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摘要：研究一種鐵路通信多終端多業務協同的服務系統，利用多種鐵路周邊廣域網和個域網通信能力，創建駕駛員終端、管理終端、員工終端等。巧妙地運用異構網絡融合、多路徑技術、多終端技術，對鐵路運營，包括維護、整修等業務進行綜合性管理。解決單一廣域網鏈路無法滿足所有鐵路業務的吞吐量需求問題，讓鐵路運營的各種需求與信息得到及時的反饋與交互，提高工程作業車輛的利用效率,保障鐵路施工維護作業的安全。

關鍵詞：鐵路通信；多終端多業務；協同；異構網絡融合；系統研究

隨著全球信息產業不斷發展，各個領域都迎來了巨大的挑戰與機遇，國內的鐵路領域快速發展中，也存在些許問題。在鐵路通信領域之中，單一的廣域網鏈路并沒有辦法充分滿足所有通信業務所需要的信息吞吐量，這一問題導致眾多信息無法及時完成傳輸，從而讓鐵路運營之中的些許業務出現紕漏或是延誤。本文涉及的一種鐵路通信多終端多業務協同的服務系統研究，其特征在于利用多種鐵路周邊廣域網和局域網的通信能力，創建駕駛員終端、管理終端、員工終端等，巧妙地運用異構網絡融合、多路徑、多終端技術，對鐵路運營，包括維護、整修之中的業務進行綜合性管理。具體的業務管理功能包括：鐵路車輛之間以及與管控中心的信息交互，運營車輛的編組規劃，運營車輛的協同作業，鐵路狀況的實時監控。成功解決了單一網鏈路數據傳輸量有限的問題，讓鐵路運營的各種需求與信息得到及時的反饋與交互，提高工程作業車輛的利用效率,保障鐵路施工維護作業的安全。

1鐵路通信業務發展概述與需求分析

隨著國內信息化不斷發展，應該加大利用信息化來處理和分析其信息。在鐵路運輸中由于信息技術的應用不足，貨物運輸中出現了很多問題，這導致客戶無法實時了解其貨物的運輸狀況，更嚴重的會出現運輸錯誤的情況，使客戶對鐵路運輸能力產生不滿，從而影響鐵路運輸的進一步發展。鐵路運輸管理的后向信息技術主要體現在硬件設施和軟件配置上。在硬件設施方面，主要是因為鐵路運輸管理人員并不真正了解信息技術在工作中的重要性，導致資金不足和鐵路硬件設施不完善。本文設計的基于多終端多業務協調服務的鐵路管理系統，設計分級的多個終端，協同多項鐵路信息業務的運營，集成多種信息交互技術，實現對鐵路的全局性綜合性管理。

2系統的研究目標

立足于中國鐵路信息化發展現狀，將互聯網融入鐵路領域，實現線上鐵路數據的實時通訊，通過設立多個不同的用戶終端，給予不同類型用戶不同的操作用戶端以及訪問執行的權限。將現有鐵道的多種業務進行整合，將多種現有業務與現代化信息化業務進行協調，利用多種異構的通信網絡將各種信息無延誤的傳遞。該服務系統具有極強的實時性、高效性、兼容性以及魯棒性。

3架構設計與功能展現

一種鐵路通信多終端多業務協同的服務系統的架構包括應用層、平臺層、網絡層以及終端層。應用層為平臺主營的4大通信業務以及用戶終端；平臺層是整體信息的交互中心，包含業務的智能分配以及信息的綜合管理；網絡層是終端到終端、終端到平臺、平臺到業務的雙向交互渠道，包括接入網、數據網、傳輸網以及衛星網；終端層分為鐵路信息采集部件、智能終端以及通信網絡。

3.1應用層分析

一種鐵路通信多終端多業務協同的服務系統，其組成包括兩類附加傳感器：列車傳感器和鐵路傳感器；3個運行終端：駕駛員終端、員工終端和管理終端；4大信息業務：協調作業業務、編組規劃業務、信息交互業務、實時監控業務。這就組成了“1234”的系統應用架構，如圖2所示。駕駛員終端，員工終端和管理終端通過服務平臺進行信息交互。駕駛員可以通過駕駛員終端向其他駕駛員發送協助申請或者是緊急事項的預警交流，可以與管理終端進行解決方案申請以及各種信息的匯報。

3.1.1附加傳感器

附加傳感器在物理層面上是屬于終端層，有兩類：鐵路傳感器和列車傳感器。鐵路傳感器收集到鐵路的各種信息，這些信息或多或少體現著鐵路的安全狀況以及勞損程度，中央處理平臺將會對于鐵路的各項指標進行實時的檢測，堅決保證鐵路無隱患，這就是鐵路傳感器給予服務平臺的極有效的數據。列車傳感器除了像鐵路傳感器檢測安全狀況外，還會檢測環境信息，做到設施最大程度上的人性化，以人為本。

3.1.2用戶終端

用戶終端分為駕駛員終端、員工終端和管理終端。其中管理終端擁有最高權限，是平臺運行的管理層。管理者可以通過平臺給駕駛員和員工將相應的信息或者是指令發送至相應的終端上，當列車遇到問題時，管理終端需要對駕駛員終端和員工終端提供一些支持與幫助。在各種通信業務發生時，管理終端有啟動，編組和直接終止任務的權利。并且可以對平臺之中的所有信息進行訪問，例如列車信息、鐵路信息、乘客信息等。駕駛員終端的權限小于管理者終端，可以通過平臺接收管理員發送的信息和指令，也可以向管理員終端發送請求獲取解決方案或者是其他幫助，接收員工終端的信息，并且可以向員工終端發送指令。同時駕駛員終端可以通過平臺獲取權限，進而與其他駕駛員終端進行對接，相互完成協作業務等。駕駛員終端只能獲取本列車的相關信息以及鐵路信息，無法獲取其他列車相關的具體信息。員工終端是權限最小的終端，可以通過平臺接收管理員發送的信息和指令，也可以向管理員終端發送請求獲取解決方案或者是其他幫助，接收駕駛員終端的信息，也可以向駕駛員終端發送請求獲取解決方案或者是其他幫助。員工終端所面向的是列車內的一些糾紛與情況，可以獲取本車乘客與構造的相關數據。

3.1.3應用業務分析

應用業務共有4大塊，分別為協調作業業務、編組規劃業務、信息交互業務和實時監控業務。協調作業業務是防止意外情況和突發事件而設立的，通過多輛列車之間的信息交互，管理終端會按照分析結果對相關的列車進行調度與指令發送，降低不良事件發生的幾率。編組規劃業務是通過鐵路傳感器和列車傳感器獲取數據，并且綜合近期運營情況與乘車人數，分析數據，管理終端會決定如何發車，發多少列，何時發車。該業務是對發車與鐵路車輛編制進行分析與優化。信息交互業務是所有業務與功能的最大基礎，這是鐵路部門各員工的整合模塊。該業務通過平臺，賦予各用戶終端發送與接收信息的能力，并且賦予其不同的權限，完成平臺的體制分化、并且將各個鐵路車輛與管控中心進行實時的信息交互。實時監控業務是將所覆蓋的所有鐵路信息進行實時整合與分析，通過各個分布于鐵路上以及車輛上的傳感器，對于鐵路狀況與運營狀況的監控。

3.2平臺層分析

平臺層是整個平臺的信息交匯以及任務分析的地方，是整個平臺最核心的地方。本系統的平臺層還擁有智能業務分配功能以及信息綜合管理功能。4大業務組成了整個平臺的主要應用方面，每個業務都是鐵路運營所無法避開的重要方面，而業務的分配也就十分重要。交互業務將需要建立連接的多方用戶終端進行鏈路連接，連接后即可進行數據的交互。編組規劃業務是系統對車輛信息、天氣信息，客運趨勢等進行綜合性分析之后，管理者按照分析結果，結合上層領導指示，即可完成編組規劃業務的分配。協同作業業務是系統通過各種傳感器或者人員的上報發現緊急情況等，管理者對范圍內的多列列車進行綜合性分析。實時監控業務將各個鐵路和車輛傳感器進行實時數據收集，并且同時接受駕駛員、員工等的情況報告，若有情況，及時分發該業務，尋找問題或是事件的解決方案。

3.3網絡層分析

網絡層分析是數據傳輸的方式研究，在本系統之中包括接入網、數據網、傳輸網和衛星網4塊。接入網絡是骨干網絡和用戶終端之間的任何設備。連接的距離一般是1km左右，所以被稱為“最后一公里”。由于骨干網一般采用光纖結構，傳輸速度快，因此接入網成為整個網絡系統的瓶頸。接入網的接入方式包括銅線（普通電話線）接入，光纖接入，光纖同軸電纜有線電視電纜混合接入和無線接入。數據網絡是用于傳輸數據服務的通信網絡。基于數據交換機（分組交換，幀中繼交換，ATM交換，高級路由器，IP交換機等）作為交換點，形成世界，國家和區域網絡，是基于計算機硬件和軟件技術以及現代傳輸技術的產物。傳輸網絡是一種用于傳輸信道的網絡，通常在交換網絡，數據網絡和支持網絡下構建，提供信號傳輸和轉換，屬于上述3種網絡的基本網絡。傳輸網絡光纖、銅線、信號放大器、接口、連接器、接口轉換器、微波系統、PDH、SDH、WDM、ASON和衛星的一般研究。

3.4終端層分析

終端是各個支撐平臺運行的硬件，例如鐵路信息收集采集傳感器，智能終端和通信網絡的布局。

3.4.1鐵路信息采集傳感器

信息采集傳感器分為鐵路傳感器和列車傳感器。鐵路傳感器主要是為了保證鐵路質量安全，給管控中心上傳鐵路的安全信息。鐵路傳感器有溫度傳感器，光線傳感器，振動傳感器等，溫度傳感器用于測量鐵路的溫度，由于曝曬加上列車摩擦，過高的溫度可能導致鐵軌的扭曲變形。光線傳感器是為監控列車速度，按照光的明暗來對車速進行另一種途徑的測量。振動傳感器是用于測量列車經過時，鐵軌的振動幅度超過一定的閾值的時候，就表明一些固定物如螺絲已經松動，或是鐵軌材料已經老化等。列車傳感器主要是為了收集更多有關列車以及路線的信息，便于對乘客進行人性化服務或者是將一些因素考慮到規劃編組等業務中來。列車傳感器包括氣溫傳感器、濕度傳感器、紫外線傳感器、風向傳感器等。氣溫傳感器、濕度傳感器、紫外線傳感器等是為了收集沿途的數據，給用戶通過人性化建議。而風向傳感器是給列車使用，以提前預知風力對于行駛的有利以及有弊之處。

3.4.2智能終端

1）衛星定位裝置

衛星定位裝置利用衛星進行精確定位，同時利用4顆衛星，對列車進行精細的地理定位，保證其在計劃內運營。

2）激光測距

在列車上安裝激光測距裝置，利用其光原理，對周圍進行測距，每次行駛的數據都會進行比對分析，防止有意外情況，若是分析發現異常則交由駕駛員終端進行控制。

4總結與展望

基于多終端多業務協作的鐵路信息化建設無疑是一項發展前景廣大、功能全面的項目工程，這項工程所涉及的范圍極為廣泛，但卻堅持以信息技術為基礎推行不同業務模塊的智能化、智慧化。隨著信息化技術的不斷發展而不停的推陳出新，更新換代，化繁雜的數據與軟件系統為簡單的處理平臺與模式，推動建設智慧化管理與簡潔化操作的系統，實現鐵路信息化建設的推廣。同時，在通過采用物聯網技術建設推行鐵路多終端多業務建設的過程中，不可避免的會產生多種不同類型的信息處理平臺，隨著平臺的不斷建設與信息技術的進一步發展，平臺接入接口也會趨于統一，最終實現所有類型的信息處理平臺集成共享；同時對于統一集中處理的大流量數據，采用大數據技術對其進行處理分析、存儲或挖掘，從而使得鐵路多終端多業務建設進一步加快，其發展的范圍更廣，影響更深，以點破面突出重點，最終實現全國范圍內的鐵路多終端多業務建設。

作者:陳蘇 單位:中鐵二院工程集團有限責任公司