铁路通信多终端多业务协同的服务系统

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摘要：研究一种铁路通信多终端多业务协同的服务系统，利用多种铁路周边广域网和个域网通信能力，创建驾驶员终端、管理终端、员工终端等。巧妙地运用异构网络融合、多路径技术、多终端技术，对铁路运营，包括维护、整修等业务进行综合性管理。解决单一广域网链路无法满足所有铁路业务的吞吐量需求问题，让铁路运营的各种需求与信息得到及时的反馈与交互，提高工程作业车辆的利用效率,保障铁路施工维护作业的安全。

关键词：铁路通信；多终端多业务；协同；异构网络融合；系统研究

随着全球信息产业不断发展，各个领域都迎来了巨大的挑战与机遇，国内的铁路领域快速发展中，也存在些许问题。在铁路通信领域之中，单一的广域网链路并没有办法充分满足所有通信业务所需要的信息吞吐量，这一问题导致众多信息无法及时完成传输，从而让铁路运营之中的些许业务出现纰漏或是延误。本文涉及的一种铁路通信多终端多业务协同的服务系统研究，其特征在于利用多种铁路周边广域网和局域网的通信能力，创建驾驶员终端、管理终端、员工终端等，巧妙地运用异构网络融合、多路径、多终端技术，对铁路运营，包括维护、整修之中的业务进行综合性管理。具体的业务管理功能包括：铁路车辆之间以及与管控中心的信息交互，运营车辆的编组规划，运营车辆的协同作业，铁路状况的实时监控。成功解决了单一网链路数据传输量有限的问题，让铁路运营的各种需求与信息得到及时的反馈与交互，提高工程作业车辆的利用效率,保障铁路施工维护作业的安全。

1铁路通信业务发展概述与需求分析

随着国内信息化不断发展，应该加大利用信息化来处理和分析其信息。在铁路运输中由于信息技术的应用不足，货物运输中出现了很多问题，这导致客户无法实时了解其货物的运输状况，更严重的会出现运输错误的情况，使客户对铁路运输能力产生不满，从而影响铁路运输的进一步发展。铁路运输管理的后向信息技术主要体现在硬件设施和软件配置上。在硬件设施方面，主要是因为铁路运输管理人员并不真正了解信息技术在工作中的重要性，导致资金不足和铁路硬件设施不完善。本文设计的基于多终端多业务协调服务的铁路管理系统，设计分级的多个终端，协同多项铁路信息业务的运营，集成多种信息交互技术，实现对铁路的全局性综合性管理。

2系统的研究目标

立足于中国铁路信息化发展现状，将互联网融入铁路领域，实现线上铁路数据的实时通讯，通过设立多个不同的用户终端，给予不同类型用户不同的操作用户端以及访问执行的权限。将现有铁道的多种业务进行整合，将多种现有业务与现代化信息化业务进行协调，利用多种异构的通信网络将各种信息无延误的传递。该服务系统具有极强的实时性、高效性、兼容性以及鲁棒性。

3架构设计与功能展现

一种铁路通信多终端多业务协同的服务系统的架构包括应用层、平台层、网络层以及终端层。应用层为平台主营的4大通信业务以及用户终端；平台层是整体信息的交互中心，包含业务的智能分配以及信息的综合管理；网络层是终端到终端、终端到平台、平台到业务的双向交互渠道，包括接入网、数据网、传输网以及卫星网；终端层分为铁路信息采集部件、智能终端以及通信网络。

3.1应用层分析

一种铁路通信多终端多业务协同的服务系统，其组成包括两类附加传感器：列车传感器和铁路传感器；3个运行终端：驾驶员终端、员工终端和管理终端；4大信息业务：协调作业业务、编组规划业务、信息交互业务、实时监控业务。这就组成了“1234”的系统应用架构，如图2所示。驾驶员终端，员工终端和管理终端通过服务平台进行信息交互。驾驶员可以通过驾驶员终端向其他驾驶员发送协助申请或者是紧急事项的预警交流，可以与管理终端进行解决方案申请以及各种信息的汇报。

3.1.1附加传感器

附加传感器在物理层面上是属于终端层，有两类：铁路传感器和列车传感器。铁路传感器收集到铁路的各种信息，这些信息或多或少体现着铁路的安全状况以及劳损程度，中央处理平台将会对于铁路的各项指标进行实时的检测，坚决保证铁路无隐患，这就是铁路传感器给予服务平台的极有效的数据。列车传感器除了像铁路传感器检测安全状况外，还会检测环境信息，做到设施最大程度上的人性化，以人为本。

3.1.2用户终端

用户终端分为驾驶员终端、员工终端和管理终端。其中管理终端拥有最高权限，是平台运行的管理层。管理者可以通过平台给驾驶员和员工将相应的信息或者是指令发送至相应的终端上，当列车遇到问题时，管理终端需要对驾驶员终端和员工终端提供一些支持与帮助。在各种通信业务发生时，管理终端有启动，编组和直接终止任务的权利。并且可以对平台之中的所有信息进行访问，例如列车信息、铁路信息、乘客信息等。驾驶员终端的权限小于管理者终端，可以通过平台接收管理员发送的信息和指令，也可以向管理员终端发送请求获取解决方案或者是其他帮助，接收员工终端的信息，并且可以向员工终端发送指令。同时驾驶员终端可以通过平台获取权限，进而与其他驾驶员终端进行对接，相互完成协作业务等。驾驶员终端只能获取本列车的相关信息以及铁路信息，无法获取其他列车相关的具体信息。员工终端是权限最小的终端，可以通过平台接收管理员发送的信息和指令，也可以向管理员终端发送请求获取解决方案或者是其他帮助，接收驾驶员终端的信息，也可以向驾驶员终端发送请求获取解决方案或者是其他帮助。员工终端所面向的是列车内的一些纠纷与情况，可以获取本车乘客与构造的相关数据。

3.1.3应用业务分析

应用业务共有4大块，分别为协调作业业务、编组规划业务、信息交互业务和实时监控业务。协调作业业务是防止意外情况和突发事件而设立的，通过多辆列车之间的信息交互，管理终端会按照分析结果对相关的列车进行调度与指令发送，降低不良事件发生的几率。编组规划业务是通过铁路传感器和列车传感器获取数据，并且综合近期运营情况与乘车人数，分析数据，管理终端会决定如何发车，发多少列，何时发车。该业务是对发车与铁路车辆编制进行分析与优化。信息交互业务是所有业务与功能的最大基础，这是铁路部门各员工的整合模块。该业务通过平台，赋予各用户终端发送与接收信息的能力，并且赋予其不同的权限，完成平台的体制分化、并且将各个铁路车辆与管控中心进行实时的信息交互。实时监控业务是将所覆盖的所有铁路信息进行实时整合与分析，通过各个分布于铁路上以及车辆上的传感器，对于铁路状况与运营状况的监控。

3.2平台层分析

平台层是整个平台的信息交汇以及任务分析的地方，是整个平台最核心的地方。本系统的平台层还拥有智能业务分配功能以及信息综合管理功能。4大业务组成了整个平台的主要应用方面，每个业务都是铁路运营所无法避开的重要方面，而业务的分配也就十分重要。交互业务将需要建立连接的多方用户终端进行链路连接，连接后即可进行数据的交互。编组规划业务是系统对车辆信息、天气信息，客运趋势等进行综合性分析之后，管理者按照分析结果，结合上层领导指示，即可完成编组规划业务的分配。协同作业业务是系统通过各种传感器或者人员的上报发现紧急情况等，管理者对范围内的多列列车进行综合性分析。实时监控业务将各个铁路和车辆传感器进行实时数据收集，并且同时接受驾驶员、员工等的情况报告，若有情况，及时分发该业务，寻找问题或是事件的解决方案。

3.3网络层分析

网络层分析是数据传输的方式研究，在本系统之中包括接入网、数据网、传输网和卫星网4块。接入网络是骨干网络和用户终端之间的任何设备。连接的距离一般是1km左右，所以被称为“最后一公里”。由于骨干网一般采用光纤结构，传输速度快，因此接入网成为整个网络系统的瓶颈。接入网的接入方式包括铜线（普通电话线）接入，光纤接入，光纤同轴电缆有线电视电缆混合接入和无线接入。数据网络是用于传输数据服务的通信网络。基于数据交换机（分组交换，帧中继交换，ATM交换，高级路由器，IP交换机等）作为交换点，形成世界，国家和区域网络，是基于计算机硬件和软件技术以及现代传输技术的产物。传输网络是一种用于传输信道的网络，通常在交换网络，数据网络和支持网络下构建，提供信号传输和转换，属于上述3种网络的基本网络。传输网络光纤、铜线、信号放大器、接口、连接器、接口转换器、微波系统、PDH、SDH、WDM、ASON和卫星的一般研究。

3.4终端层分析

终端是各个支撑平台运行的硬件，例如铁路信息收集采集传感器，智能终端和通信网络的布局。

3.4.1铁路信息采集传感器

信息采集传感器分为铁路传感器和列车传感器。铁路传感器主要是为了保证铁路质量安全，给管控中心上传铁路的安全信息。铁路传感器有温度传感器，光线传感器，振动传感器等，温度传感器用于测量铁路的温度，由于曝晒加上列车摩擦，过高的温度可能导致铁轨的扭曲变形。光线传感器是为监控列车速度，按照光的明暗来对车速进行另一种途径的测量。振动传感器是用于测量列车经过时，铁轨的振动幅度超过一定的阈值的时候，就表明一些固定物如螺丝已经松动，或是铁轨材料已经老化等。列车传感器主要是为了收集更多有关列车以及路线的信息，便于对乘客进行人性化服务或者是将一些因素考虑到规划编组等业务中来。列车传感器包括气温传感器、湿度传感器、紫外线传感器、风向传感器等。气温传感器、湿度传感器、紫外线传感器等是为了收集沿途的数据，给用户通过人性化建议。而风向传感器是给列车使用，以提前预知风力对于行驶的有利以及有弊之处。

3.4.2智能终端

1）卫星定位装置

卫星定位装置利用卫星进行精确定位，同时利用4颗卫星，对列车进行精细的地理定位，保证其在计划内运营。

2）激光测距

在列车上安装激光测距装置，利用其光原理，对周围进行测距，每次行驶的数据都会进行比对分析，防止有意外情况，若是分析发现异常则交由驾驶员终端进行控制。

4总结与展望

基于多终端多业务协作的铁路信息化建设无疑是一项发展前景广大、功能全面的项目工程，这项工程所涉及的范围极为广泛，但却坚持以信息技术为基础推行不同业务模块的智能化、智慧化。随着信息化技术的不断发展而不停的推陈出新，更新换代，化繁杂的数据与软件系统为简单的处理平台与模式，推动建设智慧化管理与简洁化操作的系统，实现铁路信息化建设的推广。同时，在通过采用物联网技术建设推行铁路多终端多业务建设的过程中，不可避免的会产生多种不同类型的信息处理平台，随着平台的不断建设与信息技术的进一步发展，平台接入接口也会趋于统一，最终实现所有类型的信息处理平台集成共享；同时对于统一集中处理的大流量数据，采用大数据技术对其进行处理分析、存储或挖掘，从而使得铁路多终端多业务建设进一步加快，其发展的范围更广，影响更深，以点破面突出重点，最终实现全国范围内的铁路多终端多业务建设。

作者:陈苏 单位:中铁二院工程集团有限责任公司