随着我国城市轨道交通规模的快速发展，支撑列车安全运营的生产业务需求也在不断增加。为了保证列车正线高效安全运营，目前列车都有配置列车网络控制监控系统。该系统作为列车的“大脑”，能够实现对列车运行状态车载实时监控与控制功能，对于司机安全驾驶起到关键作用。
列车网络控制监控系统通过工业现场通信总线获取到列车各系统主要运行状态数据，实现对列车车载实时监控，但是由于监控数据无法远程实时传输到地面，地面运营维护人员无法远程实时获取列车运行状态，当在线运行列车出现牵引等关键系统故障时，目前依靠的技术手段主要是司机现场对故障的应急判断与处理，有可能会出现司机误判列车故障等级，采取清线下客等不当故障处理方式情况，对列车正常运营影响较大。
本发明针对上述的轨道列车车上与车下不能进行实时数据传输的技术问题，提出一种具有数据传输及时、传输效率高的轨道列车车地无线传输系统。
一种车地无线通信系统，包括车上数据系统、地面数据系统和车地通信系统，车上数据系统包括车载视频数据记录系统、列车运行数据记录系统，所述车地通信系统包括移动网络通信系统、无线通信系统，车载视频数据记录系统通过移动网络通信系统与地面数据系统通信，列车运行数据记录系统可通过移动网络通信系统或无线通信系统与地面数据系统通信。
优选的是，所述车载视频数据记录系统包括司机室视频记录装置、行车记录仪视频记录装置以及用于视频数据缓存的视频服务器，所述司机室视频记录装置、行车记录仪视频记录装置均与视频服务器进行数据通信。
优选的是，所述无线通信系统包括设置在车上的车载AP天线，以及沿车辆段库内设置的库内轨旁AP天线。
优选的是，所述车上数据系统进一步包括车载数据记录发送仪，车载数据记录发送仪与列车控制及管理系统MVB总线、及PIS以太网总线通信，以获取车载视频数据记录系统和列车运行数据记录系统的数据；车载数据记录发送仪进一步与移动网络通信系统、无线通信系统通信，以向地面发送车上数据系统记录的数据。
优选的是，车载数据记录发送仪经车载以太网与车载AP网关通信，并经车载AP网关与AP天线通信。
优选的是，所述地面数据系统包括数据交换机、地面服务器；所述地面交换机与移动通信系统及无线通信系统通信，以获取车载视频数据及列车运行数据。
(1)采用多功能车辆总线(MVB总线)通信技术实现数据记录与发送仪对列车关键系统所有信号数据监听记录功能。MVB通信总线作为列车车辆可靠数据通信总线，通过MVB总线实现机车内部各节点之间的数据交换,保证机车安全高效的数据通信机制。
(2)采用4G公网无线数据传输技术，实现列车实时状态数据及故障数据的无线上传功能。借助运营商数据传输通道，技术成熟度高，网络覆盖好，具有使用灵活方便的特点。
(3)采用WLAN无线局域网数据传输技术，实现列车非实时运行状态数据数据文件无线上传功能。WLAN无线局域网具有数据传输速率高优点，非常适合列车回库后，大批量记录文件实现短时间内快速下载功能。
(4)系统采用B/S模式架构实现地面监控系统平台对列车运行状态实时监控及数据分析功能。
城轨地铁车地无线传输系统设计弥补了网络控制监控系统车载数据信息无法远程传输监控的不足，实现列车运行状态数据、故障数据、列车视频监控数据4G正线无线上传及非实时运行数据文件WLAN库内无线下载功能，通过收集多种类型列车数据，实现地面对列车运行状态远程综合监控分析功能，从而为列车运行提供远程专家技术支持和远程诊断。
其中：1-车上数据系统；11-车载视频数据记录系统，111-司机室视频记录装置，112-行车记录仪视频记录装置，113-视频服务器，12-车载数据记录发送仪，2-地面数据系统，21-数据交换机，22-地面服务器，3-头车，4- 尾车，51-车载4G天线-车载AP天线-库内轨旁AP 天线-列车控制及管理系统MVB总线-PI S以太网总线-车载以太网。
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
一种车地无线通信系统，包括车上数据系统1、地面数据系统2和车地通信系统，其中车上数据系统1用于记录列车运行的数据，地面数据系统2 用于实时获取列车车上运行数据。
车上数据系统包括车载视频数据记录系统11、列车运行数据记录系统。其中车载视频数据记录系统11用于记录列车视频监控数据，包括司机室视频记录装置111、行车记录仪视频记录装置112以及用于视频数据缓存的视频服务器113，司机室视频记录装置111为设置在司机室(头车3和尾车4)内的司机室视频录像机，行车记录仪视频记录装置112为行车记录仪摄像机，二者均与视频服务器113进行数据通信，以存储视频监控数据。
车地通信系统包括移动网络通信系统及无线通信系统，车载视频数据记录系统通过移动网络通信系统与地面数据系统通信，列车运行数据记录系统通过可通过移动网络系统或无线通信系统与地面数据系统通信。
具体到本实施例，用于传输视频数据的移动网络通信系统为4G通信系统，包括车载4G天线。用于传输列车运行数据的无线通信系统包括设置在车上的车载AP天线，以及沿车辆段库内设置的库内轨旁AP天线；其中车载AP天线，库内轨旁AP天线包括沿车辆运行轨道设置的N个库内轨旁AP天线，以保证列车运行过程中可以实时与地面之间进行数据传输，库内轨旁AP天线之间是通过光纤进行通信的。
更具体的说，车上数据系统进一步包括车载数据记录发送仪12，车载数据记录发送仪12与列车控制及管理系统MVB总线(用于与列车运行数据记录系统通信获取列车运行数据)、及P I S以太网总线通信(用于与车载视频数据记录系统通信获取列车视频数据)，以获取车载视频数据记录系统和列车运行数据记录系统的数据；车载数据记录发送仪12进一步与移动网络通信系统、无线通信系统通信，以向地面发送车上数据系统记录的数据。车载数据记录发送仪12记录的数据可以分为实时数据和非实时数据，参考图2，其中，实时数据分为实时运行数据和实施故障数据，为了尽快识别实时故障，掌握列车的实施运行状态，车载数据记录发送仪12记录的实时数据经移动网络通信系统传输到地面；非实时数据主要包括非实时运行数据，其中非实时运行数据以及实时数据分为实时运行数据和实施故障数据均需要进行存储，并在存储后通过无线通信系统传输到地面。
具体实现方法为，车载数据记录发送仪12经4G路由器52与4G通信系统通信的车载4G天线通信；车载数据记录发送仪12经车载以太网9与车载AP网关63通信，经车载AP网关63与AP天线通信。
地面数据系统2包括地面数据交换机21、地面服务器22；地面数据PA视讯平台交换机21与移动通信系统及无线通信系统通信，以获取车载视频数据及列车运行数据。具体说，通过车载AP天线获取列车运行数据，通过车载4G天线获取列车视频数据。
系统工作时，车载视频数据记录系统通信获取列车视频数据经P I S以太网总线上传至车载数据记录发送仪12，并经车载4G天线，列车网络视频摄像头可以借助搭建的包含车载4G路由器52以及4G 天线G无线数据传输通道，实现地面监控中心4G视频远程调用功能；列车运行数据经列车控制及管理系统MVB总线上传至车载数据记录发送仪 12，并经车载AP天线传递至库内轨旁AP天线，最终传递至地面服务器22。
基于上述系统，可以实现车上与车下的实时通信，列车在运行过程中，系统将已定义好的需要传送的运行状态数据按照一定的时间间隔，上传至地面服务器22。考虑到受4G信号覆盖范围等因素影响，4G无线传输链路可能存在的不稳定性，系统支持丢包数据重发机制，保证上传运行数据不丢失。基于此，地面控制中心可以实时获取当前列车正线运行状况，当列车发生故障时，故障数据能够触发上传。车载数据记录发送仪12监测所有记录的故障发生与解除状态，当某故障发生或者解除时触发及时上传该故障信息(包括故障I D、故障系统、故障车辆等信息)，同时将该故障发生时刻的关键环境信息(包括故障发生时间、当前车速、当前站点、网压、网流等信息)上传至地面数据服务器，以方便检修维护人员能够及时获取当前列车运行故障状态，采取有效的应对策略。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
技术研发人员：殷培强;徐磊;张欣萍;李文正;管超;厉彦宏;刘鹏;唐化勇;李德祥;李然;王曙;张程;尹龙龙;李鲲鹏;王佳人;闫磊;阎士奇;苗津铨;薛松
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