《自动化博览》

    摘要：铁运公司矿区铁路综合信息系统项目于2008年3月正式投入运行。采用光缆连接各站、铁路沿线及运行的机车利用无线mesh相互连接并和各站相连的方式，构成了一个覆盖整个铁路沿线及各站点的网络平台。通过分析公司综合信息系统几年来运行的实际使用情况，笔者对其原有的列调功能进行了优化。优化后的整个系统将为企业的生产、经营、运输等活动提供高效的技术保障和经济性能，引导企业走向科技、创新、经济、高效的发展道路。

    关键词：mesh网络；优化；铁路；无线调度系统

    Abstract: The project for Railway Integrated Information System of mines put into operation formally in March, 2008.The system adopted fiber optical cables to connect each station, and made use of wireless mesh communication between the railway and running locomotives. In this way all the locomotives and stations were connected to each other, which formed a network platform which covers the whole railway line and stations. Through the analysis of company integrated information system for several years running the actual usage,    the original train dispatching function is optimized.   Optimization of the whole system   provides effective technical support for the enterprise production, operation, transportation and other activities, and promotes science and technology innovation of enterprises. 

    Key words: Mesh network; Optimization; Railway; Wireless dispatching system

    1　引言

    铁运公司矿区铁路综合信息系统项目于2008年3月正式投入运行。采用光缆连接各站、铁路沿线及运行的机车利用无线mesh相互连接并和各站相连的方式，构成了一个覆盖整个铁路沿线及各站点的网络平台。铁路综合信息系统是公司信息交换、保障安全、提高效率的核心设备之一，铁路运输行车管理信息系统，铁路运输货运管理信息系统，铁路无线调度通信系统（包括无线列车调度系统和平面无线调车系统）均运行于此平台之上。由于系统明显存在无线调度功能缺陷，道口与机车紧急联控缺失，mesh网络通信质量下降，甚至有地方出现通信盲区，系统可靠性不高等因素，通过改进和优化mesh网络，来解决系统的上述问题，为铁路的生产、运输、安全提供技术保障。

    2　系统现状

    （1）系统核心功能之一的无线调度功能没有使用起来

    综合信息系统规划设计时的一个主要功能就是要建立行车调度员、车站值班员、运行机车之间的“大三角”无线调度指挥系统，解决公司在用的国铁已经淘汰的车机联控系统运行不可靠的问题，但由于机车无线调度终端存在几个明显缺陷：

    •  实时性差：需要有语音转换为数据包的过程，延时较长；
    •  操作不方便：通话时需先拨号，不能单手操作，容易分散注意力；
    •  扬声器音量小：即使使用免提方式，也不能在机车嘈杂的环境中听清楚。

    虽然公司在技术规章上已明确规定该系统为行车联系的主系统，但司机长期基本不用。随着车机联控设备不断老化，且受环境变化制约，矛盾变得日益突出。

    （2）没有道口与机车联系通道，道口看守人员不能与司机紧急联控

    公司铁路沿线道口众多，特别像章岭、鸿春、晓庄等道口公路车流很大，属事故多发地段，遇到紧急情况时，道口看守人员只能先通过有线电话联系到调度或相邻站点，再由调度或相邻站点与机车列调IP电话取得联系，不能及时通知运行中的机车，容易发生车辆相撞的恶性事故。

    （3）系统运行可靠性不高

    一方面，mesh无线网络系统运行已达五年，由于种种原因，mesh节点间的无线连接质量有不同程度的下降，再加上线路上环境的变化，使现有的mesh网络达不到无盲区覆盖，需要增加mesh节点，提高现有mesh网络的通信冗余量。另一方面，综合信息系统机房的NGI服务器、control控制器均为单套设置，没有备用，一旦出现故障就会造成整个系统瘫痪。

    3　系统改进以及优化

    （1）对机车无线调度终端进行了改进优化

    基于如何使司机愿意使用机车无线终端这个出发点，经过多次对DF-8和DF-7机车内设进行调研，并征求司机的意见，经多次修改，设计出了如图1所示的终端设备式样，交付厂家进行生产。新的机车无线终端实现了一键广播通话，便于司机操作使用，且扬声器音量和静噪可以随时调节，可以适用不同司机和不同环境。

                    
                                      图1 终端设备改进优化

    （2）实现了有人道口值守人员与运行机车的实时语音通信

    为实现有人道口值守人员与运行机车之间的应急通信，我们对原有的IP电话系统进行了升级改造，采用了图2的设计：

                      
                                           图2 IP电话系统升级改造示意图

    系统以 ZDS1000 为交换处理核心，采用无线 mesh 网络为承载，在道口增加一台ZTS100主机，通过 ZTS100 实现无线与有线之间的转换，实现无线对讲机、SIP 电话、以及无线对讲终端（ZTG1001）之间的任意呼叫。

    ZDS1000 安装在调度机房，并会配备有一部 SIP 话机，用于调度通信；在铁运公司每辆机车上各自安装一个 ZTG1001（东风为两套）；在 6 个道口的配置了 ZTS100，并每个道口配有两台对讲机。系统内所有设备均通过 mesh 无线网络连接到一起。当道口需要联系机车终端时，可以通过对讲机的 PTT 键一键对机车组（11 辆机车）发起广播，所有机车组成员可以同时获知道口当前状态；机车终端 ZTS1001 也可以一键发起广播到道口组；行调和车站值班员也可以随时呼叫机车、道口；机房可以呼叫测试车站、机车、道口，并可以通过调度台软件观察所有设备实时状态。所有节点信息实现了及时化、准确化、网络化和移动化；所有节点可以随时了解其他节点信息，从而消除了不安全因素，提高了行车的安全。

    （3）对车机联控信息进行储存及调用分析在机房设置录音服务器一台，可以对所有的通话信息进行储存，并且通过软件进行方便的调用分析。对于规范车机联控、事故应急处理的分析，事故责任的追查等提供了第一手数据。

    （4）对现有mesh网络进行补强优化，基本实现了铁路沿线无盲区覆盖

    要实现行车调度员、车站值班员与机车三方随时可靠通信，特别是保证机车接近车站时的联控，关键是要保证沿线mesh点与点之间都能联系上，且信号衰减不能超过-90db。同时为了实现道口与机车的通信，道口必须加装mesh节点。为此我们做了以下工作：

    •  对各站的接近区段及有人道口处线路信号质量不好的地方进行了实地信号测试，并制定了增加mesh节点和调整原有节点位置的优化方案。主要包括古矿站、王台站接近区段mesh加点优化，集配站接近区段mesh移位优化，有人道口无线mesh优化三部分。共新增mesh点8个，包括两个太阳能供电mesh点，改移位置1个。

    •  将原有的mesh网络的NGI-SERVER和网络控制器改为主备方式。NEG-SERVER和网络控制器为mesh网的管理核心，一旦其出现故障，整个mesh网会无法联络，对其重新进行安装设置比较复杂耗时，故障影响时间无法估算。一旦综合信息网络成为公司无线调度主用通信网络后，这样长的故障处理时间势必无法接受。为此，安装了两个核心设备的备用系统，一旦主SERVER或网络控制器出现故障，备用系统可以在几分钟之内恢复网络，基本不影响网络的正常运行。

    4　结语

    通过分析公司综合信息系统几年来运行的实际使用情况，我们对其原有的列调功能进行了优化，使其更符合现场的实际运用；增加了道口与机车之间的应急通信通道；对原有的网络进行了补强优化。这些必将大大提高行车组织的效率和机车运行的安全性。同时mesh网络经过加强后，形成的覆盖全线的无线网络，可以作为后续一些扩展项目的可靠运行平台。优化后的整个系统将为企业的生产、经营、运输等活动提供高效的技术保障和经济性能，引导企业走向科技、创新、经济、高效的发展道路。

    参考文献：
    [1] 陈志贤. 列车调度无线通信系统设计[J]. 微电子学与计算机, 2010, (4) .
    [2] 方旭明. 下一代无线因特网技术: 无线MESH网络[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2006. 5.
    [3] 李萍. 铁路列车调度指挥系统(TDCS)[M]. 北京: 中国铁道出版社, 2006.

    作者简介
    李拥军（1970-），男，山西晋城人，电气工程师，工学学士，1992年毕业于北方交通大学通信工程专业，现就职于晋城煤业集团铁路运输公司，主要从事通信信号专业的设备维修和设备升级等管理工作。