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摘要：车载信息无线传输系统由车载主机、车载天线、多频段合路器、天线延长电缆构成，对列车运行状态与报警信息进行采集处理、数据存储和无线发送。高速动车组运行途中传输的信息可分为动态位置跟踪信息、基本状态信息和故障信息等。根据动车组列车网络控制系统工作原理，主要状态与报警信息在列车WTB/MVB网络上进行传输。因此，车载主机接入MVB网络获取有关牵引、制动、轴温、空调、门等子系统状态的实时运行数据，通过GPS功能模块获取列车位置信息，通过GPRS发送实时数据，若终到车站或动车运用所具备WLAN无线覆盖，则可通过WLAN实现过程记录数据的无线下载。
关键词：动车组；车载信息；无线传输系统；应用
随着高速动车组开行，铁路运营部门面临的安全压力急剧增长，通过高速动车组远程无线传输系统监控列车运行状态保证行车安全变得尤为重要。CRH380B型动车组运营速度高达300km/h，一旦发生故障将会对运行安全、运输秩序造成影响。地面检修人员通过远程客户端可以提前发现故障隐患，协助乘务人员处理故障，提高故障处理效率，从而保证列车的运行。
1动车组无线局域网系统设计
1.1网络接入功能
该系统可以利用运营商3G/4G网络、卫星网络或专用宽带网络接入公众互联网，以安全管理需要为基准，建立列车局域网与互联网之间的VPN通道，以实现互联网的实时接入。
1.2網络服务与互通功能
一方面，车载无线局域网应提供车内通信网络，局域网内用户终端可共享车载无线局域网系统的内容服务；另一方面，该系统与客站或是车库无线局域网互通，提供无线局域网互通接口，使得乘客利用客站、车库内无线局域网与运营管理中心进行信息交互。
1.3认证鉴权功能
在实际应用中，该系统可以对用户身份进行认证，在用户接入车载局域网时提供PORTAL服务，可导航到指定的页面，并提供用户接入互联网的鉴权功能，对用户的身份、权限及访问内容进行认证。
1.4安全防護功能
在实际应用中，该系统遵循互联网安全防卫要求进行操作执行，并在互联网通道安装防火墙，防止病毒入侵、黑客攻击等恶意破坏行为，对用户行为进行记录与追溯，用户信息、用户行为和故障报警等重要数据应保存60天以上，阻断和监测非授权AP，并同时具备互联网出口端口防护功能和黑白名单设置功能，安全防护等级高。
2数据采集方案
2.1设备接入
车载主机的网络接口接入列车MVB网络和以太网，通过低压电路进行供电，在车顶安装GPS、GPRS和WLAN天线，通过天线馈线和合路器，接入车载主机。
2.2列车运行参数采集
车载主机通过MVB网络采集列车运行参数。动车组一般为8辆编组，分为两个牵引单元，车载主机在每个牵引单元各安装一个，通过MVB网络采集本单元的列车运行参数，采样周期约为0.1秒。采集到的列车参数分为实时数据和转储数据。实时数据包括列车速度、高压系统状态、牵引系统状态、制动系统状态、关键部件温度和司机操作动作等。转储数据则包括当前牵引单元完整的MVB网络数据。
2.3列车故障数据采集
车载主机对列车故障数据的采集通过MVB网络完成。车载主机控制软件直接读取网关转发的列车诊断报文，根据报文内容读取并对应列车故障数据。包括故障代码、故障车号、故障状态（发生或恢复）和故障时间等。
2.4列车位置信息采集
2.4.1概述
车载主机内置了卫星定位模块，同时在车顶安装了卫星定位天线，从而能够通过卫星定位采集列车当前位置和速度信息，同时还具备卫星授时功能。
2.4.2卫星定位系统
目前常用的卫星系统包括GPS系统和北斗系统。
GPS系统的优势是系统成熟，卫星数量多，覆盖范围广。与GPS系统相比，北斗卫星定位系统具有下列优势：（1）同时具备定位与通讯功能，不需要其他通讯系统支持。（2）特别适合于集团用户大范围监控管理和数据采集用户数据传输应用。（3）融合北斗导航定位系统和卫星增强系统两大资源，因此也可利用GPS使之应用更加丰富。（4）自主系统，安全、可靠、稳定，保密性强，适合关键部门应用。
2.4.3设计方案
为了能够兼顾GPS系统和北斗系统的优势，车载主机内置的卫星定位模块及车顶天线，能支持北斗卫星定位系统和GPS卫星定位系统两种定位机制。当GPS系统可用时，车载主机从GPS系统读取列车当前位置、速度和时间参数；当北斗系统可用时，车载主机从北斗系统读取列车当前位置、速度和时间参数。当GPS系统和北斗系统均可用时，车载主机可优先从北斗系统读取数据。
3数据传输方案
3.1设备接入
实时数据通过GPRS网络传输到地面服务器。对于列车关键参数，车载主机采用定时发送机制，发送周期一般为1分钟，该周期可通过服务软件进行配置。对于列车故障信息，车载主机采用响应式发送机制，检测到故障信息后立即进行发送。
3.2转储数据传输
车载主机采集的转储数据包括当前牵引单元的完整MVB过程数据。由于转储数据量较大，采用WLAN方式进行传输。车载主机内置WLAN板卡，能够连接配置好的无线网络。
动车运用所如果部署符合约定的无线网络覆盖，则当动车组进入无线网络覆盖区域后，车载主机能够首先通过广播方式搜索网内可用的转储数据存储服务，如果存在可用服务器，车载主机将自动连接该服务器，再通过FTP或其他方式将保存在本地的转储数据上传到服务器。
4地面系统方案
4.1概述
车载子系统负责采集列车运行数据和故障信息，并通过GPRS网络将上述数据传输至地面服务器，地面子系统负责接收、处理、存储列车数据，并以Web方式提供用户接口，使用户能够随时查询列车当前状态和历史数据。
4.2子系统设计
远程系统地面子系统主要由数据接收处理模块、数据存储模块和用户接口模块组成，其中数据处理模块负责接收车载设备发送的列车数据；数据存储模块使用数据库的形式对各类数据分别进行存储；用户接口模块能及时反映列车数据的变化情况，对各类数据的趋势进行归纳，具备较高的可读性。
4.3关键技术
4.3.1列车故障数据的存储、查询与导出
为了保证满足目标用户需求，远程系统在开发过程中采取了一系列手段。第一，车载子系统对列车故障数据进行检错重传，保证列车故障数据在传输过程中不会发生遗漏。第二，地面子系统的数据存储模块，使用列车故障数据的核心参数（即列车编号、故障代码和故障时间等）生成针对每一条列车故障记录的数据签名，保证列车故障数据在存储中不会出现重复。第三，地面子系统的数据查询模块，通过有效组织查询条件，保证列车故障数据的导出结果中与用户查询请求严格一致。
4.3.2用户访问控制
为了在便于用户使用的同时保证数据安全，地面子系统采用了严格的用户访问控制机制。用户账户不开放注册，采用实名制人工申请审核模式。在服务端维护用户状态列表，所有用户请求均首先检查用户状态，并随时记录用户操作日志。
结论
车载信息无线传输系统能够实时采集车载数据并发送至地面服务器，该系统能够为地面指挥中心提供大量动车组工作状态信息。当动车组运行发生故障时，地面指挥人员可借助该系统提供的信息，快捷并有效地发出各类应急处理措施，为动车组的安全运行提供了技术保障。
参考文献
[1]翟黎渊，沙淼，康成伟.CRH380B型动车组远程无线传输装置的研制及应用[J].铁道车辆，2015，53（02）：16-19+5.
[2]刘金才.高速动车组远程数据传输及应用[J].大连交通大学学报，2013，34（03）：61-64.
（作者单位：北京铁路集团天津动车客车段天津动车所）
关键词：动车组；车载信息；无线传输系统；应用
随着高速动车组开行，铁路运营部门面临的安全压力急剧增长，通过高速动车组远程无线传输系统监控列车运行状态保证行车安全变得尤为重要。CRH380B型动车组运营速度高达300km/h，一旦发生故障将会对运行安全、运输秩序造成影响。地面检修人员通过远程客户端可以提前发现故障隐患，协助乘务人员处理故障，提高故障处理效率，从而保证列车的运行。
1动车组无线局域网系统设计
1.1网络接入功能
该系统可以利用运营商3G/4G网络、卫星网络或专用宽带网络接入公众互联网，以安全管理需要为基准，建立列车局域网与互联网之间的VPN通道，以实现互联网的实时接入。
1.2網络服务与互通功能
一方面，车载无线局域网应提供车内通信网络，局域网内用户终端可共享车载无线局域网系统的内容服务；另一方面，该系统与客站或是车库无线局域网互通，提供无线局域网互通接口，使得乘客利用客站、车库内无线局域网与运营管理中心进行信息交互。
1.3认证鉴权功能
在实际应用中，该系统可以对用户身份进行认证，在用户接入车载局域网时提供PORTAL服务，可导航到指定的页面，并提供用户接入互联网的鉴权功能，对用户的身份、权限及访问内容进行认证。
1.4安全防護功能
在实际应用中，该系统遵循互联网安全防卫要求进行操作执行，并在互联网通道安装防火墙，防止病毒入侵、黑客攻击等恶意破坏行为，对用户行为进行记录与追溯，用户信息、用户行为和故障报警等重要数据应保存60天以上，阻断和监测非授权AP，并同时具备互联网出口端口防护功能和黑白名单设置功能，安全防护等级高。
2数据采集方案
2.1设备接入
车载主机的网络接口接入列车MVB网络和以太网，通过低压电路进行供电，在车顶安装GPS、GPRS和WLAN天线，通过天线馈线和合路器，接入车载主机。
2.2列车运行参数采集
车载主机通过MVB网络采集列车运行参数。动车组一般为8辆编组，分为两个牵引单元，车载主机在每个牵引单元各安装一个，通过MVB网络采集本单元的列车运行参数，采样周期约为0.1秒。采集到的列车参数分为实时数据和转储数据。实时数据包括列车速度、高压系统状态、牵引系统状态、制动系统状态、关键部件温度和司机操作动作等。转储数据则包括当前牵引单元完整的MVB网络数据。
2.3列车故障数据采集
车载主机对列车故障数据的采集通过MVB网络完成。车载主机控制软件直接读取网关转发的列车诊断报文，根据报文内容读取并对应列车故障数据。包括故障代码、故障车号、故障状态（发生或恢复）和故障时间等。
2.4列车位置信息采集
2.4.1概述
车载主机内置了卫星定位模块，同时在车顶安装了卫星定位天线，从而能够通过卫星定位采集列车当前位置和速度信息，同时还具备卫星授时功能。
2.4.2卫星定位系统
目前常用的卫星系统包括GPS系统和北斗系统。
GPS系统的优势是系统成熟，卫星数量多，覆盖范围广。与GPS系统相比，北斗卫星定位系统具有下列优势：（1）同时具备定位与通讯功能，不需要其他通讯系统支持。（2）特别适合于集团用户大范围监控管理和数据采集用户数据传输应用。（3）融合北斗导航定位系统和卫星增强系统两大资源，因此也可利用GPS使之应用更加丰富。（4）自主系统，安全、可靠、稳定，保密性强，适合关键部门应用。
2.4.3设计方案
为了能够兼顾GPS系统和北斗系统的优势，车载主机内置的卫星定位模块及车顶天线，能支持北斗卫星定位系统和GPS卫星定位系统两种定位机制。当GPS系统可用时，车载主机从GPS系统读取列车当前位置、速度和时间参数；当北斗系统可用时，车载主机从北斗系统读取列车当前位置、速度和时间参数。当GPS系统和北斗系统均可用时，车载主机可优先从北斗系统读取数据。
3数据传输方案
3.1设备接入
实时数据通过GPRS网络传输到地面服务器。对于列车关键参数，车载主机采用定时发送机制，发送周期一般为1分钟，该周期可通过服务软件进行配置。对于列车故障信息，车载主机采用响应式发送机制，检测到故障信息后立即进行发送。
3.2转储数据传输
车载主机采集的转储数据包括当前牵引单元的完整MVB过程数据。由于转储数据量较大，采用WLAN方式进行传输。车载主机内置WLAN板卡，能够连接配置好的无线网络。
动车运用所如果部署符合约定的无线网络覆盖，则当动车组进入无线网络覆盖区域后，车载主机能够首先通过广播方式搜索网内可用的转储数据存储服务，如果存在可用服务器，车载主机将自动连接该服务器，再通过FTP或其他方式将保存在本地的转储数据上传到服务器。
4地面系统方案
4.1概述
车载子系统负责采集列车运行数据和故障信息，并通过GPRS网络将上述数据传输至地面服务器，地面子系统负责接收、处理、存储列车数据，并以Web方式提供用户接口，使用户能够随时查询列车当前状态和历史数据。
4.2子系统设计
远程系统地面子系统主要由数据接收处理模块、数据存储模块和用户接口模块组成，其中数据处理模块负责接收车载设备发送的列车数据；数据存储模块使用数据库的形式对各类数据分别进行存储；用户接口模块能及时反映列车数据的变化情况，对各类数据的趋势进行归纳，具备较高的可读性。
4.3关键技术
4.3.1列车故障数据的存储、查询与导出
为了保证满足目标用户需求，远程系统在开发过程中采取了一系列手段。第一，车载子系统对列车故障数据进行检错重传，保证列车故障数据在传输过程中不会发生遗漏。第二，地面子系统的数据存储模块，使用列车故障数据的核心参数（即列车编号、故障代码和故障时间等）生成针对每一条列车故障记录的数据签名，保证列车故障数据在存储中不会出现重复。第三，地面子系统的数据查询模块，通过有效组织查询条件，保证列车故障数据的导出结果中与用户查询请求严格一致。
4.3.2用户访问控制
为了在便于用户使用的同时保证数据安全，地面子系统采用了严格的用户访问控制机制。用户账户不开放注册，采用实名制人工申请审核模式。在服务端维护用户状态列表，所有用户请求均首先检查用户状态，并随时记录用户操作日志。
结论
车载信息无线传输系统能够实时采集车载数据并发送至地面服务器，该系统能够为地面指挥中心提供大量动车组工作状态信息。当动车组运行发生故障时，地面指挥人员可借助该系统提供的信息，快捷并有效地发出各类应急处理措施，为动车组的安全运行提供了技术保障。
参考文献
[1]翟黎渊，沙淼，康成伟.CRH380B型动车组远程无线传输装置的研制及应用[J].铁道车辆，2015，53（02）：16-19+5.
[2]刘金才.高速动车组远程数据传输及应用[J].大连交通大学学报，2013，34（03）：61-64.
（作者单位：北京铁路集团天津动车客车段天津动车所）