关于LKJ车载基础数据换装方案的探讨

　　摘要：介绍LKJ车载基础数据换装的现状，从调整车载基础数据结构、改变车载基础数据存放方式、车地建立无线通信通道实现自动换装、专用IC卡携带数据块方式实现数据的局部更新及换装后版本自动卡控等方面进行阐述，尽可能的实现LKJ车载基础数据的自动换装，解决制约LKJ发展的瓶颈。

　　关键词：LKJ车载基础数据；无线通信；自动化；携带数据块；版本卡控

　　1.引言

　　LKJ2000列车运行监控系统（以下简称LKJ）是列车运行控制系统的重要组成部分，是中国自主研究开发的列车行车安全监控设备，具有强大的监控、记录和显示功能，采用车载预先存储线路基础数据的方式，对防止列车“两冒一超”、减少列车运行事故的发生、保障行车安全和支撑铁路相关技术发展做出了重要贡献。

　　随着近年中国铁路和信息处理技术的快速发展，新修/改造线路日益增多，线路的变更必然会导致LKJ车载基础数据的频繁更改和换装，其换装工作量越来越大，已逐渐成为制约LKJ发展的瓶颈。

　　2.LKJ车载基础数据换装现状

　　目前LKJ车载基础数据按数据交路、上下行方式存放在一个大文件中，其组织结构是一个无法分割的整体，无论修改数据量的多少，均需要对整个数据进行更换。

　　基于LKJ2000研发时的技术，监控主机的两监控记录插件及DMI单元中均存有独立的LKJ车载基础数据，DMI单元存放的车载基础数据比监控记录插件中的数据还增加了仅用于显示的导航数据。两部分的换装需要分开进行；再加上由于数据容量限制而拆分的不同区域数据版本，更加大了软件换装及管理的复杂度及工作量。

　　当需要进行LKJ车载基础数据换装时，电务部门先组织制定换装计划，然后采取人工逐台车更换、销号等方式进行换装，换装效率比较低，为避免影响机车周转，换装的工作节奏很快，换装人员承受着高强度的工作压力。在整个换装过程，各铁路局均制定了一系列规范措施（如采用一个更换一个检查的双岗制，采用软件版本复核及卡控系统进行管理等）来进行防范，但仍无法完全避免错换和漏换等问题的发生，给行车安全造成了一定的影响。

　　3.解决方案

　　为尽可能减少LKJ车载基础数据换装的复杂度及工作量，尽可能的提高换装的自动化水平，从调整基础数据结构、改变车载基础数据存放方式，到通过车地建立无线通信网络及通过司机携带变动数据块的方式换装，及对换装后数据版本卡控等几个方面进行系统阐述解决方案。

　　3.1 基础数据结构

　　将全路LKJ基础数据进行集中管理，且按十八个铁路局（或公司）进行划分，每个铁路局的基础数据再按照工务线路及一定的原则划分成若干个相对独立的数据块，每个数据块包含一段线路区段的基础数据，且每个数据块有唯一的ID号。

　　将车载基础数据存储区划分成若干块，用于存放各铁路局数据及临时换装块数据，且每块存放区域大小预先根据所分配局的实际情况进行划分，既要满足该局数据的扩充，又不过多的资源浪费；临时数据区用于存放临时下载的数据块。

　　基础数据结构及包含数据内容示意图如图3-1所示。

　　各铁路局负责维护本铁路局辖区内的基础数据，全路基础数据集中管理，既可以将全路基础数据编译到一个LKJ车载基础数据文件中，也可以各铁路局只选择编译本局机车所用到内容。

　　3.2 车载基础数据存放

　　编译生成的LKJ车载基础数据按照隶属局区域进行存放，每个局数据相对独立，可以对整个车载基础数据进行换装，也可以只更换基础数据发生变更局的数据，增加换装的灵活性。

　　LKJ车载基础数据中每个数据块相对独立，且LKJ基础数据编制软件可以单独生成某个数据块，便于将数据块单独摘出载入车载基础数据存储区。

　　优化LKJ设备中LKJ车载基础数据存放的位置，取消DMI单元存放的车载基础数据，DMI单元所需的基础数据由监控主机根据实际位置进行发送。既能减轻换装的复杂度，又能减少发生错误更换的概率。

　　3.3 基础数据换装

　　3.3.1 通过无线自动换装

　　在机务段、折返点等建立高可靠的WLAN网络系统，在机车出入库的集中区设置无线WLAN覆盖区，在机车上加装无线换装设备，用于车地间无线通信。

　　当需要进行LKJ数据换装时，地面先通过LKJ数据换装管理软件制定换装计划，其中应包括换装时间、涉及到的机车、换装匹配的LKJ车载基础数据文件、换装后软件版本等信息；当机车进入WLAN覆盖区域后，地面系统先进行机车入网注册，然后进行车地无线传输的链接，实施LKJ车载基础数据的自动更新，车地无线通信架构如图3-2所示。

　　LKJ车载基础数据换装分为三部分，第一部分为入网注册，即车地建立链接；第二部分为车地数据传递，即换装管理服务器通过WLAN将LKJ车载基础数据发给无线换装设备；第三部分为车载设备间数据传递，即无线换装设备通过网络/CAN总线将收到的LKJ车载基础数据发给两主控插件。具体流程描述如下：

　　1）注册入网

　　*地面换装管理服务器根据换装计划不断的搜索WLAN覆盖区域内符合换装条件的机车；

　　*当搜索到相应机车后，判断其是否具备LKJ车载基础数据换装的条件，当符合条件后允许其注册入网。

　　2）车地数据传递

　　*换装管理服务器向符合换装条件的无线换装设备发送换装请求；无线换装设备收到后，转发给两主控插件；

　　*主控插件收到换装请求后，转入换装处理环节，并向无线换装设备回应准备就绪；无线换装设备收到两监控记录插件均准备就绪后，通过WLAN转发给地面换装管理服务器；

　　*换装管理服务器收到车载设备已准备就绪的回应后，转入文件的发送状态，文件内容采用打包连续方式发送，直至文件发送完毕；

　　*无线换装设备对收到的数据进行合法性校验，其中包括包序号连续性、收到信息的CRC等，一旦检验出错误后，立即告知换装管理服务器，换装管理服务器从错误位置重新组织数据，继续发送，直至全部文件内容接收正确；

　　*文件发送完成后，换装服务器转入换装结果等待状态。

　　3）车载设备间数据传递

　　*当无线换装设备收到换装管理服务器发送的部分数据包后，可启动向主控插件发送。先对收到的数据进行重新组包，然后发给两主控插件；

　　*主控插件每收到一包数据后就进行校验，并将校验结果发给无线换装设备，校验通过后，按隶属局写入相应的存储区域；当发生数据校验或接收失败后，无线换装设备重新发送该包数据，否则发送下包数据；

　　*主控插件收齐全部数据后，对文件全部内容进行校验，并将校验结果发给无线换装设备，无线换装设备转发给地面换装服务器。

　　*车地通信流程示意图如图3-3所示。

　　LKJ车载基础数据换装成功后，地面换装管理服务器对换装计划的状态进行更改。

　　3.3.2 通过专用IC卡携带数据块

　　由于既有线路改造，造成LKJ基础数据局部发生变化，且变化的数据只涉及到LKJ车载基础数据的某一数据块时，在进行整体换装前，可通过将变化数据块随出勤信息写入专用IC卡，由司机携带录入LKJ的方式实现局部换装。具体的方案描述如下：

　　1）建立换装匹配。变更的LKJ车载基础数据块编译完成后，根据换装计划，将司机出勤工作站与换装管理服务器建立匹配关系。

　　2）变更数据块写入专用IC卡。司机出勤时，出勤工作站根据预先设置的匹配关系，将待更新的数据块随出勤信息一同写入专用IC卡。

　　3）变更数据块录入LKJ。司机将变更数据块及临时限速信息一同录入LKJ，LKJ将录入的数据块自动写入车载基础数据存储区的临时数据区中；录入完成后，通过DMI提示录入的数据块信息，便于司机进行确认。

　　4）LKJ车载软件对变更块的应用。当LKJ车载软件进行数据块调用时，首先判断临时数据区中是否存在更新的数据块，若存在，自动使用该数据块中数据。

　　5）更新数据块废除。重新录入IC卡或LKJ关机后，自动将临时数据区中数据块内容清除。

　　3.4 换装版本卡控

　　对通过无线自动换装时，在机车出库线预先划定一块区域作为软件/数据换装后版本校验区，机车出库运行至该区域后，换装服务器对换装计划中换装后软件及主控插件发的软件/数据版本进行比对，判断软件是否换装完毕及软件版本是否正确等，若校验不正确，通过WLAN向车载设备发送版本错误信息，车载设备收到该信息后，禁止机车出库。

　　对通过专用IC卡携带数据块时，可采用目前比较健全的临时限速校核方式进行人工核对，以保证更新数据块的正确性。

　　4.结束语

　　LKJ对中国铁路运输安全起着保驾护航的关键作用，有着技术完全自主、功能性强、可扩展性好等优点，但是在当前中国铁路快速发展的大环境下，LKJ车载基础数据的换装及管理成为制约其发展的瓶颈，本文提出了通过无线方式实现LKJ车载基础数据的自动换装及通过专用IC卡携带变更数据块的方案，解决了电务部门需要投入大量人力实施换装工作，但仍无法完全避免数据的错换、漏换及换装人员人身安全的问题；同时，更加巩固了LKJ车载数据模式的优势，使中国列控系统的发展前景更加广阔，能为中国铁路安全运输事业做出更大的贡献。

　　参考资料：

　　[1]铁总运﹝2014﹞107号列车运行监控装置（LKJ）运用维护规则

　　[2]铁总运﹝2015﹞101号列车运行监控装置（LKJ）数据文件编制规范（2015版）

　　迟学力