刘晓虎

（西安铁路局 电务处，西安 710054）

近年来随着全国铁路事业快速的发展，列车运行速度不断的提升，LKJ（列车运行监控装置）车载数据的换装要求越来越严格，传统通过更换每台机车数据芯片的方法所产生的矛盾日渐凸显。随着目前无线网络技术的不断成熟，基于此技术实现LKJ车载数据换装已成为未来的发展方向。

本文主要论述基于无线网络技术如何实现车载数据的在线自动换装，如何利用数据结构的调整来实现车载数据的模块化操作，在确保运输生产安全的前提下，降低成本，解放劳动力。

1 现状

1.1 铁路LKJ车载数据换装现状

目前全路车载数据的换装，主要采用人工插拔的方法对数据芯片进行互换，不但操作繁琐，失误率高，效率低，而且随着机车交路的延伸，机车跨铁路局运行，各铁路局施工的影响面非常广，引起相关铁路局的换装任务繁重。因此常规数据换装的模式无法满足发展的需要。

常规数据换装模式下所引发的问题如下：

（1） 各铁路局枢纽站或干线施工，会引起相关铁路局对担当此区段内的机车进行一次全范围的数据换装，时间紧，任务重。

（2） 西安铁路局每年各车载车间数据换装高达30~40余次，每次换装机车多达100~200余台，每台机车更换数据芯片4片，且每片芯片只允许擦写7次，每年一个车间因换装报废芯片多达1714片，造成成本上的严重消耗。

（3） 每次数据换装需要大量人员参与，且分散面广，不利于管理，造成严重的人力资源耗费和间歇性劳动力紧张。

（4） 在线或站区现场进行数据换装，职工的劳动安全存在很大风险。

（5）数据换装过程中，因操作失误或硬件插拔，会引发的硬件故障和数据错误调用，存在影响运输的不安全因素。

1.2 无线网络的现状

目前无线网络已广泛使用移动通信、广播、汽车、煤矿、环境监测等系统，其具有移动性、保密性、稳定性、抗干扰能力强的特点，且因低成本而受到用户的普遍欢迎，其中3G、GPRS、GPS、WiFi等技术已得到广泛应用。

2 系统整体架构

本系统如图1，遇有车站或区段施工数据时，通过监控室将数据按照顺序化、模块化编制，并将编制数据按照模块形成车载数据文件。通过中央服务器，将发生变更的车载数据模块发送至车站服务器，当列车车载无线网络设备接收到施工区段前两站的无线信号时，对本模块的数据进行上传。利用数据中启用时间的信息，在规定时间对车载数据进行更新，从而实现数据的在线自动换装。

3 数据结构及方法

3.1 基础数据结构设置

为了适应数据模块式管理，在遵守运基信号[2009]332号《<列车运行监控装置（LKJ）数据编制规范（V2.0）>的通知》的基础上，必须对数据结构进行部分调整。如图2，增加铁路局别标志，将数据按照铁路局别、行别、线别、站间区段框架建立数据顺序模块，模块间使用无条件交路转移进行衔接，货车分支点依然采用支线转移衔接。各铁路局数据模块独立，以无条件跳转方式在铁路局界处连接至下一铁路局数据。此方法采用顺序结构对数据进行顺序排列，既提高数据的可读性和执行的连续性，又可降低车载数据的检索时间。

3.2 待更新车载数据上传

图2 数据模块结构图

图1 系统结构图

列车进入无线收发器覆盖区段，如果车站客户端主机有待更新的数据，列车开始接收地面数据，接收完成经过校验无误后，为防止施工数据提前进入车载主数据，待更新数据存储于车载存储单元备份区内，利用此数据携带的启用时间信息，只有到达启用时间或车站发出启用标志后，此数据才能替换主车载数据中的对应数据模块。

为防止已上传的列车不断进行数据更新，在数据更新前进行检测时，若检测到待更新数据模块已存在，更新自动停止。如遇到待更新数据在施工车站间的前一站未及时更新，立即需启用应急方案，在接近站人工操作进行数据更新，确保列车运行安全。

3.3 待更新车载数据的防错误校验

待更新数据经过编制、编译准确后，通过网络发送至需要更新线路区段数据的前后3站数据服务器终端，通过查询车站服务器，检查数据校验码是否与发布数据一致。检查准确后，将数据发送至无线收发终端，并通过地面接发设备进行数据的初步网络接发验证，检验一致后完成地面待更新车载数据校验。

车载设备数据检验。在通过列车得到接收数据指令后，显示器向乘务员直观显示数据接收进程。数据接收完成后，乘务员进行确认，本次列车的机车车号、车次等信息被发送至地面服务器，盯控人员可直观确认此机车是否进行了数据更新。如果遇车载设备故障，导致接收失败，列车在接近施工点停靠站，进行数据人工更新。

4 硬件结构及组成

图3 数据收发过程

图4 硬件结构及组成

硬件无线收发设备采用RF418无线收发装置，通过RS-232接口与PC/104 CPU的RS-232相连，采用的RF418无线收发模块，工作频段为433 MHz～434 MHz，空中传送数据速率小于100 Kbps，可每分钟调频5次及跳跃4个工作信道，集打包、纠错、检错等功能于一身，由关机到开机再到发送数据的切换时间仅为0.2 ms，因而可以在无收发需求时处于睡眠状态，有需求时快速切换到工作状态。利用小范围多跳（mul t ihop）数据传输技术使得节点与基站的距离可加大但功率不增，其功率只有满足与相邻节点通讯。

嵌入式处理器PC/104 CPU板型号为低功耗的SED-486SV-133-32，采用高集成度增强型嵌入式专用处理器，工作频率133 MHz，包含 DMA 控制器、中断控制器及定时器，实时时钟（板上自带或外接后备电池），32 Mbi t的DRAM，外部接口有双向并行口、2个 16550 兼容RS232 串行口（COM2 可选 RS485 接口标准）、固态盘存贮芯片插座（支持 EPROM，Flash， DiskOn-Chip）、软盘驱动器接口、 IDE 硬盘驱动器及键盘、喇叭接口。

监控室数据编制机采用联想Th i nkCen t r e M6300T型计算机，主要将施工引起变化的数据，通过数据编制软件，编译为用于控制行车的车载数据，通过 铁路局服务器，发送至指定车站服务器。

铁路局服务器采用IBM System x3620 M3型，其采用嵌入式RAID和可选的6 Gbps适配器可以有效保护数据，且采用冗余电源和散热组件能延长正常运行时间，主要用于存储和转发数据。

车站服务器采用IBM X3400M3型，其采用4核处理器，内存4 GB，集成双口千兆以太网，用于连接无线收发设备与铁路局服务器，将铁路局服务器用于控制行车的数据，自动更新至各车站服务器，并将已换装的机车的信息上传至铁路局服务器的数据库。车站服务器按照时间节点要求，通过无线收发设备自动将变更的行车数据发布至通过或停靠的机车接收设备，实现对前方施工引起变化的车载数据进行更新，确保行车数据的准确。

地面接收单元为简化版车载接收模块，主要用于模拟机车车载数据接收装置，检测接收信号的强度，并对通过无线网络下载的车载数据进行校核，以确保在线运行机车接收数据的准确性。

5 结束语

利用无线网络技术，建立地面与机车的数据信息交流平台，可以提高LKJ车载数据更新的安全性和高效性，节约各铁路局每年在数据换装中芯片更新的成本，降低各车间面临的劳动力间歇性紧张的铁路局面。以此平台为基础，还可通过后续功能的扩展，通过车载设备对机车、车辆、线路、乘务操作等数据的进行实时检测，实现车地数据信息的准实时交流，不仅有利于地面维护人员及时掌握行车设备和线路质量等信息，而且对防控设备质量安全隐患，提高设备突发故障的病理监测和分析能力，起到良好的作用。

[1]列车运行监控装置（LKJ）数据编制规范（V2.0）[S]. 运基信号[2009]332号.

[2] 盖研究，陆晓东. 高速铁路CDMA无线网络覆盖研究高速铁路[J]. CDMA无线网络覆网络与通信，2010（12）.

[3] 姜春宇，喻方平. 基于GPRS的机车状态监测与管理系统[J]. 微计算机信息，2006（19）.

[4]杨维剑. 利用无线数传模块RF418实现全市水表自动抄表系统[C]. 先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集，2004.