基于GIS的CIR数据管理工作要点及优化设计

工作要点，并提出一种利用GSM-R无线数据传输在库检中实现CIR数据升级的方法和流程，可以提高数据升级的效率。

关键词：GIS；CIR；GSM-R；地理信息系统；调度通信

引言

随着我国铁路GSM-R网络建设的不断发展，技术水平的不断提高，机车综合无线通信设备（简称CIR）得到了广泛的应用，CIR集成了GSM-R及450MHz模拟制式下调度通信、无线调度命令传送、无线车次号校核信息传送和其他业务功能，已经成为机车和动车组的主要车载通信设备，装备各类列车两万多套。

为实现CIR基于位置的呼叫，满足CIR调度功能的运用需求，需要正确加载CIR数据。CIR数据用于向司机提供运行位置、短号码、选线提示、模式转换、站名显示及车站电话等信息，是以铁路GIS数据库为基础，依据GSM-R网络编号数据制作，是CIR正常运用的基础数据。

铁路GIS数据和CIR数据管理是伴随着铁路无线通信设备的发展而形成的一项新的数据管理工作，实现并保证CIR调度通信功能的正常运用。作为一项数据管理工作中的两个部分，铁路GIS数据管理和CIR数据管理的重点和工作要点又有不同，分别做阐述。

1 铁路GIS数据及管理工作要点

1.1 铁路GIS概述

GIS（Geography Information System，地理信息系统）是在计算机系统的支持下，结合地理学、地图学、遥感和计算机科学，对地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的信息系统。

铁路GIS是指铁路地理信息数据库管理系统，该系统采集、存储、管理全国铁路地理信息数据，形成详尽的数据库，并能以图像化、地图化的方式显示。铁路GIS由总公司数据管理系统、各路局数据管理系统、数据采集管理器、GPS手动采集器、GPS自动采集板及专用数据通道组成。

铁路GIS数据库按铁路线为单位存储信息点的经纬度、海拔、调度区段等信息。每条铁路线上，每隔一百米采集一个信息点，在车站中心、进出站信号机、局界等位置采集特殊的信息点信息，经过对采集数据的整理、汇编、上传、审批，最终形成全国统一的数据库。目前，铁路GIS数据库已经存储全国各类铁路线总长度达九万多公里。

铁路GIS数据的主要用途是用于CIR数据的制作，CIR数据中的各铁路线经纬度信息来自铁路GIS数据库。

1.2 铁路GIS数据管理工作要点

对铁路GIS数据的管理，主要是对铁路GIS数据的申请、采集、整理、上传的各阶段进行管理，按照“依法合规、及时准确、严格规范”的原则进行。

1.2.1 铁路GIS数据申请、采集的工作要点

铁路GIS数据的新增及变更要填写申请表，明确线路代码、线路类型、线路里程、通信制式等线路信息，经审批后上传。

手动数据采集需要正确采集线路起止点、站中心、进出站信号机、局界点、通信模式转换点等点的信息，公里标需要采用运营正式公里标。进行数据审核时，重点审查采集的信息点是否准确到位、信息点有无遗漏、公里标的输入是否正确等。手动数据的采集可以结合新建线路静态验收进行。

自动数据采集要在机车TAX箱插入GPS自动采集板，在行车的过程中对经纬度、海拔、车次、时间等信息进行自动采集存储。自动采集时需要确认机车LKJ数据已经灌装，采集时上下行线路要全程采集。新建线路的联调联试期间是数据自动采集的关键时期，可借助检测车进行上线采集。

1.2.2 铁路GIS数据整理、上传的工作要点

现场手动、自动数据采集完成后，要在数据管理系统上进行整理、上传工作。进行数据整理时，要根据GSM-R编号方案、线路基础数据、调度区段设置等相关文件正确录入车站电话号码、车站代码、调度区段名称等信息，严格复核后上传总公司数据管理系统，经过总公司审核后存储入数据库。

2 CIR数据及管理工作要点

2.1 CIR数据的作用

CIR数据包括主控、GPS、MMI（CIR的操作显示终端）等单元的数据，是以铁路GIS数据库为基础，依据GSM-R网络编号方案数据制作并进行设备升级加载。CIR数据的主要作用如下：

（1）在GSM-R区段，确定列车运行位置，基于运行位置在MMI上显示当前的线路名、区段名称、通信制式，MMI上对应按键显示出前方车站、本地车站、后方车站的名称，“车站”和“调度”按键对应本线路车站值班台和调度台短号码。

（2）在450MHz通信区段，确定列车的运行位置，基于运行位置在MMI显示当前的线路、区段名称、通信制式和通信频率等。

（3）在450MHz和GSM-R切换区域，通过数据定位信息实现450MHz和GSM-R通信模式的自动切换。

（4）在多条运行线路并行且距离较近，定位信息无法区分线路时，或在GSM-R区段多条线路共用GSM-R基站小区时，根据数据库中预先设定区域向CIR主控单元、MMI等输出运行线路选线列表信息，进行语音提示，供司机选择当前的运行线路。

2.2 CIR数据管理中出现的主要问题

对CIR数据的管理，主要是对CIR数据的制作、验证、加载的各阶段进行管理，保证数据的准确性、可靠性和及时性，提高数据升级的效率。CIR数据的管理涉及到铁路GIS数据、GSM-R编号数据、列车交路及入库检修等多方面，又与新线开通、列车运行需求紧密相关，在管理中遇到以下主要问题：

（1）缺少对运用数据的统一规范。

各CIR厂家虽然按照技术规范的要求制作数据，但是对实际运营线路名称显示、语音提示点、选线列表、通信录等制作不统一，选线区域范围的划定不一致，造成各个厂家的CIR数据在运用中差别较大，给司机操作带来很大不便。有的厂家选线语音提示过多，干扰了司机的正常操作。

（2）CIR数据版本号命名不统一，版本管理不便。

对版本号的标识，各个厂家版本号命名规则各不相同，在设备中的查看方法也不一样。因为升级频繁，往往前一次还没完成，下一次升级又开始，特别是还有机车和动车组跨局调配的以及返厂修等情况，造成了CIR的版本状况复杂，不利于维护统计。

（3）不同厂家CIR数据升级的方法及时长不同，维护不便。

目前不同厂家的CIR设备内部硬件平台不统一，有单片机控制和工控机控制两种，数据库结构及算法不统一，升级方法和携带的工具不同，设备单次升级的时长也差别很大，给维护带来不便。

（4）数据变更频繁，修改升级工作量较大。

新线开通、站名更改、列车交路变更、GSM-R编号数据调整等原因均会引起CIR数据的变更，而现有的CIR数据库，即使增加支线或修改某个站名，都要对整个CIR数据库进行升级。CIR数量较多，又装备在各类列车上，机车隶属于不同的机务段、动车隶属于不同的动车段，列车调拨流动性大、回库时间不统一，造成数据升级的难度和工作量较大。

（5）GSM-R编号数据调整时，CIR数据的修改升级难以同步完成。

当GSM-R编号数据特别是短号码数据调整时，GSM-R编号数据的修改通常在一个或几个天窗点就可以完成，而对应CIR数据的修改升级因为装配的列车数量多、流动性大，又涉及到外局运行的列车，升级工作需要数周时间才能完成，对外局列车的升级进度也难以把控，给这期间调度通信功能的正常运用带来影响。

2.3 CIR数据管理工作要点

针对CIR数据管理中的问题，需要对CIR数据的管理进行统一组织和规范，采取有效措施减少和避免问题的发生。在目前的技术规范条件下，可以采取的措施有：统一制定升级方案规范数据应用、合并升级次数减少工作量、加强与GSM-R编号数据调整的配合、增进相关单位的信息交流等。

具体来说，CIR数据管理在各阶段的工作要点如下：

2.3.1 对会引起CIR数据变更的原因进行分析确认

首先要对新线开通、站名更改、列车交路变更和GSM-R编号数据调整等会引起CIR数据变更的原因进行收集和分析，根据实际情况，确认管内CIR数据是否需要升级。确需升级时，尽可能把数据修改合并在一次数据升级中完成，对于高铁客专线的开通，没有普通机车运行交路的，当次升级可以不涉及普通机车，减少升级次数和工作量。

2.3.2 制定数据升级方案

为统一和规范各个厂家的数据运用，便于操作和维护管理，需要在征求使用单位意见的基础上，根据CIR工作模式设置原则，统一制定数据升级方案，作为当次数据升级工作的大纲。

升级方案制定中需要注意和确定的关键信息：

（1）确定数据升级的版本号。

方案中统一确定当次升级的版本号，各个厂家当次升级的版本号一致，版本号上要标有时间，并且要把版本号标注在CIR的MMI菜单中，便于查看和管理。

（2）确定升级数据中的线路名称、车站名称、线路起止点等线路基本信息。

CIR的MMI显示的线路名称、车站名称要与线路基础数据一致，使用正式公布的线路名称、车站名称，需注意车站名称更改的情况。

（3）确定枢纽地区及线路并线区段选线语音提示点的位置、

选线区域的范围、选线列表的内容。

方案中对选线语音提示点的位置和选线区域要配图表说明，选线语音提示点的位置选择要恰当，与铁路GIS数据、基站覆盖情况及短号码路由指向相符合；选线区域的划定要充分考虑各类列车的交路和调度通信需求，减少的语音提示的次数；各个厂家在同一区域选线列表的内容相同，便于司机操作。

（4）确定运行中MMI上车站站名的按键显示。

车站站名按键显示规则要符合CIR技术规范要求，特别要注意枢纽地区、车站有多个场的情况下，站名显示要满足运行不同交路列车的调度通信需求。

（5）确定线路短号码和线路代码。

目前CIR中MMI上的“调度”“车站”按键用短号码数据进行呼叫，需要要根据相关文件及规范，对各条线的短号码及现场基站的短号码路由指向情况进行梳理，特别注意核对枢纽地区联络线的归属调度台和实际覆盖基站的短号码路由指向是否一致（现场情况往往因为各种原因易出问题，造成CIR在某些区段调度呼叫不通）。线路代码也是CIR数据制作的基础数据，在发送无线车次号校核信息时需要上传，要在方案中对线路代码加以明确。

（6）确定升级列车的范围、升级次序和进度、完成时间节点、备品备件及轨道车的升级等其他事项。

2.3.3 数据制作、添乘验证和升级加载

（1）数据升级方案制定后，各个厂家根据升级方案进行数据制作。数据制作完成后，要对各厂家的新版数据进行添乘验证，在添乘中对站名显示、语音提示点、选线列表、模式转换点等数据进行核对，并对MMI上的站名显示按键进行拨测试验，保证新版数据的可靠性和准确性。

（2）数据验证无误后，各级业务部门下达升级工单，现场工区根据升级要求和列车出入库情况，进行逐台列车CIR数据的升级，并做好台帐管理工作。

（3）对于涉及GSM-R网络编号数据调整，对应CIR数据的修改升级不能短时间完成的情况，在数据升级期间采取CIR张贴提示卡、申请GSM-R编号数据新旧短号码暂时并用等方法过渡（例如：在合蚌客专、笕杭线、合武绕行线等线路的短号码数据调整时，对运行列车的CIR数据升级采用了以上方法顺利过渡）；对于涉及外局列车运行本局线路，需要进行数据升级的，向相关铁路局发电文告知。

3 CIR数据升级方式的优化设计

GSM-R网络可采用GPRS方式传输数据，利用GPRS方式可以进行CIR数据的无线传输。下一步可以将目前既有分散的库检台进行联网，组建CIR检修管理系统，接入GSM-R网络，在核心网增加CIR数据监测管理服务器，统一储存、监控、管理各厂家的数据版本，利用GSM-R网络GPRS方式进行CIR数据包的无线数据传输，同时在CIR库检中增加“数据版本校核”这一项目及相关功能。

主要工作流程如下：

（1）各厂家对CIR新版数据提前做好实验、验证，保证数据的可靠性和准确性。将验证好的数据统一存储在CIR数据监测管理服务器中。

（2）在库检中进行“数据版本校核”项目时，CIR通过库检基站GSM-R网络向CIR数据监测管理服务器发送CIR的厂家、数据版本号等信息。

（3）CIR数据监测管理服务器收到CIR数据版本信息后进行校核，判断CIR数据版本是否为最新。当发现新版本时，CIR数据监测管理服务器根据CIR的IP地址，通过GSM-R网络以GPRS方式进行CIR数据包的传输。为保证数据包传输准确，可采取数据校验、核对、纠错等方法。

（4）CIR收到新版本数据后进行数据的加载、重置，完成后由库检人员进行各项目例行库检，确认CIR数据升级良好、各项单元状态正常。

利用这种方法进行数据升级的优点有：

（1）将CIR数据存储在地面的CIR数据监测管理服务器中，利用GSM-R无线传输方式进行数据传输，减少了携带工具逐台上车升级的工作量。

（2）数据升级过程在库检中进行，升级后通过库检作业来把控，而不是通过GSM-R无线数据传输方式对运用中的CIR在线升级，可以避免对CIR的正常运用造成影响，且不占用线路上GSM-R信道资源，保证数据升级的安全性、可靠性。

（3）CIR库检中增加“数据版本校核”这一项目，对所有入库检修的列车均进行数据版本的校核作业，可以及时发现新数据版本并进行升级，保证数据运用的及时性，避免升级中出现遗漏。

（4）利用机车号与IP地址的对应关系，CIR数据监测管理服务器可以根据已升级列车的IP地址，确定升级列车的机车号，便于对列车CIR数据升级情况进行分析、统计。下一步还可以扩展库检台的遥测功能，实时查询列车的CIR数据版本信息，及时把控数据版本的运用情况。

4 结束语

随着GSM-R网络建设的发展和CIR的广泛运用，铁路GIS数据和CIR数据管理已经成为一项十分重要的数据管理工作，工作量加大的同时，对管理工作的水平也提出了更高的要求。文章结合近几年数据管理工作的实际，阐述了GIS数据及CIR数据的特点和管理工作的要点，提出了利用GSM-R网络GPRS方式进行数据升级的方法和实现流程，通过这种方法，可以有效提高数据升级的效率，在应用中还要对方案进一步细化，并制定相关的技术标准和规范。

参考文献

[1]科技运[2009]28号 关于印发《GSM-R数字移动通信网设备技术规范：第二部分 机车综合无线通信设备（V2.0）》的通知[S].2009.

[2]钟章队，李旭，蒋文怡，等.铁路GSM-R数字移动通信系统[M].北京：中国铁道出版社，2007.