中國機車遠程監(jiān)測與診斷系統(tǒng)（CMD系統(tǒng)）2015.5.16Page

2目錄一、CMD系統(tǒng)概述二、車載子系統(tǒng)三、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)四、地面綜合應用子系統(tǒng)Page

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隨著鐵路政企分開，實行公司化運轉(zhuǎn)，為加快貨運組織改革，實現(xiàn)運輸組織由內(nèi)部生產(chǎn)型向市場導向型轉(zhuǎn)變，需要信息化做為技術支撐手段，機務做為鐵路運輸中的重要環(huán)節(jié)，更加需要通過信息技術手段提高管理水平。

機務信息化是鐵路信息化的重要組成部分，鐵路機務信息化要以機車的管理為核心內(nèi)容，體現(xiàn)機務信息管理的動靜結(jié)合，中國機車遠程監(jiān)測與診斷系統(tǒng)（CMD系統(tǒng)）是機務信息化中機車動靜態(tài)信息的采集、傳輸、地面診斷分析平臺，為機務信息化應用功能提供信息支撐。1、研發(fā)背景一、CMD系統(tǒng)概述一、CMD系統(tǒng)概述2、CMD系統(tǒng)的定義（根據(jù)鐵總2015[21]號文件）CMD系統(tǒng)是機務信息系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)，是機務車載數(shù)據(jù)及安全信息的集成、車地無線傳輸平臺；采集、處理和傳輸TCMS、6A系統(tǒng)、LKJ等車載設備運行記錄信息及故障信息；提供機車定位、實時狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測、實時故障報警、遠程診斷、視頻點播、機車車載電子履歷管理、專家支持系統(tǒng)、信息共享和功能接口等功能。實現(xiàn)了對機車運用安全信息、機車狀態(tài)信息、機車監(jiān)測信息和機車位置信息的實時采集、處理及無線傳輸、視頻點播等功能。

結(jié)合配套的地面分析系統(tǒng)對機車在線數(shù)據(jù)進行實時分析，達到對機車遠程監(jiān)測及診斷目的。Page

5CMD系統(tǒng)由車載子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)和地面綜合應用子系統(tǒng)三大部分組成。

車載子系統(tǒng)主要實現(xiàn)機車信息數(shù)據(jù)的采集、存儲、在線診斷、信息處理以及數(shù)據(jù)傳輸。

數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)主要實現(xiàn)車載子系統(tǒng)與地面綜合應用子系統(tǒng)間的遠程信息傳輸、大容量記錄信息轉(zhuǎn)儲功能。

地面綜合應用子系統(tǒng)實現(xiàn)對機車狀態(tài)信息、機車安全信息和機車監(jiān)測信息的實時檢測、分析、存儲，提供機車運行狀態(tài)、司機操作信息的查詢功能，提供故障的診斷分析、統(tǒng)計功能，為機車的狀態(tài)修提供技術支持。

其主要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示：3、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)一、CMD系統(tǒng)概述Page

6地面應用工作站地面服務器車載子系統(tǒng)傳輸子系統(tǒng)地面綜合應用子系統(tǒng)無線傳輸網(wǎng)絡（3G/北斗/WLAN等）基于無線通信技術、地面網(wǎng)絡技術的機車遠程狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷及維護支持系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖一、CMD系統(tǒng)概述Page

7一、CMD系統(tǒng)概述4、系統(tǒng)目標二、CMD車載子系統(tǒng)Page

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CMD車載子系統(tǒng)采集、匯總機車狀態(tài)信息、6A檢測信息、機車安全信息，完成不同系統(tǒng)之間的信息交換，機車履歷存儲、機車關鍵信息及故障記錄，實現(xiàn)信息的統(tǒng)一傳輸，記錄文件的自動下載，信息的通信管理，可配置的機車狀態(tài)監(jiān)視與報警。1、車載子系統(tǒng)構(gòu)成2、車載子系統(tǒng)構(gòu)成CMD車載子系統(tǒng)由車載主機（LDP）、合路器、天線及通信線纜組成。主機采用一個5U*84R的插箱。內(nèi)部的功能板卡包括電源板卡、網(wǎng)絡接口板卡、以太網(wǎng)板卡、主處理板卡、無線通信板卡、北斗/GPS板及記錄插件。Page

9LDP天線合路器二、CMD車載子系統(tǒng)

車載系統(tǒng)關聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖Page

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通過以太網(wǎng)、HDLC、MVB、RS422與TCMS通信，獲取機車狀態(tài)數(shù)據(jù)通過RS485總線接受TAX的廣播數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)獲取6A平臺的綜合監(jiān)測信息,與6A平臺進行數(shù)據(jù)交互定位系統(tǒng)采用雙模式，包含北斗與GPS。

3G、WLAN、GPS采用三合一天線完成無線信號的接受與發(fā)送TCMSCMD車載主機TAX6A其它系統(tǒng)ETH\HDLC\RS422RS485ETHETH\RS485（預留）北斗通信天線WLAN\3G\定位天線合路器預留TSCLAIS天線ETHLKJ二、CMD車載子系統(tǒng)Page

11二、CMD車載子系統(tǒng)3、車載子系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)車載子系統(tǒng)是車載信息采集、傳輸及綜合應用平臺，主要實現(xiàn)機車數(shù)據(jù)采集、

數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)防護存儲等功能。二、CMD車載子系統(tǒng)電源板將機車直流電源（DC110V或DC74V）進行變換后，給裝置內(nèi)部的各功能板供電，具有防浪涌保護、輸入欠壓保護、輸入反向保護、輸入過流、過壓保護、輸出過流保護、輸出短路保護功能。4.1、LDP主要板卡及組件功能介紹電源板序號名稱技術指標1輸入電源范圍DC77V～DC137.5V，標稱電壓(Un)為DC110VDC48V～DC92.5V，標稱電壓(Un)為DC74V2額定輸出DC12V：額定輸出不小于5ADC5V：額定輸出不小于12A3輸出功率不小于120W4輸出電壓精度不大于+1%5輸出電壓紋波不大于+120mV6輸出過壓保護DC13.7V～DC14.9V（輸出電壓DC12V）和DC5.8V～DC6.2V（輸出電壓DC5V）二、CMD車載子系統(tǒng)4.2、LDP主要板卡及組件功能介紹防護記錄板防護記錄器由數(shù)據(jù)管理單元和防護存儲單元組成，具備防火、防水、防振、抗強沖擊等特種防護性能,用于機車關鍵信息，機車履歷信息的特種存儲。防護記錄器面板及外殼需涂成橙色，色卡號為RAL2003。

。序號名稱技術指標1防護存儲單元防護標準IEC62625-1:2013的B級2重量不大于3.5kg3存儲容量不小于8GB4功率小于12W5通信接口2路以太網(wǎng)通信接口6供電DC5V二、CMD車載子系統(tǒng)4.3、LDP主要板卡及組件功能介紹主處理器板主處理器板是LDP的主控制板，負責數(shù)據(jù)的處理、內(nèi)外部通信控制、自檢、遠程訪問控制等功能。序號名稱技術指標1處理器主頻不小于1.6GHz2內(nèi)存不小于1GB3以太網(wǎng)接口支持至少2路以太網(wǎng)接口，2路以太網(wǎng)物理上相互獨立4USB接口支持兩路USB2.0Host接口，電流不大于1A5串口1路以上串口（RS232）6操作系統(tǒng)采用多任務實時操作系統(tǒng)7功耗小于15W8供電電源DC5V二、CMD車載子系統(tǒng)4.4、LDP主要板卡及組件功能介紹網(wǎng)絡接口板網(wǎng)絡接口板具備RS485通信接口、RS422通信接口，用于接收LKJ的廣播數(shù)據(jù)，可用于TCMS、其它擴展設備的總線通信，并將采集到的數(shù)據(jù)通過內(nèi)部總線傳輸給主處理器板，由主處理器板完成數(shù)據(jù)的處理。

序號名稱技術指標1接口提供2路RS485通信接口，1路RS422通信接口，1路RS232接口(調(diào)試)2波特率最高支持115200bps3隔離2kV光電隔離保護4通信介質(zhì)雙絞屏蔽線5功耗小于8W6供電電源DC5V二、CMD車載子系統(tǒng)4.5、LDP主要板卡及組件功能介紹以太網(wǎng)板以太網(wǎng)板為LDP內(nèi)部的單板及外部的設備提供以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的交換。序號名稱技術指標1接口不少于5路10/100MbaseTX以太網(wǎng)接口，采用D編碼M12連接器2網(wǎng)絡控制支持網(wǎng)絡風暴控制3速率自適應支持自動協(xié)商功能4連接自適應自動MDI/MDI-X連接5功耗小于15W6供電電源DC5V二、CMD車載子系統(tǒng)4.6、LDP主要板卡及組件功能介紹無線通信板無線通信板實現(xiàn)車到地，地到車的數(shù)據(jù)無線傳輸，提供WLAN、3G無線傳輸通道，用于實時信息、記錄文件、遠程命令的傳輸。序號名稱技術指標1支持的遠程網(wǎng)絡網(wǎng)絡制式：GSMGPRS/3G、GPRS2支持的WLAN網(wǎng)絡遵循的網(wǎng)絡標準：IEEE802.11b:1999、IEEE802.11g：2003最大發(fā)射功率：可達20dBm@11Mbps接收靈敏度：可達-87dBm@11Mbps、-72dBm@54Mbps3功耗小于15W4供電電源DC5V4.7、LDP主要板卡及組件功能介紹BD/GPS板二、CMD車載子系統(tǒng)BD/GPS板提供與衛(wèi)星導航系統(tǒng)的通信接口，用于北斗短報文信息的接收及發(fā)送，并能獲取機車的定位信息，為CMD系統(tǒng)的機車定位跟蹤業(yè)務提供數(shù)據(jù)服務。

OX1為蓄電池電源，在控制系統(tǒng)斷電的情況下，為該板卡供電。序號名稱技術指標1定位精度（RMS）水平：10m；高程：10m2授時精度（RMS）100ns3捕獲時間冷啟動30s；熱啟動15s；失鎖重捕1s4通信成功率大于95%5跟蹤靈敏度-161dBm6功耗小于15W7供電電源DC12V機車蓄電池電源（備用）110V/74V二、CMD車載子系統(tǒng)4.8、LDP主要板卡及組件功能介紹合路器板合路器板將WLAN無線通信信息、3G通信信息處理后，發(fā)送給WLAN/3G/定位天線。二、CMD車載子系統(tǒng)4.9、北斗天線北斗通信天線集成了北斗發(fā)射天線與北斗接收天線，負責接收北斗系統(tǒng)的定位信號，及北斗短報文的發(fā)送。機車具有兩套定位天線，一是北斗，二是GPS，北斗是首選定位信號。二、CMD車載子系統(tǒng)4.10、WLAN/3G/定位天線

WLAN/3G/定位天線為多頻段集成天線，集成了WLAN/3G天線、定位天線，三方面的功能一是在設有地面無線局域網(wǎng)的站場內(nèi)，完成CMD系統(tǒng)數(shù)據(jù)的自動下載；二是鏈接3G通信網(wǎng)，實現(xiàn)CMD系統(tǒng)數(shù)據(jù)的在線播放和數(shù)據(jù)查詢；三是GPS定位。Page

225、車載子系統(tǒng)功能二、CMD車載子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集車載子系統(tǒng)通過RS-485接口從TAX采集機車安全信息，通過以太網(wǎng)接口從6A系統(tǒng)采集機車監(jiān)測信息，通過以太網(wǎng)或HDLC接口從TCMS采集機車狀態(tài)信息。其中時間信號來自LKJ主機，整個系統(tǒng)的時間信息與LKJ一致。數(shù)據(jù)處理

車載子系統(tǒng)根據(jù)通信協(xié)議，向地面綜合應用子系統(tǒng)實時傳輸重要的機車狀態(tài)信息，包含機車基本運行信息、司機操作命令信息等。從獲取的數(shù)據(jù)中識別機車故障的功能，在故障的發(fā)生時，提取相應的環(huán)境數(shù)據(jù)，并實時向地面綜合應用子系統(tǒng)報警，同時把相應數(shù)據(jù)傳輸至地面綜合應用子系統(tǒng)。Page

23二、CMD車載子系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲

可對采集到的TCMS、6A、LKJ等相關聯(lián)的信息進行存儲，并確保事件分析時數(shù)據(jù)的同步性（主要指的是時間上同步）及一致性。數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)儲

包括實時信息的傳輸和記錄文件的轉(zhuǎn)儲，能根據(jù)不同需求采取不同的策略，將數(shù)據(jù)傳輸至傳輸子系統(tǒng)；具備將6A視頻信息傳輸?shù)降孛嫱饩W(wǎng)視頻服務器的功能；具有無線自動轉(zhuǎn)儲與人工手動轉(zhuǎn)儲記錄文件的功能。北斗短報文通訊與定位功能

具備北斗短報文通信的功能，短報文信息包括機車的位置信息、故障信息、司機操作信息等；具備BD/GPS定位功能，提供機車位置、海拔、速度、行進方向、時間等信息。6、安裝位置車載主機（LDP）安裝位置6A柜中的6A主機下方預留了CMD車載主機（LDP）的安裝位置，適用于所有安裝了6A柜的車型。Page

24扎線桿LDP6A主機二、CMD車載子系統(tǒng)7、電氣接口及功能Page

25二、CMD車載子系統(tǒng)單板名稱接口定義說明合路器板J13G饋線接口J2WLAN饋線接口ANT3G/WLAN天線饋線接口主處理器板AA、ABUSB接口（TypeA），數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲用AX11路以太網(wǎng)接口，使用D編碼標準M12連接器以太網(wǎng)接口板CX1～CX33路以太網(wǎng)接口，使用D編碼標準M12連接器網(wǎng)絡接口板JX11路RS485總線接口，異步半雙工通信方式JX31路同步/異步485總線接口，同步/異步半雙工通信方式JX41路RS422/RS485總線接口，異步全雙/半雙工通信方式無線主控WLANWLAN饋線接口3G3G饋線接口BD/GPS板BD/GPS北斗/GPS定位天線饋線接口TX北斗短報文發(fā)送天線饋線接口RX北斗短報文接收天線饋線接口OX1北斗電源輸入接口DC110V或DC74V防護記錄器DX1、DX2以太網(wǎng)1接口、以太網(wǎng)2接口電源板OX2電源輸入接口DC110V或DC74VPage

26二、CMD車載子系統(tǒng)三、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)Page

27CMD系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)分為三部分：車載網(wǎng)絡、車地無線通信網(wǎng)絡和地面有線網(wǎng)絡。

車載網(wǎng)絡主要指與TAX、TCMS、6A系統(tǒng)之間的接口網(wǎng)絡，通過這些網(wǎng)絡LDP采集機車安全信息、機車狀態(tài)信息、機車綜合監(jiān)測信息。車地無線傳輸網(wǎng)絡采用GPRS/3G、北斗和WLAN。GPRS/3G和北斗主要用于在途機車遠程實時信息傳輸。車地無線通信網(wǎng)絡主要實現(xiàn)機車入段后將TCMS、6A系統(tǒng)、LDP等車載設備記錄的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲到地面。

地面有線網(wǎng)絡利用已經(jīng)建成的鐵路綜合IT網(wǎng)絡系統(tǒng)，主要完成總公司、鐵路局、機務段/檢修段三級網(wǎng)絡范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)信息傳遞。三、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)Page

28TCMS信息采集模塊TSCCMD車載子系統(tǒng)6A平臺無線傳輸模塊其它系統(tǒng)以太網(wǎng)以太網(wǎng)以太網(wǎng)TAX2RS4851、車載網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)三、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)Page

292、無線傳輸網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)處理中心數(shù)據(jù)處理中心入庫機車數(shù)據(jù)傳輸WLANAPGSM基站鐵路廣域網(wǎng)在途機車數(shù)據(jù)傳輸無線轉(zhuǎn)儲儲服務器路由器防火墻數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫外網(wǎng)服務器內(nèi)網(wǎng)通訊服務器應用數(shù)據(jù)服務器站段數(shù)據(jù)服務器WLAN和3G網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)三、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)Page

30北斗網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

CMD系統(tǒng)利用北斗進行定位以及周期性（每60S生成一次短報文）傳輸重要的列車狀態(tài)信息。由于具備更強的環(huán)境適應性，基于北斗的通信鏈路能夠保證機車具有更高的在線率和實時監(jiān)控特性，以支持機車“運、管、修”的各類應用。CMD系統(tǒng)的北斗衛(wèi)星通信鏈路主要由車載衛(wèi)星信號收發(fā)設備、北斗導航通信衛(wèi)星、北斗地面站、總公司地面數(shù)據(jù)服務器組成。三、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)Page

313、地面網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)三、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)Page

324、數(shù)據(jù)傳輸方案四、地面綜合應用子系統(tǒng)Page

33CMD地面綜合應用子系統(tǒng)應用功能包括：機車運用、機車整備和檢修、專家診斷、數(shù)據(jù)共享、機車電子履歷、統(tǒng)計分析、系統(tǒng)管理和數(shù)據(jù)下載等模塊。日車公里總走行公里超勞信息機車運行時間機車站停時間遠程添乘統(tǒng)計6A下載TCMS下載LKJ下載JK430下載基本信息配屬動態(tài)檢修/整備動態(tài)主要技術參數(shù)在車部件信息走行公里試驗記錄技術改造情況破損記錄機車事件操作手冊LDP管理CMD系統(tǒng)維護點播設置故障預案知識庫數(shù)據(jù)分析診斷規(guī)則定義實時故障報警遠程診斷指導地面110/120故障統(tǒng)計查詢機車動態(tài)圖遠程添乘司機超勞預警機車設備狀態(tài)走行公里自動統(tǒng)計機車實際周轉(zhuǎn)信息運安信息共享地面110/120共享機車周轉(zhuǎn)系統(tǒng)共享整備信息共享檢修信息共享鐵路運輸平臺共享其他系統(tǒng)共享機車運用機車整備和檢修專家診斷系統(tǒng)管理統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)下載CMD地面綜合應用子系