近年來無線通信技術(shù)發(fā)展迅速，可以遠(yuǎn)程、多型多功能車輛網(wǎng)絡(luò)通信。電力機(jī)車使用無線技術(shù)實現(xiàn)機(jī)車無線重疊已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)重載鐵路，技術(shù)成熟。工程車輛也有很多裝有網(wǎng)絡(luò)控制的鐵路工程車輛組裝了3G通信模塊，最初實現(xiàn)了車輛信息的遠(yuǎn)程監(jiān)視，但是還沒有實現(xiàn)車間的無線協(xié)同作業(yè)控制，海外也沒有工程車輛基于無線通信協(xié)同作業(yè)的先例。

鐵路工程車輛的協(xié)同工作要求無線通信穩(wěn)定，傳輸速度快，因此無線通信方面需要采用多種模式的無線通信方式，近距離300m范圍采用速度快的2.4GHz公共頻帶的無線通信方式，遠(yuǎn)距離500m~1km采用800MHz頻帶通信方式，遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)距離調(diào)配任務(wù)由3G模塊實現(xiàn)無線通信。為了保證無線通信的穩(wěn)定性，無線通信系統(tǒng)硬件采用雙冗馀設(shè)計，通信協(xié)議設(shè)計采用控制信息和基本信息分離的方式，優(yōu)先通過雙模式網(wǎng)絡(luò)發(fā)送參與控制的信息，通過低速網(wǎng)絡(luò)(3G網(wǎng)絡(luò))發(fā)送系統(tǒng)監(jiān)視無線網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，提高系統(tǒng)的可靠性。

1.1車載無線通信系統(tǒng)

工程車輛安裝車載無線通信系統(tǒng)后，各工程車輛可實現(xiàn)互動信息交互，同時通過3G通信實現(xiàn)車輛與地面服務(wù)管理系統(tǒng)的信息交互。其中，3G通信實現(xiàn)了管理部門和車隊之間的語音通話和作業(yè)信息傳達(dá)，圖1是單車不組時使用車載無線通信系統(tǒng)和遠(yuǎn)程終端信息交互示意圖。通過車載通信模塊可以實現(xiàn)車間信息傳遞，實現(xiàn)共同任務(wù)的多種車輛協(xié)同工作，圖2為車輛組后車輛使用無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信示意圖，通過圖1方式可以通過3G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)管理部門和遠(yuǎn)程終端用戶進(jìn)行工作信息的通信和語音通話。

1.2鐵路工程車輛組成團(tuán)隊

安裝無線通信系統(tǒng)后，組成團(tuán)隊的車輛需要通過無線通信系統(tǒng)的組成接口進(jìn)行設(shè)置，組成團(tuán)隊的車輛信息可以設(shè)置并確認(rèn)組成團(tuán)隊，組成團(tuán)隊的車輛優(yōu)先設(shè)置為主要車輛。組織后，主車對組織中的車輛進(jìn)行任務(wù)分配和監(jiān)視，從車輛完成自己的任務(wù)實現(xiàn)，自己的任務(wù)監(jiān)視，從車輛可以通過閱覽方式看到其他車輛的作業(yè)狀態(tài)信息，但不能修改其他車輛的任務(wù)。一旦組織完成，組織車輛只能通過編輯命令實現(xiàn)退出組織模式。系統(tǒng)檢查組織車輛的運行方向等信息，如果不在同一車道或同一車道上存在組織車輛，系統(tǒng)將提示組織不完成。只有需要組織的車輛在同一車道上，中間沒有其他組織的車輛，組織后才能保證車輛的安全運行。

1.3編輯組通信

編輯組后，車輛優(yōu)先使用Wi-Fi進(jìn)行通信，主要車輛位置位于車隊前端，通信有效距離300m，主要車輛與車輛之間保持編輯內(nèi)的作業(yè)數(shù)據(jù)通信，主要車輛按合作流程控制車輛的作業(yè)邏輯為了保證通道的暢通，主機(jī)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的忙碌，及時測量組織后的車輛間隔。組織通信在WiFi信號異常時采用電臺或?qū)Ｓ肎SM-R網(wǎng)絡(luò)通信方式(見圖4)。編輯主從關(guān)系不變，通信網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換時發(fā)生網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換注意事項，控制數(shù)據(jù)在指定時間內(nèi)無法發(fā)送或接收，即網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，自動編輯，保留編輯記錄，界面注意系統(tǒng)自主控制，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常時可以編輯

2協(xié)同作業(yè)的實現(xiàn)和優(yōu)勢

2.1協(xié)同作業(yè)的實現(xiàn)

集團(tuán)車輛協(xié)同作業(yè)的實現(xiàn)需要以下必要條件:①鐵路工程車輛設(shè)置無線通信系統(tǒng)②參加集團(tuán)的工程車輛根據(jù)車輛設(shè)計的主要功能統(tǒng)一分配任務(wù)時序，形成鐵路工程車輛無線通信協(xié)議中的功能定義③工程車隊根據(jù)作業(yè)流程進(jìn)行任務(wù)分配和執(zhí)行編組車輛協(xié)同工作的基本工作流程如圖5所示。流程如下:①組織車輛的作業(yè)流程由施工部門確定后，通過3G網(wǎng)絡(luò)或派遣任務(wù)書的傳輸達(dá)到指定組織②組織工程車輛需要從不同的作業(yè)點或修理點到達(dá)作業(yè)點時，可以獨立運行到達(dá)作業(yè)位置后進(jìn)行組織

③主車收到作業(yè)流程后，分配起動任務(wù)、行走任務(wù)、主要作業(yè)任務(wù)等，具體任務(wù)執(zhí)行由各工程車自身控制系統(tǒng)實現(xiàn)④任務(wù)完成后解除組織后收車。根據(jù)上述編輯設(shè)計，篩選車到達(dá)指定作業(yè)點后，執(zhí)行篩選任務(wù)，篩選車離開這個作業(yè)點繼續(xù)作業(yè)，篩選車和加工車保持一定距離，加工車進(jìn)行加工加工作業(yè)，與此作業(yè)方式相同，篩選車離開一定距離后，搗固車開始作業(yè)遇到突發(fā)事件，可以通過無線通信系統(tǒng)組接口的解編命令解除組，車輛可以獨立完成自己的任務(wù)自由操作，在該組完成組作業(yè)任務(wù)后返回基地前解除組。

2.2協(xié)同作業(yè)的優(yōu)勢

在鐵路工程維護(hù)作業(yè)越來越細(xì)致的環(huán)境下，某種或多種車型共同完成作業(yè)任務(wù)的情況越來越多，通過無線通信實現(xiàn)車與車之間的合作，不僅提高車輛的利用效率，車輛的設(shè)計和規(guī)范使用也更加統(tǒng)一

3結(jié)語

本文介紹了基于無線通信技術(shù)實現(xiàn)鐵路工程車輛通信、組織和協(xié)同作業(yè)分流，提出了多種車輛協(xié)同作業(yè)控制的基本設(shè)計構(gòu)想，解決了多種車輛協(xié)同完成作業(yè)任務(wù)的情況