正常運用。作為一項數據管理工作中的兩個部分，鐵路GIS數據管理和CIR數據管理的重點和工作要點又有不同，分別做闡述。

1 鐵路GIS數據及管理工作要點

1.1 鐵路GIS概述

GIS（Geography Information System，地理信息系統）是在計算機系統的支持下，結合地理學、地圖學、遙感和計算機科學，對地理分布數據進行采集、存儲、管理、運算、分析、顯示和描述的信息系統。

鐵路GIS是指鐵路地理信息數據庫管理系統，該系統采集、存儲、管理全國鐵路地理信息數據，形成詳盡的數據庫，并能以圖像化、地圖化的方式顯示。鐵路GIS由總公司數據管理系統、各路局數據管理系統、數據采集管理器、GPS手動采集器、GPS自動采集板及專用數據通道組成。

鐵路GIS數據庫按鐵路線為單位存儲信息點的經緯度、海拔、調度區段等信息。每條鐵路線上，每隔一百米采集一個信息點，在車站中心、進出站信號機、局界等位置采集特殊的信息點信息，經過對采集數據的整理、匯編、上傳、審批，最終形成全國統一的數據庫。目前，鐵路GIS數據庫已經存儲全國各類鐵路線總長度達九萬多公里。

鐵路GIS數據的主要用途是用于CIR數據的制作，CIR數據中的各鐵路線經緯度信息來自鐵路GIS數據庫。

1.2 鐵路GIS數據管理工作要點

對鐵路GIS數據的管理，主要是對鐵路GIS數據的申請、采集、整理、上傳的各階段進行管理，按照“依法合規、及時準確、嚴格規范”的原則進行。

1.2.1 鐵路GIS數據申請、采集的工作要點

鐵路GIS數據的新增及變更要填寫申請表，明確線路代碼、線路類型、線路里程、通信制式等線路信息，經審批后上傳。

手動數據采集需要正確采集線路起止點、站中心、進出站信號機、局界點、通信模式轉換點等點的信息，公里標需要采用運營正式公里標。進行數據審核時，重點審查采集的信息點是否準確到位、信息點有無遺漏、公里標的輸入是否正確等。手動數據的采集可以結合新建線路靜態驗收進行。

自動數據采集要在機車TAX箱插入GPS自動采集板，在行車的過程中對經緯度、海拔、車次、時間等信息進行自動采集存儲。自動采集時需要確認機車LKJ數據已經灌裝，采集時上下行線路要全程采集。新建線路的聯調聯試期間是數據自動采集的關鍵時期，可借助檢測車進行上線采集。

1.2.2 鐵路GIS數據整理、上傳的工作要點

現場手動、自動數據采集完成后，要在數據管理系統上進行整理、上傳工作。進行數據整理時，要根據GSM-R編號方案、線路基礎數據、調度區段設置等相關文件正確錄入車站電話號碼、車站代碼、調度區段名稱等信息，嚴格復核后上傳總公司數據管理系統，經過總公司審核后存儲入數據庫。

2 CIR數據及管理工作要點

2.1 CIR數據的作用

CIR數據包括主控、GPS、MMI（CIR的操作顯示終端）等單元的數據，是以鐵路GIS數據庫為基礎，依據GSM-R網絡編號方案數據制作并進行設備升級加載。CIR數據的主要作用如下：

（1）在GSM-R區段，確定列車運行位置，基于運行位置在MMI上顯示當前的線路名、區段名稱、通信制式，MMI上對應按鍵顯示出前方車站、本地車站、后方車站的名稱，“車站”和“調度”按鍵對應本線路車站值班臺和調度臺短號碼。

（2）在450MHz通信區段，確定列車的運行位置，基于運行位置在MMI顯示當前的線路、區段名稱、通信制式和通信頻率等。

（3）在450MHz和GSM-R切換區域，通過數據定位信息實現450MHz和GSM-R通信模式的自動切換。

（4）在多條運行線路并行且距離較近，定位信息無法區分線路時，或在GSM-R區段多條線路共用GSM-R基站小區時，根據數據庫中預先設定區域向CIR主控單元、MMI等輸出運行線路選線列表信息，進行語音提示，供司機選擇當前的運行線路。

2.2 CIR數據管理中出現的主要問題

對CIR數據的管理，主要是對CIR數據的制作、驗證、加載的各階段進行管理，保證數據的準確性、可靠性和及時性，提高數據升級的效率。CIR數據的管理涉及到鐵路GIS數據、GSM-R編號數據、列車交路及入庫檢修等多方面，又與新線開通、列車運行需求緊密相關，在管理中遇到以下主要問題：

（1）缺少對運用數據的統一規范。

各CIR廠家雖然按照技術規范的要求制作數據，但是對實際運營線路名稱顯示、語音提示點、選線列表、通信錄等制作不統一，選線區域范圍的劃定不一致，造成各個廠家的CIR數據在運用中差別較大，給司機操作帶來很大不便。有的廠家選線語音提示過多，干擾了司機的正常操作。

（2）CIR數據版本號命名不統一，版本管理不便。

對版本號的標識，各個廠家版本號命名規則各不相同，在設備中的查看方法也不一樣。因為升級頻繁，往往前一次還沒完成，下一次升級又開始，特別是還有機車和動車組跨局調配的以及返廠修等情況，造成了CIR的版本狀況復雜，不利于維護統計。

（3）不同廠家CIR數據升級的方法及時長不同，維護不便。

目前不同廠家的CIR設備內部硬件平臺不統一，有單片機控制和工控機控制兩種，數據庫結構及算法不統一，升級方法和攜帶的工具不同，設備單次升級的時長也差別很大，給維護帶來不便。

（4）數據變更頻繁，修改升級工作量較大。

新線開通、站名更改、列車交路變更、GSM-R編號數據調整等原因均會引起CIR數據的變更，而現有的CIR數據庫，即使增加支線或修改某個站名，都要對整個CIR數據庫進行升級。CIR數量較多，又裝備在各類列車上，機車隸屬于不同的機務段、動車隸屬于不同的動車段，列車調撥流動性大、回庫時間不統一，造成數據升級的難度和工作量較大。

（5）GSM-R編號數據調整時，CIR數據的修改升級難以同步完成。

當GSM-R編號數據特別是短號碼數據調整時，GSM-R編號數據的修改通常在一個或幾個天窗點就可以完成，而對應CIR數據的修改升級因為裝配的列車數量多、流動性大，又涉及到外局運行的列車，升級工作需要數周時間才能完成，對外局列車的升級進度也難以把控，給這期間調度通信功能的正常運用帶來影響。

2.3 CIR數據管理工作要點

針對CIR數據管理中的問題，需要對CIR數據的管理進行統一組織和規范，采取有效措施減少和避免問題的發生。在目前的技術規范條件下，可以采取的措施有：統一制定升級方案規范數據應用、合并升級次數減少工作量、加強與GSM-R編號數據調整的配合、增進相關單位的信息交流等。

具體來說，CIR數據管理在各階段的工作要點如下：

2.3.1 對會引起CIR數據變更的原因進行分析確認

首先要對新線開通、站名更改、列車交路變更和GSM-R編號數據調整等會引起CIR數據變更的原因進行收集和分析，根據實際情況，確認管內CIR數據是否需要升級。確需升級時，盡可能把數據修改合并在一次數據升級中完成，對于高鐵客專線的開通，沒有普通機車運行交路的，當次升級可以不涉及普通機車，減少升級次數和工作量。

2.3.2 制定數據升級方案

為統一和規范各個廠家的數據運用，便于操作和維護管理，需要在征求使用單位意見的基礎上，根據CIR工作模式設置原則，統一制定數據升級方案，作為當次數據升級工作的大綱。

升級方案制定中需要注意和確定的關鍵信息：

（1）確定數據升級的版本號。

方案中統一確定當次升級的版本號，各個廠家當次升級的版本號一致，版本號上要標有時間，并且要把版本號標注在CIR的MMI菜單中，便于查看和管理。

（2）確定升級數據中的線路名稱、車站名稱、線路起止點等線路基本信息。

CIR的MMI顯示的線路名稱、車站名稱要與線路基礎數據一致，使用正式公布的線路名稱、車站名稱，需注意車站名稱更改的情況。

（3）確定樞紐地區及線路并線區段選線語音提示點的位置、

選線區域的范圍、選線列表的內容。

方案中對選線語音提示點的位置和選線區域要配圖表說明，選線語音提示點的位置選擇要恰當，與鐵路GIS數據、基站覆蓋情況及短號碼路由指向相符合；選線區域的劃定要充分考慮各類列車的交路和調度通信需求，減少的語音提示的次數；各個廠家在同一區域選線列表的內容相同，便于司機操作。

（4）確定運行中MMI上車站站名的按鍵顯示。

車站站名按鍵顯示規則要符合CIR技術規范要求，特別要注意樞紐地區、車站有多個場的情況下，站名顯示要滿足運行不同交路列車的調度通信需求。

（5）確定線路短號碼和線路代碼。

目前CIR中MMI上的“調度”“車站”按鍵用短號碼數據進行呼叫，需要要根據相關文件及規范，對各條線的短號碼及現場基站的短號碼路由指向情況進行梳理，特別注意核對樞紐地區聯絡線的歸屬調度臺和實際覆蓋基站的短號碼路由指向是否一致（現場情況往往因為各種原因易出問題，造成CIR在某些區段調度呼叫不通）。線路代碼也是CIR數據制作的基礎數據，在發送無線車次號校核信息時需要上傳，要在方案中對線路代碼加以明確。

（6）確定升級列車的范圍、升級次序和進度、完成時間節點、備品備件及軌道車的升級等其他事項。

2.3.3 數據制作、添乘驗證和升級加載

（1）數據升級方案制定后，各個廠家根據升級方案進行數據制作。數據制作完成后，要對各廠家的新版數據進行添乘驗證，在添乘中對站名顯示、語音提示點、選線列表、模式轉換點等數據進行核對，并對MMI上的站名顯示按鍵進行撥測試驗，保證新版數據的可靠性和準確性。

（2）數據驗證無誤后，各級業務部門下達升級工單，現場工區根據升級要求和列車出入庫情況，進行逐臺列車CIR數據的升級，并做好臺帳管理工作。

（3）對于涉及GSM-R網絡編號數據調整，對應CIR數據的修改升級不能短時間完成的情況，在數據升級期間采取CIR張貼提示卡、申請GSM-R編號數據新舊短號碼暫時并用等方法過渡（例如：在合蚌客專、筧杭線、合武繞行線等線路的短號碼數據調整時，對運行列車的CIR數據升級采用了以上方法順利過渡）；對于涉及外局列車運行本局線路，需要進行數據升級的，向相關鐵路局發電文告知。

3 CIR數據升級方式的優化設計

GSM-R網絡可采用GPRS方式傳輸數據，利用GPRS方式可以進行CIR數據的無線傳輸。下一步可以將目前既有分散的庫檢臺進行聯網，組建CIR檢修管理系統，接入GSM-R網絡，在核心網增加CIR數據監測管理服務器，統一儲存、監控、管理各廠家的數據版本，利用GSM-R網絡GPRS方式進行CIR數據包的無線數據傳輸，同時在CIR庫檢中增加“數據版本校核”這一項目及相關功能。

主要工作流程如下：

（1）各廠家對CIR新版數據提前做好實驗、驗證，保證數據的可靠性和準確性。將驗證好的數據統一存儲在CIR數據監測管理服務器中。

（2）在庫檢中進行“數據版本校核”項目時，CIR通過庫檢基站GSM-R網絡向CIR數據監測管理服務器發送CIR的廠家、數據版本號等信息。

（3）CIR數據監測管理服務器收到CIR數據版本信息后進行校核，判斷CIR數據版本是否為最新。當發現新版本時，CIR數據監測管理服務器根據CIR的IP地址，通過GSM-R網絡以GPRS方式進行CIR數據包的傳輸。為保證數據包傳輸準確，可采取數據校驗、核對、糾錯等方法。

（4）CIR收到新版本數據后進行數據的加載、重置，完成后由庫檢人員進行各項目例行庫檢，確認CIR數據升級良好、各項單元狀態正常。

利用這種方法進行數據升級的優點有：

（1）將CIR數據存儲在地面的CIR數據監測管理服務器中，利用GSM-R無線傳輸方式進行數據傳輸，減少了攜帶工具逐臺上車升級的工作量。

（2）數據升級過程在庫檢中進行，升級后通過庫檢作業來把控，而不是通過GSM-R無線數據傳輸方式對運用中的CIR在線升級，可以避免對CIR的正常運用造成影響，且不占用線路上GSM-R信道資源，保證數據升級的安全性、可靠性。

（3）CIR庫檢中增加“數據版本校核”這一項目，對所有入庫檢修的列車均進行數據版本的校核作業，可以及時發現新數據版本并進行升級，保證數據運用的及時性，避免升級中出現遺漏。

（4）利用機車號與IP地址的對應關系，CIR數據監測管理服務器可以根據已升級列車的IP地址，確定升級列車的機車號，便于對列車CIR數據升級情況進行分析、統計。下一步還可以擴展庫檢臺的遙測功能，實時查詢列車的CIR數據版本信息，及時把控數據版本的運用情況。

4 結束語

隨著GSM-R網絡建設的發展和CIR的廣泛運用，鐵路GIS數據和CIR數據管理已經成為一項十分重要的數據管理工作，工作量加大的同時，對管理工作的水平也提出了更高的要求。文章結合近幾年數據管理工作的實際，闡述了GIS數據及CIR數據的特點和管理工作的要點，提出了利用GSM-R網絡GPRS方式進行數據升級的方法和實現流程，通過這種方法，可以有效提高數據升級的效率，在應用中還要對方案進一步細化，并制定相關的技術標準和規范。

參考文獻

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