关于车辆信息上传改用PIDS车地无线通道的研究

　　摘要：由于车辆信息数据量较多，且受专用无线数据车载台的传输通道带宽限制，导致暂不能实时上传运行中的车辆的一些重要信息。本文将做以下研究，将车辆信息改由乘客信息显示系统（PIDS）车地无线通道上传至控制中心。

　　一、引言

　　目前，广州地铁各控制中心能实现对车辆内部的视频监控、向列车发布信息等基本功能。而根据原设计，对于运行列车的各种车辆信息上传，必须经由专用无线数据车载台汇总至控制中心的专用无线集群主站设备，再通过数传控制台以及约定的接口转交至主控系统，以供车辆相关维护人员使用。

　　但由于车辆信息数据量较多，且受专用无线数据车载台的传输通道带宽限制，导致暂不能实时上传运行中的车辆的一些重要信息，如车辆状态信息、与乘客相关设施动作信息、列车故障信息等内容。这些信息一方面有助于调度人员了解车辆状态、组织列车运行、组织车站上下车客流等，另一方面也能为车辆维修提供一定帮助和指导。

　　本文将做以下研究，将车辆信息改由乘客信息显示系统（英文简称PIDS,下文称PIDS）车地无线通道上传至控制中心。

　　二、现阶段车辆信息上传方式

　　1.车辆信息

　　车辆信息主要指能够反映列车运行过程中各种状态、性能、故障等情况的数据。由于列车是移动运行的，该数据可通过指定无线通道上传至控制中心，供相关监控及维护人员使用。

　　车辆信息主要分一类、二类、三类信息三种。其中一二类主要为列车状态信息，数据量较小。

　　车辆三类信息作为一类和二类信息的扩展和补充，包含大量信息，主要包括故障记录、监控数据和环境数据，可为车辆段维修人员及时鉴别故障特性和发现潜在故障提供支持和帮助，以便维修人员计划维修活动、决定回段列车停放位置及决定参与处理故障的人员配备。若只通过数据量较少的一、二类故障信息进行大致判断，将影响故障分析的准确性和及时性。

　　三类信息上传的实现可以提高正线故障判定准确性以及维修管理作业效率，需要实时传送回控制中心进行故障数据分析。因此，它属于重要的车辆信息类型。

　　2.现阶段车辆信息上传方式

　　根据原设计，现阶段广州地铁对于运行列车的各种车辆信息上传，采用的是利用专用无线集群通信传输通道进行透明传输。其原理图如图1所示。

　　

　　从图1可以看出，车辆信息经车辆系统通过RS422串口发往数据车载电台，数据车载电台再通过无线通信方式将数据通过专用无线集群基站上传至控制中心主站设备，经由数传控制台以及约定的接口转交至主控系统并显示，以供相关监控及维护人员使用。

　　同时，也可以看到，在列车与主控系统中间的所有设备仅为透明传输通道，对车辆信息的内容不做任何修改。传输通道的带宽直接影响着车辆将信息上传至控制中心的效率。

　　三、现阶段存在问题

　　1.车辆信息数据量大

　　车辆在正常运行情况下，一般产生一二类信息，该类信息数据量相对较小。一旦列车发生故障（车门、车钩、转向架、牵引、供电、供风、制动、辅助逆变器、空调等故障），将会产生大量三类故障告警信息，该类信息数据量基本以MB计。

　　2.传输通道带宽过窄

　　数据车载电台的缓存仅为1KB,RS422串口传输速率为19.2kbps.

　　在实际实施过程中发现，一、二类报警信息由于数据量不大，通过专用无线传输通道可以实时上传。

　　对于以MB级计算的三类信息，由于信息量太大，数据车载电台仅能供1K字节传输带宽，信息传输和数据还原存在较大的瓶颈。

　　3.占用专用无线集群通信信道资源

　　广州地铁专用无线集群系统的基站设备一般配置2个收发信道机，每个收发信道机配有4个信道，共8个信道。其中第1个信道为控制信道，其余7个信道可根据需要指配为语音信道或数据信道。专用无线集群通信系统的一个重要应用即为给地铁线网内行车调度安全提供一套可靠、实时的语音调度指挥辅助设备。因此，为保障正常的列车运营及调度指挥，需充分保证语音信道的需求。

　　通过专用无线集群系统的通道进行透明上传车辆信息时，无线基站必须分配一个信道资源用于数据通信，使得可用于语音通信的信道将相对减少。将可能导致无线信道不够指配给需要使用语音通话（特别是司机和调度之间的语音通话）的无线用户而导致无法使用语音通话的情况。

　　4.控制中心无法即时获取车辆故障信息

　　在列车出现故障的情况下，由于产生的大量故障信息未能及时有效的传递至控制中心，车辆相关维修技术人员无法及时获取现场故障情况以助指导现场故障处理人进行相应应急处理。这将可能因导致列车故障处理不及时从而影响客运疏导，给运营工作和公司形象带来较大负面影响。

　　四、车辆信息改用PIDS车地无线通道

　　上传1.列车车地无线通信通道

　　在城市轨道交通行业，列车车地无线通信的通道大体可分以下几种：专用集群调度系统车地无线通道、民用通信车地无线通道、PIDS车地无线通道以及信号系统车地无线通道。

　　民用通信车地无线通道属运营商管辖，使用时需增加额外的高额费用。信号系统车地无线通道为信号系统设备专用，不适合兼做它用。PIDS车地无线通道多数为地铁组建及维护。

　　2.PIDS车地无线通道

　　PIDS车地无线通道采用WIFI接入AP设备的方式。根据相关技术指标要求，有效平均带宽应不低于10Mbps.其原理如图2所示。

　　

　　从图2可以看到，PIDS车地无线通道也提供了一个可以连通列车以及控制中心的透明传输通道。只需通过增加PIDS与车辆以及主控系统相关接口，即可改用PIDS车地无线通道建立。

　　五、增加PIDS与车辆及主控系统接口（见表1）

　　

　　六、两种方式的比较

　　车辆信息经由专用无线车地通道以及PIDS无线车地通道进行上传至控制中心的相关比较，主要可以从表2所示几点项目进行。

　　

　　从表2的比较可以明显看出，车辆信息改由PIDS车地无线通道进行上传具有较强操作性，可解决目前遇到的车辆信息数据量过大，传输通道带宽过窄问题。

　　七、结束语

　　专用无线集群通信系统是地铁行车调度指挥的重要系统，主要为行车调度员及司机的语音通信提供保障。车辆信息是列车各种实时状态及故障情况的集中反映，为控制中心相关监控及维护技术人员参与列车故障处理提供了重要的辅助判断信息。但由于专用无线车地通道无法满足需求，经过研究比较发现，改用PIDS车地无线通道不仅可替代专用无线车地通道实现车辆信息上传至控制中心的功能，而且还更优于专用无线车地通道。