基于STP系統及4G通信技術的運輸信息傳輸系統研究

程佳佳

摘 要 目前，調車作業過程中調車組人員無法實時掌握作業機車具體位置和調車作業計劃情況，還是依賴紙質調車作業計劃單，導致在調車作業過程中產生諸多不便和安全隱患。為了解決這個普遍存在的問題，本文主要闡述了一種新型調車作業運輸信息傳輸系統，即在原有STP系統及4G通信技術基礎上開發的供調車組人員使用的運輸信息傳輸系統，該系統可實時播報當前作業計劃單內容和顯示作業機車位置，有效提高了調車作業效率，保障了人身安全。

關鍵詞 無線調車機車信號和監控系統;調車計劃;4G通信;APN;手持終端;DTU

隨著無線調車機車信號和監控系統（簡稱STP系統）在全路和各地方鐵路有調車作業車站的大范圍使用，STP系統已解決了調車作業安全防護及作業單的車地傳輸及自動打印功能，為調車作業的安全和作業單車載打印提供了保障，同時在地面車站的車務終端及電務終端上可以查看機車的位置信息和作業情況，在機車的LKJ顯示器上也可以顯示當前機車的具體位置、前方信號狀態及作業單內容。但是由于調車作業的復雜性，調車計劃變化，作業時間和機車實際行駛路線都有不確定性，然而在整個調車作業過程中調車組人員實際是最需要了解和掌握當前機車作業單的執行和變更情況及機車當前位置及速度、前方信號等信息，以提高調車作業的效率和人員自身的安全性;然而目前還未有一種能給調車組人員即提供機車速度、位置、前方信號等信息又能提供當前作業單顯示及當前勾執行情況的手持設備和信息傳輸系統。

為了解決調車組人員無法實時掌控當前進行調車作業機車位置和作業單執行情況，本文闡述了一種基于STP系統及4G通信技術的運輸信息傳輸系統方案。該方案基于STP系統基礎上采用4G通信技術來構建一套以地面信息服務器為中心，以移動手持終端為末端用戶，使用目前安全性較高的基于專用APN的4G通信技術的一套調車作業運輸信息傳輸系統，以解決目前車站調車組人員的遇到的問題，提高調車作業的效率和進一步保障人員自身的安全。

1調車作業運輸傳輸系統結構

STP系統目前在車站都設有車務終端，車務終端軟件具備調車計劃、調度計劃等信息編輯功能，且能接收顯示車載發送的當前機車位置和運行狀態信息，在原有車務終端基礎上外加4G無線通信模塊（以下簡稱DTU），DTU安裝有APN專用物聯卡，并通過運營商的APN專線接入到中心信息處理服務器。中心信息處理服務器可以作為查看終端接收車務終端發送的作業單信息和車站站場碼位信息、在線監控機車狀態信息。中心信息處理服務器將接收到的信息按照車站及所控機車進行存儲分類，并根據調車組人員的手持終端發送的所在車站申請信息將本站的調車作業計劃、站場碼位信息、所監控的機車信息轉發給手持終端設備。調車組人員可根據當前作業機車選擇對應的機車，以顯示當前機車的運行狀態數據和當前作業的調車作業計劃單。同時調車組長還可以在手持終端上進行操作進行調車作業計劃的修改和確認當前勾，并將修改后的作業單發送給其他調車組人員的手持終端上和轉發給車站的車務終端。

整個系統的通信采用基于專用APN的4G通信，中心信息處理服務器端通過運營商提供的APN專線接入，在車務終端的DTU和調車組人員的手持終端上安裝有對應運營商的綁定專用APN的物聯卡，以實現調車組人員的手持終端與中心信息處理服務器之間以及車站車務終端與中心信息處理服務器之間的安全通信[1]。

系統網絡通信架構圖如圖1：

整個系統分為地面中心設備、移動端手持終端及車站設備。手持設備及車站車務終端與中心通信都是基于4G通信技術，同時采用APN專網接入，專用APN采用了GRE、L2TP、IPSec等技術，提高了網絡通信的可靠性、安全性及可管理性。

由于大部分STP 車站本身與路局、站段中心沒有有線網絡通道，單獨架設光纖通道成本較高，因此我們統一選用靈活的4G通信方案，在車站的車務終端外加一個DTU模塊，車務終端與DTU采用網絡通信，然后再通過DTU模塊與中心的信息處理服務器進行數據交互;調車組人員的手持終端也是通過專用加密物聯卡與中心的信處理服務器進行數據交互。這種通信方式即靈活、又保證數據傳輸的安全性。

2運輸傳輸系統功能描述

2.1 調車作業計劃顯示和變更

（1）STP車務終端

STP車務終端用于編輯并發送作業單，STP車務終端與DTU相連接，編輯好的作業單通過網口發送至DTU，DTU將接收到的數據轉發到中心信息處理服務器。

（2）手持終端

手持終端將接收到的所有作業單信息信息通過手持終端軟件顯示如下：每個作業單包括調車單號、調車機（機車類型和機車號）、日期及作業時間段。調車組人員可根據作業單顏色區分當前正在作業的作業單，未作業的作業單及已經作業過的作業單，并可實時查看和操作對應的作業單。

選擇當前作業單后，可查看作業單具體每一個勾內容及狀態，已作業勾、當前勾及未作業勾都以不同顏色來區分，并具備語音播報功能;當當前勾發生變化時可自動播報當前勾的內容，以語音的方式告知調車組人員。調車組組長也可修改作業單內容，并將修改的作業單發送給其他調車組人員和本站的車務終端。單個作業單內容顯示見圖2[2]。

2.2 機車運行狀態及位置顯示

調車組人員在手持終端上選擇所在車站和對應機車后，可顯示當前車站的站場圖形，并可根據選擇的機車顯示當前STP監控機車的機車狀態信息，狀態信息包括：機車號、前方信號機名稱、前方距離、當前速度、當前限速、行駛方向和列車長度信息。機車運行狀態顯示界面如圖3所示。

調車組人員可結合自身所在位置和機車的位置對后續調車作業做出最佳措施，有助于提高調車作業安全和效率。

2.3 數據維護和管理功能

中心信息處理服務具有數據轉發和存儲功能，將中間數據進行存儲;維護終端可實時查看歷史存儲數據，并對存儲的數據進行管理查看，可靈活根據車站號和機車號及時間進行歷史數據的查看。維護終端還具備對整個系統運行情況的監視和故障報警提示功能，可實時顯示整個系統接口的狀態，以方便用戶進行系統維護[3]。

3應用展望

整套方案設計基于專用APN的4G通信技術和現有的STP系統，具有配置靈活、接口簡單、功能全面、成本低，數據傳輸安全可靠等特點。使用本套系統后可有助于調車組人員在復雜的調車作業過程中實時掌握當前作業機車位置及作業單執行情況，對有變化的調車作業可實時進行修改并反饋給其他調車組成員和STP系統，有助于提升整體調車作業的效率和安全性，并進一步提升STP系統對調車作業單的使用的準確性，提高了整體調車作業安全防護功能。

參考文獻

[1] 中國鐵路總公司.鐵總運E20141182號無線調車機車信號和監控系統暫行技術規[S].北京：中國標準出版社，2014.

[2] 于劭鵬.港口鐵路調車作業計劃無線傳輸系統的應用[J].港口科技，2014，（6）：2-4.

[3] 彭登科.淺析4G移動通信在鐵路信息傳輸中的應用[J].數字通信世界，2016，（12）：41.