鐵路局技術(shù)統(tǒng)計(jì)科QC小組基于4G專網(wǎng)技術(shù)的新型無(wú)線調(diào)車(chē)系統(tǒng)研究成果匯報(bào)

基于4g專網(wǎng)技術(shù)新型無(wú)線調(diào)車(chē)系統(tǒng)的研發(fā)鐵路局技術(shù)統(tǒng)計(jì)科QC小組二〇一七年四月目錄一、小組概況二、選擇課題三、現(xiàn)狀調(diào)查四、設(shè)定目標(biāo)五、驗(yàn)證目標(biāo)六、驗(yàn)證框架七、成果展示八、要因確認(rèn)九、功能指標(biāo)十、功能實(shí)現(xiàn)十一、效益分析十二、總結(jié)1、概況

目前國(guó)內(nèi)無(wú)論是公眾通信領(lǐng)域，還是專業(yè)通信領(lǐng)域，已普遍應(yīng)用第四代移動(dòng)通信技術(shù)（LTE，4G）?；诘谒拇苿?dòng)通信技術(shù)的4G專網(wǎng)具有安全性高、覆蓋范圍廣、抗干擾能力強(qiáng)、通信質(zhì)量可靠、接入和傳輸時(shí)延小、傳輸速率大等特點(diǎn)，能夠?yàn)殍F路站場(chǎng)提供高度安全可靠、快速接入、大數(shù)據(jù)帶寬的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸通道。2015年鐵路總公司開(kāi)始推進(jìn)基于4G專網(wǎng)技術(shù)的鐵路站場(chǎng)寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作，目標(biāo)是為鐵路站場(chǎng)提供一個(gè)集群化、寬帶化、統(tǒng)一管理的無(wú)線通信平臺(tái)，2016年6月已經(jīng)發(fā)布《鐵路站場(chǎng)寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)總體技術(shù)要求》初稿。在這種趨勢(shì)下，研究基于4G專網(wǎng)技術(shù)的新型無(wú)線調(diào)車(chē)系統(tǒng)，解決調(diào)車(chē)作業(yè)中存在的實(shí)際問(wèn)題，在技術(shù)上、政策上是可行的。1、小組概況小組名稱南站技統(tǒng)科ＱＣ小組注冊(cè)編號(hào)課題名稱基于4G專網(wǎng)技術(shù)的新型無(wú)線調(diào)車(chē)系統(tǒng)研究小組成立時(shí)間2005年12月組長(zhǎng)姜濤組員10人平均年齡35.2歲職務(wù)狀態(tài)站長(zhǎng)、副站長(zhǎng)、技統(tǒng)（副）科長(zhǎng)、工程師、助理工程師文化程度本科9名，研究生1名接受QC教育全員達(dá)到規(guī)定教育要求小組活動(dòng)每月一次，定期循環(huán)，集中攻關(guān)歷年取得成果2007年獲局優(yōu)秀質(zhì)量成果1次，2008年獲部?jī)?yōu)秀質(zhì)量成果1次，2009年獲省優(yōu)秀質(zhì)量成果1次，2010年獲局優(yōu)秀質(zhì)量成果1次，2011年獲局優(yōu)秀質(zhì)量成果1次，2012年獲局優(yōu)秀質(zhì)量成果1次。1、小組概況小組成員情況序號(hào)姓名性別年齡職稱文化程度組內(nèi)分工1男46高級(jí)工程師大學(xué)組長(zhǎng)2男47高級(jí)工程師大學(xué)副組長(zhǎng)3男38高級(jí)工程師大學(xué)總體策劃4男33工程師研究生方案設(shè)計(jì)5男40工程師大學(xué)技術(shù)指導(dǎo)6男31工程師大學(xué)信息收集7男28車(chē)站值班員大學(xué)信息收集8男28調(diào)車(chē)區(qū)長(zhǎng)大學(xué)統(tǒng)計(jì)分析9男25信號(hào)長(zhǎng)大學(xué)統(tǒng)計(jì)分析10男25監(jiān)控分析員大學(xué)實(shí)施記錄11男25車(chē)站值班員大學(xué)實(shí)施記錄學(xué)習(xí)情況人均接受QC教育超過(guò)60小時(shí)

1、小組概況月份項(xiàng)目2016.52016.62016.72016.82016.9-2016.102017.1-2017.3選題調(diào)查計(jì)劃實(shí)際目標(biāo)確定計(jì)劃實(shí)際原因分析計(jì)劃實(shí)際要因確認(rèn)計(jì)劃實(shí)際制定措施計(jì)劃實(shí)際對(duì)策實(shí)施計(jì)劃實(shí)際檢查效果計(jì)劃實(shí)際鞏固措施計(jì)劃實(shí)際總結(jié)打算計(jì)劃實(shí)際2016.11-2016.122、選擇課題問(wèn)題的提出調(diào)車(chē)作業(yè)中普遍使用的是采用窄帶數(shù)字DMO技術(shù)的平調(diào)設(shè)備，該設(shè)備作為調(diào)車(chē)作業(yè)的必備工具，保證了作業(yè)及人身安全，提高了作業(yè)效率，減輕了調(diào)車(chē)人員勞動(dòng)強(qiáng)度。但是，該設(shè)備在使用的過(guò)程中暴露了諸多問(wèn)題，包括：頻率利用率低、干擾嚴(yán)重、通信距離有限、通信不穩(wěn)定、業(yè)務(wù)功能單一、管理維護(hù)困難等。

LTE專網(wǎng)技術(shù)是為適應(yīng)高速鐵路運(yùn)營(yíng)和業(yè)務(wù)需求而提出的鐵路專業(yè)移動(dòng)寬帶通信技術(shù)，具有帶寬靈活配置、高速率、低延時(shí)等主要技術(shù)特征，支持直通、中轉(zhuǎn)和集群通信模式?；谠摷夹g(shù)可以實(shí)現(xiàn)在一張網(wǎng)絡(luò)下傳輸語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像和視頻，這種新的無(wú)線通信技術(shù)為構(gòu)建統(tǒng)一的鐵路站場(chǎng)無(wú)線平面多媒體調(diào)車(chē)系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。2、選擇課題選定“基于4G專網(wǎng)技術(shù)的新型無(wú)線調(diào)車(chē)系統(tǒng)的研究”課題進(jìn)行攻關(guān)。2、選擇課題涵義：編組站內(nèi)新型無(wú)線通信系統(tǒng)應(yīng)用的可行性。3、現(xiàn)狀調(diào)查

2016年4月以來(lái)，在哈南站進(jìn)行了平面調(diào)車(chē)產(chǎn)品和4G網(wǎng)絡(luò)使用情況調(diào)研，通過(guò)與現(xiàn)有平調(diào)產(chǎn)品的廠家進(jìn)行技術(shù)溝通，以及4G-LTE產(chǎn)品在站場(chǎng)的適用性方案討論，提出在無(wú)線專網(wǎng)基礎(chǔ)上建設(shè)新型的鐵路無(wú)線調(diào)車(chē)系統(tǒng)，并得到了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的認(rèn)可和支持。

圖1編組站示意圖

圖2編組站調(diào)車(chē)人員作業(yè)中3、現(xiàn)狀調(diào)查

調(diào)車(chē)電臺(tái)屬于專業(yè)無(wú)線通信領(lǐng)域，目前專業(yè)無(wú)線通信技術(shù)正在向系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、集群化和寬帶化的方向發(fā)展，直通模式的專業(yè)無(wú)線通信技術(shù)正在逐步退出市場(chǎng)。采用4G專網(wǎng)技術(shù)研制新型無(wú)線調(diào)車(chē)系統(tǒng)符合專業(yè)無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展方向。在2015年總公司開(kāi)始啟動(dòng)鐵路站場(chǎng)寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，并在2016年11月份發(fā)布了“鐵路站場(chǎng)寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)總體技術(shù)要求（暫行）”。該總體技術(shù)要求將基于4G技術(shù)的寬帶集群系統(tǒng)納入到標(biāo)準(zhǔn)體系中，也就是說(shuō)，使用4G專網(wǎng)來(lái)承載鐵路站場(chǎng)各種業(yè)務(wù)的無(wú)線通信需求有了政策上的依據(jù)。4、設(shè)定目標(biāo)場(chǎng)景1：用戶4G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境非生產(chǎn)狀態(tài)測(cè)試。驗(yàn)證新型無(wú)線調(diào)車(chē)系統(tǒng)基本功能，驗(yàn)證用戶4G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下各項(xiàng)業(yè)務(wù)的性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)要求場(chǎng)景2：3場(chǎng)尾生產(chǎn)環(huán)境試用。驗(yàn)證非集中模式峰尾編組場(chǎng)景，同時(shí)測(cè)試下行線路峰尾至發(fā)車(chē)場(chǎng)4G網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性場(chǎng)景3：4場(chǎng)尾生產(chǎn)環(huán)境試用。驗(yàn)證集中模式峰尾編組場(chǎng)景，同時(shí)測(cè)試上行線路峰尾至發(fā)車(chē)場(chǎng)4G網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性場(chǎng)景4：3場(chǎng)駝峰生產(chǎn)環(huán)境試用。驗(yàn)證駝峰解體場(chǎng)景，同時(shí)測(cè)試下行線路到達(dá)場(chǎng)至駝峰4G網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性驗(yàn)證重點(diǎn)驗(yàn)證結(jié)果1手持臺(tái)調(diào)車(chē)語(yǔ)音質(zhì)量語(yǔ)音質(zhì)量良好，能清晰分清講話方2手持臺(tái)調(diào)車(chē)語(yǔ)音音量語(yǔ)音音量嘈雜環(huán)境下人體感覺(jué)比老調(diào)車(chē)電臺(tái)小大約1/43調(diào)車(chē)信令延遲調(diào)車(chē)信令延遲小于150ms，優(yōu)于鐵標(biāo)“TB/T2834-2002”4調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)臺(tái)與LKJ2000接口滿足鐵標(biāo)“TB/T2834-2002鐵路平面無(wú)線調(diào)車(chē)設(shè)備技術(shù)條件”5測(cè)機(jī)指令與故障停車(chē)滿足鐵標(biāo)“TB/T2834-2002鐵路平面無(wú)線調(diào)車(chē)設(shè)備技術(shù)條件”6手持臺(tái)電池使用時(shí)間滿足使用要求7手持臺(tái)電池低溫環(huán)境下使用時(shí)間實(shí)測(cè)環(huán)境（零下10度），滿足使用要求，參見(jiàn)電量使用統(tǒng)計(jì)報(bào)告實(shí)驗(yàn)室測(cè)試（零下25度），滿足使用要求8調(diào)單變更站調(diào)和調(diào)車(chē)區(qū)長(zhǎng)變更調(diào)單后，可實(shí)時(shí)同步到手持臺(tái)、機(jī)車(chē)臺(tái)9機(jī)車(chē)臺(tái)語(yǔ)音質(zhì)量與音量機(jī)車(chē)臺(tái)語(yǔ)音質(zhì)量不如手持臺(tái)，語(yǔ)音音量可調(diào)節(jié)10作業(yè)數(shù)據(jù)采集、分析支持調(diào)車(chē)作業(yè)數(shù)據(jù)采集和調(diào)車(chē)作業(yè)數(shù)據(jù)分析5、驗(yàn)證目標(biāo)改進(jìn)意見(jiàn)及建議當(dāng)前狀態(tài)1增大手持臺(tái)調(diào)車(chē)語(yǔ)音音量?jī)膳_(tái)樣機(jī)修改2增大手持臺(tái)按鍵行程兩臺(tái)樣機(jī)修改3調(diào)整手持臺(tái)按鍵觸感兩臺(tái)樣機(jī)修改4增加機(jī)車(chē)臺(tái)屏幕亮度調(diào)節(jié)功能電路修改和面板設(shè)計(jì)5增加問(wèn)題車(chē)處理功能開(kāi)發(fā)、測(cè)試和驗(yàn)證6提供電池排充一臺(tái)8口電池排充7調(diào)車(chē)作業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析可行性分析、需求分析8人員預(yù)警可行性分析和核心器件選型9人機(jī)聯(lián)控可行性分析、需求分析，并與STP廠家在數(shù)據(jù)接口、研發(fā)時(shí)間規(guī)劃達(dá)成一致6、驗(yàn)證框架7、成果展示

8、要因確認(rèn)

新型無(wú)線調(diào)車(chē)系統(tǒng)由6個(gè)軟件子系統(tǒng)組成：1.調(diào)車(chē)服務(wù)器軟件：是整個(gè)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)系統(tǒng)中設(shè)備認(rèn)證、各個(gè)網(wǎng)元之間的數(shù)據(jù)交互等功能。2.調(diào)度臺(tái)軟件：集成了調(diào)車(chē)語(yǔ)音、調(diào)車(chē)信令播放、作業(yè)計(jì)劃瀏覽、視頻監(jiān)控、領(lǐng)車(chē)視頻等功能。3.機(jī)車(chē)臺(tái)軟件：實(shí)現(xiàn)調(diào)車(chē)語(yǔ)音、燈顯控制、調(diào)車(chē)信令播放、作業(yè)計(jì)劃瀏覽、領(lǐng)車(chē)視頻、作業(yè)數(shù)據(jù)采集等功能。4.手持臺(tái)軟件：實(shí)現(xiàn)調(diào)車(chē)語(yǔ)音、調(diào)車(chē)信令發(fā)送、作業(yè)計(jì)劃瀏覽、視頻回傳、領(lǐng)車(chē)視頻等功能。5.用戶數(shù)據(jù)管理軟件：實(shí)現(xiàn)用戶管理、設(shè)備管理等功能。6.調(diào)車(chē)作業(yè)數(shù)據(jù)分析軟件：實(shí)現(xiàn)調(diào)車(chē)作業(yè)數(shù)據(jù)的管理、分析，以及調(diào)車(chē)作業(yè)過(guò)程回放等功能。9、功能指標(biāo)

新型無(wú)線調(diào)車(chē)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下功能：1.調(diào)車(chē)語(yǔ)音：支持本調(diào)作業(yè)人員之間，以及本調(diào)作業(yè)人員與調(diào)車(chē)區(qū)長(zhǎng)、值班主任之間語(yǔ)音通話。2.調(diào)車(chē)信令：支持A型和B型調(diào)車(chē)3.調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃：支持自動(dòng)采集調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃，并向調(diào)車(chē)手持臺(tái)、區(qū)長(zhǎng)調(diào)度臺(tái)、調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)臺(tái)下發(fā)調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃；當(dāng)作業(yè)計(jì)劃變更時(shí)，自動(dòng)顯示變更后的作業(yè)計(jì)劃。4.作業(yè)報(bào)點(diǎn)：支持調(diào)車(chē)長(zhǎng)作業(yè)報(bào)點(diǎn)，并在本調(diào)作業(yè)人員之間自動(dòng)同步作業(yè)報(bào)點(diǎn)；系統(tǒng)自動(dòng)將作業(yè)報(bào)點(diǎn)上報(bào)到車(chē)站信息系統(tǒng)。9、功能指標(biāo)

新型無(wú)線調(diào)車(chē)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)：1.環(huán)境溫度：－40℃～+70℃，室內(nèi)－5℃～＋40℃；2.環(huán)境濕度：≤95％；3.呼叫建立時(shí)延：≤300ms；4.話權(quán)切換時(shí)延：≤200ms；5.調(diào)車(chē)信令時(shí)延：≤400ms；6.調(diào)車(chē)視頻時(shí)延：≤1000ms；7.最大支持調(diào)機(jī)數(shù)量：32個(gè)調(diào)機(jī)。10、功能實(shí)現(xiàn)

功能一：增強(qiáng)調(diào)車(chē)作業(yè)安全

1.專用數(shù)據(jù)傳輸通道：為調(diào)車(chē)語(yǔ)音、調(diào)車(chē)信令、作業(yè)計(jì)劃分別分配了專用數(shù)據(jù)傳輸通道，各個(gè)業(yè)務(wù)互不干擾。2.手持臺(tái)入網(wǎng)認(rèn)證：LTE的雙向認(rèn)證機(jī)制，保證了非法手持臺(tái)無(wú)法加入網(wǎng)絡(luò)，不會(huì)干擾到調(diào)車(chē)作業(yè)。3.遙暈/遙斃：手持臺(tái)丟失后，管理人員可在管理終端遙暈/遙斃手持臺(tái)，保證該手持臺(tái)不會(huì)影響正常調(diào)車(chē)作業(yè)。10、功能實(shí)現(xiàn)10、功能實(shí)現(xiàn)

功能二：提高調(diào)車(chē)作業(yè)效率1.電子化調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃：自動(dòng)采集調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃并無(wú)線傳輸?shù)绞殖峙_(tái)和機(jī)車(chē)臺(tái)，同時(shí)當(dāng)調(diào)單變更時(shí)實(shí)時(shí)自動(dòng)同步，節(jié)省了紙質(zhì)調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃取送時(shí)間，并且避免了口頭通知所帶來(lái)的隱患。2.作業(yè)報(bào)點(diǎn)實(shí)時(shí)反饋：調(diào)車(chē)長(zhǎng)使用手持臺(tái)上報(bào)作業(yè)報(bào)點(diǎn)，通過(guò)接口服務(wù)器實(shí)時(shí)反饋到車(chē)站信息系統(tǒng)，有利于站調(diào)優(yōu)化編制調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃。

3.問(wèn)題車(chē)處理：在調(diào)車(chē)作業(yè)過(guò)程中，可采集問(wèn)題車(chē)圖片并上報(bào)到調(diào)車(chē)區(qū)長(zhǎng)，提高問(wèn)題車(chē)的處理效率。10、功能實(shí)現(xiàn)

效果展示10、功能實(shí)現(xiàn)

功能三：個(gè)性化低電量報(bào)警1.低電量語(yǔ)音報(bào)警：調(diào)車(chē)手持臺(tái)自動(dòng)檢測(cè)電量，當(dāng)滿足指定條件時(shí)，進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警。2.自定義低電量報(bào)警閾值：可在服務(wù)端遠(yuǎn)程設(shè)置低電量報(bào)警閾值，可根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，設(shè)置不同的低電量報(bào)警閾值。10、功能實(shí)現(xiàn)

1.遠(yuǎn)程修改機(jī)車(chē)臺(tái)信息：維護(hù)人員可在管理終端直接修改機(jī)車(chē)臺(tái)的調(diào)號(hào)。2.遠(yuǎn)程修改手持臺(tái)信息：維護(hù)人員可在管理終端直接修改手持臺(tái)的類(lèi)型（調(diào)車(chē)長(zhǎng)、制動(dòng)員）、調(diào)號(hào)、班號(hào)和制動(dòng)員號(hào)。3.遠(yuǎn)程升級(jí)：機(jī)車(chē)臺(tái)、手持臺(tái)、調(diào)度臺(tái)均可通過(guò)遠(yuǎn)程方式升級(jí)軟件，無(wú)需回收設(shè)備手動(dòng)寫(xiě)頻升級(jí)。功能四：提高了設(shè)備的可管理性11、效益分析

新型無(wú)線調(diào)車(chē)系統(tǒng)可有效提高調(diào)車(chē)作業(yè)效率，增強(qiáng)調(diào)車(chē)作業(yè)安全；同時(shí)，該新產(chǎn)品所采用的無(wú)線通信技術(shù)與鐵總對(duì)于鐵路站場(chǎng)無(wú)線通信技術(shù)的規(guī)劃方向是一致的，具有技術(shù)上的前瞻性。最重要的是，該產(chǎn)品的研發(fā)成功，填補(bǔ)了哈局在該類(lèi)產(chǎn)品上的空白，隨著該產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，將會(huì)給哈局帶來(lái)較大經(jīng)