铁路局技术统计科QC小组基于4G专网技术的新型无线调车系统研究成果汇报

基于4g专网技术新型无线调车系统的研发铁路局技术统计科QC小组二〇一七年四月目录一、小组概况二、选择课题三、现状调查四、设定目标五、验证目标六、验证框架七、成果展示八、要因确认九、功能指标十、功能实现十一、效益分析十二、总结1、概况

目前国内无论是公众通信领域，还是专业通信领域，已普遍应用第四代移动通信技术（LTE，4G）。基于第四代移动通信技术的4G专网具有安全性高、覆盖范围广、抗干扰能力强、通信质量可靠、接入和传输时延小、传输速率大等特点，能够为铁路站场提供高度安全可靠、快速接入、大数据带宽的无线数据传输通道。2015年铁路总公司开始推进基于4G专网技术的铁路站场宽带无线接入系统标准化工作，目标是为铁路站场提供一个集群化、宽带化、统一管理的无线通信平台，2016年6月已经发布《铁路站场宽带无线接入系统总体技术要求》初稿。在这种趋势下，研究基于4G专网技术的新型无线调车系统，解决调车作业中存在的实际问题，在技术上、政策上是可行的。1、小组概况小组名称南站技统科ＱＣ小组注册编号课题名称基于4G专网技术的新型无线调车系统研究小组成立时间2005年12月组长姜涛组员10人平均年龄35.2岁职务状态站长、副站长、技统（副）科长、工程师、助理工程师文化程度本科9名，研究生1名接受QC教育全员达到规定教育要求小组活动每月一次，定期循环，集中攻关历年取得成果2007年获局优秀质量成果1次，2008年获部优秀质量成果1次，2009年获省优秀质量成果1次，2010年获局优秀质量成果1次，2011年获局优秀质量成果1次，2012年获局优秀质量成果1次。1、小组概况小组成员情况序号姓名性别年龄职称文化程度组内分工1男46高级工程师大学组长2男47高级工程师大学副组长3男38高级工程师大学总体策划4男33工程师研究生方案设计5男40工程师大学技术指导6男31工程师大学信息收集7男28车站值班员大学信息收集8男28调车区长大学统计分析9男25信号长大学统计分析10男25监控分析员大学实施记录11男25车站值班员大学实施记录学习情况人均接受QC教育超过60小时

1、小组概况月份项目2016.52016.62016.72016.82016.9-2016.102017.1-2017.3选题调查计划实际目标确定计划实际原因分析计划实际要因确认计划实际制定措施计划实际对策实施计划实际检查效果计划实际巩固措施计划实际总结打算计划实际2016.11-2016.122、选择课题问题的提出调车作业中普遍使用的是采用窄带数字DMO技术的平调设备，该设备作为调车作业的必备工具，保证了作业及人身安全，提高了作业效率，减轻了调车人员劳动强度。但是，该设备在使用的过程中暴露了诸多问题，包括：频率利用率低、干扰严重、通信距离有限、通信不稳定、业务功能单一、管理维护困难等。

LTE专网技术是为适应高速铁路运营和业务需求而提出的铁路专业移动宽带通信技术，具有带宽灵活配置、高速率、低延时等主要技术特征，支持直通、中转和集群通信模式。基于该技术可以实现在一张网络下传输语音、数据、图像和视频，这种新的无线通信技术为构建统一的铁路站场无线平面多媒体调车系统奠定了基础。2、选择课题选定“基于4G专网技术的新型无线调车系统的研究”课题进行攻关。2、选择课题涵义：编组站内新型无线通信系统应用的可行性。3、现状调查

2016年4月以来，在哈南站进行了平面调车产品和4G网络使用情况调研，通过与现有平调产品的厂家进行技术沟通，以及4G-LTE产品在站场的适用性方案讨论，提出在无线专网基础上建设新型的铁路无线调车系统，并得到了现场作业人员的认可和支持。

图1编组站示意图

图2编组站调车人员作业中3、现状调查

调车电台属于专业无线通信领域，目前专业无线通信技术正在向系统化、网络化、集群化和宽带化的方向发展，直通模式的专业无线通信技术正在逐步退出市场。采用4G专网技术研制新型无线调车系统符合专业无线通信技术的发展方向。在2015年总公司开始启动铁路站场宽带无线接入系统相关标准的制定工作，并在2016年11月份发布了“铁路站场宽带无线接入系统总体技术要求（暂行）”。该总体技术要求将基于4G技术的宽带集群系统纳入到标准体系中，也就是说，使用4G专网来承载铁路站场各种业务的无线通信需求有了政策上的依据。4、设定目标场景1：用户4G网络环境非生产状态测试。验证新型无线调车系统基本功能，验证用户4G网络环境下各项业务的性能指标是否满足设计要求场景2：3场尾生产环境试用。验证非集中模式峰尾编组场景，同时测试下行线路峰尾至发车场4G网络稳定性场景3：4场尾生产环境试用。验证集中模式峰尾编组场景，同时测试上行线路峰尾至发车场4G网络稳定性场景4：3场驼峰生产环境试用。验证驼峰解体场景，同时测试下行线路到达场至驼峰4G网络稳定性验证重点验证结果1手持台调车语音质量语音质量良好，能清晰分清讲话方2手持台调车语音音量语音音量嘈杂环境下人体感觉比老调车电台小大约1/43调车信令延迟调车信令延迟小于150ms，优于铁标“TB/T2834-2002”4调车机车台与LKJ2000接口满足铁标“TB/T2834-2002铁路平面无线调车设备技术条件”5测机指令与故障停车满足铁标“TB/T2834-2002铁路平面无线调车设备技术条件”6手持台电池使用时间满足使用要求7手持台电池低温环境下使用时间实测环境（零下10度），满足使用要求，参见电量使用统计报告实验室测试（零下25度），满足使用要求8调单变更站调和调车区长变更调单后，可实时同步到手持台、机车台9机车台语音质量与音量机车台语音质量不如手持台，语音音量可调节10作业数据采集、分析支持调车作业数据采集和调车作业数据分析5、验证目标改进意见及建议当前状态1增大手持台调车语音音量两台样机修改2增大手持台按键行程两台样机修改3调整手持台按键触感两台样机修改4增加机车台屏幕亮度调节功能电路修改和面板设计5增加问题车处理功能开发、测试和验证6提供电池排充一台8口电池排充7调车作业数据统计与分析可行性分析、需求分析8人员预警可行性分析和核心器件选型9人机联控可行性分析、需求分析，并与STP厂家在数据接口、研发时间规划达成一致6、验证框架7、成果展示

8、要因确认

新型无线调车系统由6个软件子系统组成：1.调车服务器软件：是整个系统的核心，负责系统中设备认证、各个网元之间的数据交互等功能。2.调度台软件：集成了调车语音、调车信令播放、作业计划浏览、视频监控、领车视频等功能。3.机车台软件：实现调车语音、灯显控制、调车信令播放、作业计划浏览、领车视频、作业数据采集等功能。4.手持台软件：实现调车语音、调车信令发送、作业计划浏览、视频回传、领车视频等功能。5.用户数据管理软件：实现用户管理、设备管理等功能。6.调车作业数据分析软件：实现调车作业数据的管理、分析，以及调车作业过程回放等功能。9、功能指标

新型无线调车系统实现如下功能：1.调车语音：支持本调作业人员之间，以及本调作业人员与调车区长、值班主任之间语音通话。2.调车信令：支持A型和B型调车3.调车作业计划：支持自动采集调车作业计划，并向调车手持台、区长调度台、调车机车台下发调车作业计划；当作业计划变更时，自动显示变更后的作业计划。4.作业报点：支持调车长作业报点，并在本调作业人员之间自动同步作业报点；系统自动将作业报点上报到车站信息系统。9、功能指标

新型无线调车系统的主要性能指标：1.环境温度：－40℃～+70℃，室内－5℃～＋40℃；2.环境湿度：≤95％；3.呼叫建立时延：≤300ms；4.话权切换时延：≤200ms；5.调车信令时延：≤400ms；6.调车视频时延：≤1000ms；7.最大支持调机数量：32个调机。10、功能实现

功能一：增强调车作业安全

1.专用数据传输通道：为调车语音、调车信令、作业计划分别分配了专用数据传输通道，各个业务互不干扰。2.手持台入网认证：LTE的双向认证机制，保证了非法手持台无法加入网络，不会干扰到调车作业。3.遥晕/遥毙：手持台丢失后，管理人员可在管理终端遥晕/遥毙手持台，保证该手持台不会影响正常调车作业。10、功能实现10、功能实现

功能二：提高调车作业效率1.电子化调车作业计划：自动采集调车作业计划并无线传输到手持台和机车台，同时当调单变更时实时自动同步，节省了纸质调车作业计划取送时间，并且避免了口头通知所带来的隐患。2.作业报点实时反馈：调车长使用手持台上报作业报点，通过接口服务器实时反馈到车站信息系统，有利于站调优化编制调车作业计划。

3.问题车处理：在调车作业过程中，可采集问题车图片并上报到调车区长，提高问题车的处理效率。10、功能实现

效果展示10、功能实现

功能三：个性化低电量报警1.低电量语音报警：调车手持台自动检测电量，当满足指定条件时，进行语音报警。2.自定义低电量报警阈值：可在服务端远程设置低电量报警阈值，可根据不同的应用场景，设置不同的低电量报警阈值。10、功能实现

1.远程修改机车台信息：维护人员可在管理终端直接修改机车台的调号。2.远程修改手持台信息：维护人员可在管理终端直接修改手持台的类型（调车长、制动员）、调号、班号和制动员号。3.远程升级：机车台、手持台、调度台均可通过远程方式升级软件，无需回收设备手动写频升级。功能四：提高了设备的可管理性11、效益分析

新型无线调车系统可有效提高调车作业效率，增强调车作业安全；同时，该新产品所采用的无线通信技术与铁总对于铁路站场无线通信技术的规划方向是一致的，具有技术上的前瞻性。最重要的是，该产品的研发成功，填补了哈局在该类产品上的空白，随着该产品的推广应用，将会给哈局带来较大经