轨道车运行控制设备数据及记录远程传输系统研究

何宇晖 郑璟瑜

中国铁道科学研究院集团有限公司标准计量研究所 北京 100081

轨道车运行控制设备（GYK）是铁路运维管理中监控轨道车正常运行的重要控制设备。GYK以防止“两冒一超”为基本原则，能根据地面轨道电路信息实时计算目标距离的连续速度控制曲线，对轨道车超速进行防护。同时，GYK可以实时记录、转储轨道车运行和乘务员操作时产生的各项数据并下载分析。

由于各型轨道车的运用时间、运行交路、作业地点及时间等条件不固定，且具有运行分散、管辖线路长、沿线自然环境复杂等特点，铁路现场在对GYK数据（含GYK基础数据、揭示数据和控制程序）的换装和GYK监测、维护上存在很多困难，例如轨道车外出作业时，GYK基础数据无法及时换装，影响轨道车的行车安全。为此，以铁路专用通信网或国家公共移动通信网为无线数据传输平台，研究一种轨道车运行控制设备数据及记录远程传输系统，实现GYK数据和运行记录的远程传输和实时监测。

1 GYK数据和记录的传输和监测存在的问题

1.1GYK基础数据换装困难

轨道车流动作业、分散作业，当遇到线路数据变化时，需要铁路职工现场换装GYK基础数据，既无法保证换装的及时性，又难以监管换装的有效性。数据换装成本高，存在较大困难。

1.2GYK运行状态监测不及时

日常维护工作中，维护人员无法实时掌握GYK运行状态，不能及早发现设备质量问题并及时维修或保养。当GYK发生故障时，不能远程分析故障原因，难以及时有效地指导现场人员开展维修工作，影响轨道车使用单位的正常安全生产。

1.3GYK运行记录数据分析不及时

依据《轨道车运行控制设备运用维护管理办法》（铁总运[2015]46号）要求，GYK使用部门及管理部门需要及时分析运行记录数据。现有GYK不具备运行记录数据的远程实时回传条件，不能有效落实数据分析要求。

1.4 临时下达的揭示调度命令不能及时上车

调度员临时下达的运行揭示调度命令无法及时上车，需司机人工输入，存在误输入风险，影响轨道车行车安全。

2 轨道车运行控制设备数据及记录远程传输系统研究

针对以上问题，基于铁路专用通信网或国家公共移动通信网，利用现有数据无线传输技术，研究一种轨道车运行控制设备数据及记录远程传输系统（以下简称系统），实现数据及记录的远程传输和实时监测。系统可以解决轨道车运行分散、停放位置不固定带来的数据更换困难以及运行记录数据不能实时下载分析的问题，从而提高轨道车行车安全。

2.1 系统组成

系统由车载设备、无线网络、地面网关、地面业务系统等相关设备组成。架构如图1所示。

图1 系统架构图

2.2 系统功能

系统的车载设备具备自检功能、数据采集功能、数据无线发送功能、数据无线接收功能、数据记录功能、GYK广播信息数据转发功能、为其他车载设备提供数据远程传输通道的功能、GPS/BDS校时功能等。地面业务系统具备数据转发功能、流量控制功能、安全隔离和传输功能、日志记录功能、升级文件远程发送功能、运行记录数据回传分析功能、GYK监测信息远程接收功能、数据断点续传功能。车载设备和地面业务系统配套使用，可远程更新、传输和升级GYK基础数据、运行揭示文件和控制程序文件，还可远程下载GYK运行记录数据文件。在轨道车行车过程中，系统对GYK运行状态信息、地面轨道电路信息进行实时监测，对GYK基础数据版本、控制程序版本、系统车载设备主控程序版本和GYK运行揭示编号采集记录，对GYK及其相关设备的报警信息实时监测及预警。

2.3 数据及记录传输的可靠性研究

远程传输数据及记录的可靠性直接影响轨道车行车安全。通过以下技术研究，确保传输准确可靠。

（1）数据加密和完整性校验技术。系统采用对称加密算法技术及CRC数据冗余校验和HASH完整性校验，保护数据文件。同时，密钥使用国际标准的非对称算法，生成公钥和私钥。

（2）数据隔离技术。系统通信服务器通过安全协议对非法数据进行过滤，对传输的重要信息加密，防止窃听和破坏。

（3）数据有效性检验技术。系统提供数据有效性检验功能，确保通过人机接口输入或通过通信接口输入的数据格式或长度符合系统设定要求。

（4）数据断点续传技术。当通信链路出现异常时，对已传输成功的数据进行保存，通信链路恢复正常后，能够继续从断点处进行传输。传输过程能够保障数据丢失后的重传机制，确保数据完整性、可靠性。

（5）恶意代码检测技术。系统对传输内容进行恶意代码检测，以确保传输数据的正确、完整、可靠。

3 结语

轨道车运行控制设备数据及记录远程传输系统通过现有通信网络和数据传输技术，可准确可靠的实现数据及记录的远程传输和实时监测，为轨道车行车的安全性和时效性提供保障。