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    鐵路軌道檢測中大容量數(shù)據(jù)衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用

    2014-04-11 15:03:46張平上海鐵路局工務(wù)處
    上海鐵道增刊 2014年4期
    關(guān)鍵詞:大容量軌道衛(wèi)星

    張平 上海鐵路局工務(wù)處

    鐵路軌道檢測中大容量數(shù)據(jù)衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用

    張平 上海鐵路局工務(wù)處

    介紹軌道檢測中大容量數(shù)據(jù)衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)的組成、功能、關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新性、使用及如何利用該系統(tǒng)指導(dǎo)工務(wù)基層單位養(yǎng)護維修等。

    軌檢車;檢測數(shù)據(jù);發(fā)送;衛(wèi)星傳輸;接收

    1 緒論

    為了有效解決軌道檢查車檢測數(shù)據(jù)的實時傳輸問題,上海鐵路局與天宇通信集團有限公司合作,成功開發(fā)了軌道檢查車大容量數(shù)據(jù)的有效傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)經(jīng)過充分的調(diào)研與論證,通過采用衛(wèi)星通信方式來解決大容量數(shù)據(jù)的有效傳輸問題。2011年5月,在我局軌檢車(WX999288)上安裝一套移動收發(fā)系統(tǒng),在上海工務(wù)段的數(shù)據(jù)處理中心安裝一套地面收發(fā)系統(tǒng),組成一套完整“車地”大容量數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng),借助“動中通”通信衛(wèi)星,建立起軌檢車與地面中心間衛(wèi)星通信鏈路,從而實現(xiàn)軌檢車與數(shù)據(jù)分析處理中心之間的實時寬帶雙向通信。該系統(tǒng)能使軌檢車檢測數(shù)據(jù)實時、快速傳輸?shù)降孛鏀?shù)據(jù)中心,使相關(guān)人員能夠及時掌握現(xiàn)場信息,發(fā)現(xiàn)問題,辨識問題,更好地指導(dǎo)現(xiàn)場養(yǎng)護工作(見圖1)。

    圖1 安裝在軌檢車(WX999288)車頂?shù)摹皠又型ā蓖ㄐ判l(wèi)星圖

    2 鐵路軌道檢測系統(tǒng)大容量數(shù)據(jù)衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)的介紹

    2.1 系統(tǒng)組成

    高速鐵路軌道檢測系統(tǒng)大容量數(shù)據(jù)衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)主要由兩大系統(tǒng)組成,分別為移動系統(tǒng)和地面固定系統(tǒng)。系統(tǒng)組成見圖2。

    (1)移動系統(tǒng):安裝于軌道檢查車(WX999288)上,以支持列車在高速移動中,利用“動中通”衛(wèi)星通信系統(tǒng),將數(shù)據(jù)經(jīng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)傳送給地面固定系統(tǒng)。移動系統(tǒng)主要包括“動中通”衛(wèi)星通信天線、功率放大器、調(diào)制解調(diào)器,以及與軌檢車檢測和分析系統(tǒng)相接的接口設(shè)備等。

    (2)地面固定系統(tǒng):地面固定系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)分析中心或調(diào)度指揮中心的組成部分,位于上海工務(wù)段內(nèi)。主要包括地面站衛(wèi)星天線、LNB、功率放大器、調(diào)制解調(diào)器,以及與地面系統(tǒng)相連的接口設(shè)備等。

    圖2 系統(tǒng)組成示意圖

    2.2 系統(tǒng)配置

    系統(tǒng)配置見表1。

    表1 系統(tǒng)配置

    2.3 系統(tǒng)功能

    2.3.1 數(shù)據(jù)雙向傳輸功能

    軌檢車檢測的各項數(shù)據(jù)(全部或有選擇性的)通過IP平臺傳送至地面的數(shù)據(jù)處理中心;相反,其處理結(jié)果也可依據(jù)需要,由數(shù)據(jù)處理中心反饋至軌檢車上。

    2.3.2 網(wǎng)絡(luò)接入和數(shù)據(jù)交換功能

    通過衛(wèi)星鏈路,軌檢車內(nèi)局域網(wǎng)與地面指揮中心的局域網(wǎng)及Internet進行連通,雙方可以交換、文件傳輸,車內(nèi)還可以通過地面的網(wǎng)絡(luò)來瀏覽互聯(lián)網(wǎng)等。

    2.3.3 音視頻傳輸功能

    在高速行進過程中,軌檢車對現(xiàn)場周圍的環(huán)境圖像進行采集后,實時通過衛(wèi)星通信系統(tǒng)傳送至地面數(shù)據(jù)分析處理中心,直接提供直觀的現(xiàn)場圖像。

    2.3.4 視頻會議傳輸功能

    在軌檢車高速行駛過程中,車內(nèi)可與地面數(shù)據(jù)處理中心實時召開雙向視頻對話,實現(xiàn)前、后方人員之間“面對面”的交流和溝通。

    2.3.5 衛(wèi)星電話功能

    通過VoIP語音網(wǎng)關(guān)設(shè)備,將固定電話延伸至軌檢車內(nèi),車內(nèi)人員可以像使用固定電話一樣打電話、收發(fā)傳真等。2.3.6基于IP平臺的其他功能

    如將GPS定位信息等通過IP平臺進行實時傳送和通過進一步的功能擴展,即可滿足有實時傳輸需求的其它業(yè)務(wù)。

    3 關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新性

    3.1 關(guān)鍵技術(shù)

    (1)年該系統(tǒng)滿足電氣化鐵路系統(tǒng)對車輛及外加設(shè)備的總體限高、限寬要求,實現(xiàn)了在27kV高壓線路下、160km/h的運行車速情況時的實時通信。

    (2)通過自主研發(fā)的與軌檢車數(shù)據(jù)系統(tǒng)相匹配的拆分/組合軟件,對實時寫入數(shù)據(jù)的讀取、拆分、打包,經(jīng)由“動中通”衛(wèi)星系統(tǒng)傳輸,再對所接收到的數(shù)據(jù)進行拆包、校驗、錯包重傳、再檢驗、重新組合等過程,生成的數(shù)據(jù)與原文件完全一致。

    (3)適合“動中通”衛(wèi)星傳輸特點的軟件,解決了當(dāng)遇到樹木、橋梁、隧道、山體等外界環(huán)境遮擋造成衛(wèi)星通信鏈路出現(xiàn)跳鎖、閃斷、短時或長時間中斷時對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?,保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確和完整。

    3.2 創(chuàng)新性

    (1)該項目在軌檢車上建立雙向通信系統(tǒng),其工作原理是通過“動中通”衛(wèi)星天線在軌檢車和檢測數(shù)據(jù)處理中心之間建立IP通信平臺,實現(xiàn)了軌道檢測波形文件的實時傳輸。

    (2)“動中通”衛(wèi)星系統(tǒng)與目前國內(nèi)的海事衛(wèi)星和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比,兼顧了后兩者的特點,彌補了兩者的缺點,既能滿足覆蓋范圍廣,又能滿足高速下完成大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?,發(fā)送速率:128kbps-4Mbps;接收速率:最高達(dá)15Mbps。

    4 應(yīng)用情況

    該系統(tǒng)于2011年5月在我局軌道檢查車(WX999288)上安裝并投入使用,地面數(shù)據(jù)分析處理中心設(shè)在上海工務(wù)段,并安裝了地面固定接收系統(tǒng)。經(jīng)過近兩年的實際應(yīng)用,速度由60km/h起步,最高試驗速度達(dá)160km/h,每20km/h為1個速度級,在測試數(shù)據(jù)正常條件下每個速度等級測試10min。測試的主要速度等級為60km/h、80km/h、100km/h、120km/h、160km/h,每個速度等級正反向各進行3次測試。

    軌檢車檢測發(fā)現(xiàn)大病害時,通過屏幕記錄軟件錄制

    Raysat天線控制器刷新信息和地面接收速率。具體如圖3。地面控制中心接收到信息后,能及時打開軌檢車檢測波形及數(shù)據(jù)。例如:軌道檢查車某次檢測到三角坑大偏差值,其具體里程、幅度、波形、列車速度、線型等見圖4、表3。

    圖3 錄制Raysat天線控制器刷新信息和地面接收速率示意圖

    圖4 超限大值的GEO波形圖

    表3 超限大值報告表

    軌檢車檢測人員即時將上述信息傳輸給地面中心,地面中心接到波形圖和超限報告表后,立即通知基層站段領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)工程技術(shù)人員,并及時將現(xiàn)場查找的情況上報且反饋到軌道檢查車。

    現(xiàn)場病害查找情況反饋:道口第七塊大板水平-5,+4,大板有空吊。第十二塊大板水平-6,+5,大板有空吊。

    通過現(xiàn)場功能實際測試與驗證,“動中通”通信衛(wèi)星構(gòu)建的大容量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),已成功實現(xiàn)軌檢車檢測數(shù)據(jù)與地面數(shù)據(jù)分析處理中心間數(shù)據(jù)的實時傳輸,數(shù)據(jù)分析處理中心能及時接收并立即分析出軌道狀態(tài)的各項參數(shù),能及時對各級別的問題進行處置,有效地解決了軌檢車檢測數(shù)據(jù)與地面分析處理中心之間的實時大容量數(shù)據(jù)交互、傳輸?shù)碾y題,不僅大大提高了檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃耘c時效性,而且能為檢測出的問題及時得到處置提供有效的保障。

    5 結(jié)束語

    該系統(tǒng)解決了軌檢車檢測數(shù)據(jù)與地面分析處理中心之間的實時數(shù)據(jù)交互,實時傳輸?shù)膫鬏斔俾矢?、系統(tǒng)穩(wěn)定,傳送的圖像穩(wěn)定、清晰。系統(tǒng)操作界面簡潔、友好,通過近兩年的運行,系統(tǒng)設(shè)備具有很好的可靠性、實用性。

    責(zé)任編輯:宋飛

    來稿時間:2014-11-13

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