關(guān)于車輛信息上傳改用PIDS車地?zé)o線通道的研究

一、引言

目前，廣州地鐵各控制中心能實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛內(nèi)部的視頻監(jiān)控、向列車發(fā)布信息等基本功能。而根據(jù)原設(shè)計(jì)，對(duì)于運(yùn)行列車的各種車輛信息上傳，必須經(jīng)由專用無線數(shù)據(jù)車載臺(tái)匯總至控制中心的專用無線集群主站設(shè)備，再通過數(shù)傳控制臺(tái)以及約定的接口轉(zhuǎn)交至主控系統(tǒng)，以供車輛相關(guān)維護(hù)人員使用。

但由于車輛信息數(shù)據(jù)量較多，且受專用無線數(shù)據(jù)車載臺(tái)的傳輸通道帶寬限制，導(dǎo)致暫不能實(shí)時(shí)上傳運(yùn)行中的車輛的一些重要信息，如車輛狀態(tài)信息、與乘客相關(guān)設(shè)施動(dòng)作信息、列車故障信息等內(nèi)容。這些信息一方面有助于調(diào)度人員了解車輛狀態(tài)、組織列車運(yùn)行、組織車站上下車客流等，另一方面也能為車輛維修提供一定幫助和指導(dǎo)。

本文將做以下研究，將車輛信息改由乘客信息顯示系統(tǒng)(英文簡稱PIDS,下文稱PIDS)車地?zé)o線通道上傳至控制中心。

二、現(xiàn)階段車輛信息上傳方式

1.車輛信息

車輛信息主要指能夠反映列車運(yùn)行過程中各種狀態(tài)、性能、故障等情況的數(shù)據(jù)。由于列車是移動(dòng)運(yùn)行的，該數(shù)據(jù)可通過指定無線通道上傳至控制中心，供相關(guān)監(jiān)控及維護(hù)人員使用。

車輛信息主要分一類、二類、三類信息三種。其中一二類主要為列車狀態(tài)信息，數(shù)據(jù)量較小。

車輛三類信息作為一類和二類信息的擴(kuò)展和補(bǔ)充，包含大量信息，主要包括故障記錄、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，可為車輛段維修人員及時(shí)鑒別故障特性和發(fā)現(xiàn)潛在故障提供支持和幫助，以便維修人員計(jì)劃維修活動(dòng)、決定回段列車停放位置及決定參與處理故障的人員配備。若只通過數(shù)據(jù)量較少的一、二類故障信息進(jìn)行大致判斷，將影響故障分析的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

三類信息上傳的實(shí)現(xiàn)可以提高正線故障判定準(zhǔn)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(shù)據(jù)分析。因此，它屬于重要的車輛信息類型。

2.現(xiàn)階段車輛信息上傳方式

根據(jù)原設(shè)計(jì)，現(xiàn)階段廣州地鐵對(duì)于運(yùn)行列車的各種車輛信息上傳，采用的是利用專用無線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，車輛信息經(jīng)車輛系統(tǒng)通過RS422串口發(fā)往數(shù)據(jù)車載電臺(tái)，數(shù)據(jù)車載電臺(tái)再通過無線通信方式將數(shù)據(jù)通過專用無線集群基站上傳至控制中心主站設(shè)備，最后經(jīng)由數(shù)傳控制臺(tái)以及約定的接口轉(zhuǎn)交至主控系統(tǒng)并顯示，以供相關(guān)監(jiān)控及維護(hù)人員使用。

同時(shí)，也可以看到，在列車與主控系統(tǒng)中間的所有設(shè)備僅為透明傳輸通道，對(duì)車輛信息的內(nèi)容不做任何修改。傳輸通道的帶寬直接影響著車輛將信息上傳至控制中心的效率。

三、現(xiàn)階段存在問題

1.車輛信息數(shù)據(jù)量大

車輛在正常運(yùn)行情況下，一般產(chǎn)生一二類信息，該類信息數(shù)據(jù)量相對(duì)較小。一旦列車發(fā)生故障(車門、車鉤、轉(zhuǎn)向架、牽引、供電、供風(fēng)、制動(dòng)、輔助逆變器、空調(diào)等故障)，將會(huì)產(chǎn)生大量三類故障告警信息，該類信息數(shù)據(jù)量基本以MB計(jì)。

2.傳輸通道帶寬過窄

數(shù)據(jù)車載電臺(tái)的緩存僅為1KB,RS422串口傳輸速率最大為19.2kbps.

在實(shí)際實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)，一、二類報(bào)警信息由于數(shù)據(jù)量不大，通過專用無線傳輸通道可以實(shí)時(shí)上傳。

對(duì)于以MB級(jí)計(jì)算的三類信息，由于信息量太大，數(shù)據(jù)車載電臺(tái)僅能供1K字節(jié)傳輸帶寬，信息傳輸和數(shù)據(jù)還原存在較大的瓶頸。

3.占用專用無線集群通信信道資源

廣州地鐵專用無線集群系統(tǒng)的基站設(shè)備一般配置2個(gè)收發(fā)信道機(jī)，每個(gè)收發(fā)信道機(jī)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(jù)需要指配為語音信道或數(shù)據(jù)信道。專用無線集群通信系統(tǒng)的一個(gè)重要應(yīng)用即為給地鐵線網(wǎng)內(nèi)行車調(diào)度安全提供一套可靠、實(shí)時(shí)的語音調(diào)度指揮輔助設(shè)備。因此，為保障正常的列車運(yùn)營及調(diào)度指揮，需充分保證語音信道的需求。

通過專用無線集群系統(tǒng)的通道進(jìn)行透明上傳車輛信息時(shí)，無線基站必須分配一個(gè)信道資源用于數(shù)據(jù)通信，使得可用于語音通信的信道將相對(duì)減少。將可能導(dǎo)致無線信道不夠指配給需要使用語音通話(特別是司機(jī)和調(diào)度之間的語音通話)的無線用戶而導(dǎo)致無法使用語音通話的情況。

4.控制中心無法即時(shí)獲取車輛故障信息

在列車出現(xiàn)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，車輛相關(guān)維修技術(shù)人員無法及時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)故障情況以助指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)故障處理人進(jìn)行相應(yīng)應(yīng)急處理。這將可能因?qū)е铝熊嚬收咸幚聿患皶r(shí)從而影響客運(yùn)疏導(dǎo)，給運(yùn)營工作和公司形象帶來較大負(fù)面影響。四、車輛信息改用PIDS車地?zé)o線通道

上傳1.列車車地?zé)o線通信通道

在城市軌道交通行業(yè)，列車車地?zé)o線通信的通道大體可分以下幾種：專用集群調(diào)度系統(tǒng)車地?zé)o線通道、民用通信車地?zé)o線通道、PIDS車地?zé)o線通道以及信號(hào)系統(tǒng)車地?zé)o線通道。

民用通信車地?zé)o線通道屬運(yùn)營商管轄，使用時(shí)需增加額外的高額費(fèi)用。信號(hào)系統(tǒng)車地?zé)o線通道為信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備專用，不適合兼做它用。PIDS車地?zé)o線通道多數(shù)為地鐵組建及維護(hù)。

2.PIDS車地?zé)o線通道

PIDS車地?zé)o線通道采用WIFI接入AP設(shè)備的方式。根據(jù)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求，有效平均帶寬應(yīng)不低于10Mbps.其原理如圖2所示。

從圖2可以看到，PIDS車地?zé)o線通道也提供了一個(gè)可以連通列車以及控制中心的透明傳輸通道。只需通過增加PIDS與車輛以及主控系統(tǒng)相關(guān)接口，即可改用PIDS車地?zé)o線通道建立。

五、增加PIDS與車輛及主控系統(tǒng)接口(見表1)

六、兩種方式的比較

車輛信息經(jīng)由專用無線車地通道以及PIDS無線車地通道進(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(xiàng)目進(jìn)行。

從表2的比較可以明顯看出，車輛信息改由PIDS車地?zé)o線通道進(jìn)行上傳具有較強(qiáng)操作性，可解決目前遇到的車輛信息數(shù)據(jù)量過大，傳輸通道帶寬過窄問題。

七、結(jié)束語

專用無線集群通信系統(tǒng)是地鐵行車調(diào)度指揮的重要系統(tǒng)，主要為行車調(diào)度員及司機(jī)的語音通信提供保障。車輛信息是列車各種實(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(jiān)控及維護(hù)技術(shù)人員參與列車故障處理提供了重要的輔助判斷信息。但由于專用無線車地通道無法滿足需求，經(jīng)過研究比較發(fā)現(xiàn)，改用PIDS車地?zé)o線通道不僅可替代專用無線車地通道實(shí)現(xiàn)車輛信息上傳至控制中心的功能，而且還更優(yōu)于專用無線車地通道。