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        5T綜合檢測車檢測監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

        2020-03-23 06:35:38史曉磊
        鐵道機(jī)車車輛 2020年1期
        關(guān)鍵詞:檢測車國鐵評判

        史曉磊

        (中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計(jì)算技術(shù)研究所, 北京 100081)

        1 系統(tǒng)目標(biāo)

        5T綜合檢測車檢測監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)是在綜合檢測車上集成各類檢測單元,由目前僅對THDS設(shè)備精度和運(yùn)行狀態(tài)檢測擴(kuò)展到包括TADS、TFDS、TVDS、TCDS、AEI設(shè)備。當(dāng)綜合檢測車通過軌邊安全監(jiān)測設(shè)備時,車上和地面信息進(jìn)行實(shí)時交互,動態(tài)評價監(jiān)測設(shè)備的技術(shù)狀態(tài),便于隨車和地面設(shè)備維修人員及時掌握設(shè)備技術(shù)狀態(tài)信息,及時發(fā)現(xiàn)處置異常設(shè)備,大幅提升車輛運(yùn)行安全監(jiān)控設(shè)備檢修和管理水平。

        按照中國國家鐵路集團(tuán)有限公司(簡稱:國鐵集團(tuán))機(jī)輛部要求,在全路范圍內(nèi)建造18輛綜合檢測車,每個鐵路局集團(tuán)公司擁有1輛,執(zhí)行局管和總公司動態(tài)聯(lián)檢任務(wù)。

        2 業(yè)務(wù)流程

        動態(tài)聯(lián)檢作業(yè)的業(yè)務(wù)流程是國鐵集團(tuán)或者鐵路局制定檢測任務(wù),被檢測單位依照檢測任務(wù)及時上報異常設(shè)備,經(jīng)過確認(rèn)無誤后,檢測路局安排客車甩掛交路,當(dāng)檢測車通過軌邊安全監(jiān)測設(shè)備時,車載模擬裝置發(fā)出模擬信號,監(jiān)測設(shè)備采集探測數(shù)據(jù),對模擬信號和實(shí)際探測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,從而得出設(shè)備狀態(tài)成績。綜合檢測車完成全部檢測任務(wù)后,國鐵集團(tuán)或者鐵路局組織問題設(shè)備匯總分析會,進(jìn)行通報整改。動態(tài)聯(lián)檢作業(yè)詳細(xì)業(yè)務(wù)流程如圖1所示。

        圖1 動態(tài)聯(lián)檢作業(yè)流程圖

        3 總體架構(gòu)

        5T綜合檢測車檢測監(jiān)控系統(tǒng)由車載和地面兩部分組成,這兩部分應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)物理隔離,車載和地面數(shù)據(jù)需要通過移動互聯(lián)網(wǎng)和鐵路內(nèi)部服務(wù)網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行傳遞。因此,系統(tǒng)需要在鐵路內(nèi)部服務(wù)網(wǎng)、國鐵集團(tuán)外部服務(wù)網(wǎng)以及綜合檢測車3地部署應(yīng)用,共同完成動態(tài)聯(lián)檢作業(yè),系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2所示。

        圖2 5T綜合檢測車檢測監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)

        4 功能設(shè)計(jì)

        5T綜合檢測車檢測監(jiān)控系統(tǒng)由車載子系統(tǒng)和地面評判子系統(tǒng)兩部分組成,這兩個子系統(tǒng)功能模塊組成如圖3所示。

        圖3 5T綜合檢測車檢測監(jiān)控系統(tǒng)功能組成

        4.1 車載子系統(tǒng)功能

        車載子系統(tǒng)的主要功能是自動接收地面評價子系統(tǒng)創(chuàng)建的檢測項(xiàng)目,根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整軌邊監(jiān)控設(shè)備檢測順序,指導(dǎo)各類檢測單元開機(jī)或者啟動工作;設(shè)定各類檢測單元標(biāo)準(zhǔn)載荷數(shù)據(jù),對部分檢測單元已設(shè)定載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測;當(dāng)綜合檢測車通過軌邊監(jiān)控設(shè)備時,自動將設(shè)定載荷數(shù)據(jù)和實(shí)際檢測數(shù)據(jù)上傳至地面評判子系統(tǒng),同時接收地面評判子系統(tǒng)返回的評判結(jié)果數(shù)據(jù);對各類檢測單元狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

        4.2 地面評判子系統(tǒng)功能

        地面評判子系統(tǒng)的主要功能是當(dāng)綜合檢測車通過各類軌邊監(jiān)控設(shè)備時自動采集探測數(shù)據(jù),接收車載子系統(tǒng)上傳的標(biāo)準(zhǔn)載荷數(shù)據(jù)和車上實(shí)際檢測數(shù)據(jù),根據(jù)評判規(guī)則自動評判,并將評判結(jié)果發(fā)送到車載子系統(tǒng)。此外還包括創(chuàng)建檢測項(xiàng)目,對異常設(shè)備進(jìn)行上報和審核,對未正常檢測的設(shè)備進(jìn)行人工評判,提供設(shè)備評判成績查詢和開展誤差分析等工作。

        5 跨鐵路內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)

        5.1 數(shù)據(jù)傳輸需求分析

        (1)車地?cái)?shù)據(jù)傳輸內(nèi)容

        車載子系統(tǒng)與地面評價子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)物理隔離,車載子系統(tǒng)運(yùn)行在檢測車上的局域網(wǎng),地面評價子系統(tǒng)部署在鐵路內(nèi)部服務(wù)網(wǎng)上,兩個系統(tǒng)需要通過移動互聯(lián)網(wǎng)傳遞檢測任務(wù)、設(shè)備狀態(tài)評判結(jié)果、車上預(yù)設(shè)和實(shí)測等數(shù)據(jù),車地?cái)?shù)據(jù)傳輸內(nèi)容如圖4所示。

        (2)車地?cái)?shù)據(jù)傳輸安全需求

        車載子系統(tǒng)與地面評價子系統(tǒng)通過移動互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,必須保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院鸵恢滦?。在?shù)據(jù)傳輸過程中,如果遇到移動信號較弱或者無信號時,造成數(shù)據(jù)中斷,需要采取措施等待信息恢復(fù)時繼續(xù)數(shù)據(jù)傳輸。地面評價子系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源屬于鐵路車輛生產(chǎn)核心信息資源,對車輛安全運(yùn)行關(guān)系重大,但數(shù)據(jù)傳輸過程應(yīng)用需求會將數(shù)據(jù)和應(yīng)用暴露在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下,存在外界可以調(diào)用服務(wù)和數(shù)據(jù)的可能,存在較大的安全隱患,必須采取有效的安全防護(hù)措施以保證鐵路內(nèi)部生產(chǎn)網(wǎng)的數(shù)據(jù)和應(yīng)用安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

        5.2 應(yīng)用程序部署

        在位于國鐵集團(tuán)外部服務(wù)網(wǎng)上的應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)字證書認(rèn)證和通道轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù),服務(wù)采用Webservice方式,數(shù)字證書由國鐵集團(tuán)信息中心頒發(fā)、認(rèn)證和管理。在鐵路內(nèi)部服務(wù)網(wǎng)上應(yīng)用服務(wù)器上部署Webservice服務(wù),該服務(wù)提供檢測項(xiàng)目、設(shè)備技術(shù)狀態(tài)評判成績、檢測車預(yù)設(shè)和實(shí)測標(biāo)準(zhǔn)載荷數(shù)據(jù)讀寫接口,與外網(wǎng)服務(wù)器上服務(wù)做地址映射。

        圖4 5T綜合檢測車檢測監(jiān)控系統(tǒng)車地?cái)?shù)據(jù)交互

        當(dāng)綜合檢測車行駛至軌邊監(jiān)測設(shè)備前方一定距離時,車載子系統(tǒng)以windows服務(wù)方式發(fā)出檢測單元開機(jī)信號,通過調(diào)用部署在國鐵集團(tuán)外部服務(wù)網(wǎng)上認(rèn)證和通道轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù),將車上預(yù)設(shè)和實(shí)測標(biāo)準(zhǔn)載荷數(shù)據(jù)發(fā)送到鐵路內(nèi)部服務(wù)網(wǎng)。同理,地面評價子系統(tǒng)接收到車載子系統(tǒng)發(fā)送的預(yù)設(shè)和實(shí)測標(biāo)準(zhǔn)載荷數(shù)據(jù),按照事先定義好的評判規(guī)則計(jì)算設(shè)備狀態(tài)成績,然后再通過外網(wǎng)服務(wù)器的服務(wù)將評判結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)回到車載子系統(tǒng)。

        5.3 信息安全防護(hù)

        綜合檢測車車地?cái)?shù)據(jù)交互過程是車載子系統(tǒng)通過移動互聯(lián)網(wǎng)向部署在國鐵集團(tuán)外部服務(wù)網(wǎng)的應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送請求信息,應(yīng)用服務(wù)器接收請求后進(jìn)行認(rèn)證操作,認(rèn)證不成功則拒絕請求;認(rèn)證成功則進(jìn)入鐵路安全平臺代理數(shù)據(jù)通道,訪問地面評價子系統(tǒng)接口服務(wù),實(shí)現(xiàn)車地?cái)?shù)據(jù)交互。

        數(shù)字認(rèn)證與通道轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用程序采用Webservice方式實(shí)現(xiàn),而Webservice的API對互聯(lián)網(wǎng)是公開的,存在信息安全隱患,為解決這一問題,對這一服務(wù)訪問進(jìn)行注冊制管理,對于已注冊的合法用戶,才可以正常訪問服務(wù),非法用戶不允許訪問,防止服務(wù)被盜用。

        6 技術(shù)狀態(tài)評價標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)

        5T綜合檢測車檢測監(jiān)控系統(tǒng)對THDS、TADS、TFDS、TVDS、TCDS、AEI車輛運(yùn)行安全監(jiān)測設(shè)備技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測,依據(jù)技術(shù)狀態(tài)評價標(biāo)準(zhǔn),自動評判設(shè)備當(dāng)前技術(shù)狀態(tài),為5T設(shè)備檢修作業(yè)和管理提供技術(shù)支持。

        (1)TADS設(shè)備評價標(biāo)準(zhǔn)

        TADS(車輛聲學(xué)診斷裝置)的主要檢測技術(shù)參數(shù)包括定位準(zhǔn)確、頻偏、故障軸承識別,系統(tǒng)自動評價標(biāo)準(zhǔn)如表1。

        (2)AEI設(shè)備評價標(biāo)準(zhǔn)

        AEI(車輛車號識別裝置)的主要檢測技術(shù)參數(shù)包括射頻頻率、標(biāo)簽有效讀取距離、標(biāo)簽內(nèi)容解析、計(jì)軸判輛4類,系統(tǒng)自動評價標(biāo)準(zhǔn)如表2。

        7 預(yù)期效益

        5T綜合檢測車檢測監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)與實(shí)施,能夠滿足鐵路車輛部門動態(tài)檢測和評價多種車輛安全監(jiān)測設(shè)備技術(shù)狀態(tài)的迫切需求,能夠有效解決設(shè)備種類多、數(shù)量大、分布廣泛以及上道檢修維護(hù)困難等實(shí)際問題,實(shí)現(xiàn)當(dāng)前檢測車只對THDS設(shè)備檢測到對AEI、TADS、TFDS多種設(shè)備檢測的轉(zhuǎn)變,極大的提高設(shè)備檢測效率和管理水平;通過4G無線網(wǎng)絡(luò)跨鐵路安全平臺的傳輸有效減少人工傳遞檢測數(shù)據(jù)的工作量,同時提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r性和安全性;各級車輛部門能夠及時全面的掌握設(shè)備技術(shù)狀態(tài),為保障車輛安全運(yùn)行提供重要技術(shù)手段,產(chǎn)生較大的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。

        表1 TADS設(shè)備技術(shù)狀態(tài)評價標(biāo)準(zhǔn)

        表2 AEI設(shè)備技術(shù)狀態(tài)評價標(biāo)準(zhǔn)

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