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        計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)

        2011-06-19 06:30:42陸志雄上海鐵路局上海電務(wù)段
        上海鐵道增刊 2011年1期
        關(guān)鍵詞:電務(wù)段診斷系統(tǒng)報(bào)警

        陸志雄 上海鐵路局上海電務(wù)段

        計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是鐵路行車指揮自動(dòng)化控制系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分,它按照鐵路行車調(diào)度計(jì)劃在值班人員或上級(jí)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的操作下實(shí)現(xiàn)鐵路車站道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)、信號(hào)機(jī)、軌道電路等行車設(shè)備之間的聯(lián)鎖動(dòng)作,正確地、高效率地指揮列車運(yùn)行,同時(shí)保障列車通過(guò)車站時(shí)的安全。

        計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)使用的信號(hào)設(shè)備在管理上具有一個(gè)明顯的特點(diǎn),就是分散地分布在一個(gè)特定的地理范圍上(如一個(gè)地區(qū)),這給鐵路系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)管理帶來(lái)了很多困難。近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和傳感技術(shù)的日益成熟,聯(lián)鎖、信號(hào)技術(shù)也日趨成熟和完善;信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在保證行車安全、加強(qiáng)信號(hào)結(jié)合部管理、監(jiān)督鐵路信號(hào)設(shè)備運(yùn)用質(zhì)量方面起到了重要的作用,但是對(duì)于聯(lián)鎖設(shè)備本身運(yùn)行情況、故障狀態(tài)、維修情況以及基本信息并未納入監(jiān)測(cè)范圍。

        計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)是以鐵路聯(lián)鎖信號(hào)設(shè)備為基礎(chǔ),以狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障分析為主線,對(duì)電務(wù)段、工區(qū)的設(shè)備、故障進(jìn)行跟蹤分析和診斷,在各車站的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)或定時(shí)監(jiān)測(cè),及時(shí)掌握聯(lián)鎖系統(tǒng)、設(shè)備基本信息、運(yùn)行狀態(tài),及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常和故障并分析其原因,以提高維修效率、降低總體維護(hù)成本為目標(biāo)的管理信息系統(tǒng)。

        1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)由車站層、電務(wù)段層、系統(tǒng)接口、網(wǎng)絡(luò)通道等部分組成,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        圖1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

        車站層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、分類和處理,由聯(lián)鎖設(shè)備的維修機(jī)和接口負(fù)責(zé)完成,所有的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、文件均來(lái)自聯(lián)鎖設(shè)備的維修機(jī);接口負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)、文件的上傳;電務(wù)段部署服務(wù)器系統(tǒng),服務(wù)器系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、文件的接收、存儲(chǔ)以及相關(guān)業(yè)務(wù)處理(如報(bào)警);各車間、終端部署相應(yīng)的客戶端,客戶端負(fù)責(zé)瀏覽查看所有車站的靜態(tài)信息和實(shí)時(shí)信息,包括設(shè)備基本信息、運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)以及相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)、分析和報(bào)表。從圖1可以看出,計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)一個(gè)重要的組成部分是網(wǎng)絡(luò)通道。根據(jù)現(xiàn)有實(shí)際情況以及系統(tǒng)特點(diǎn),采用現(xiàn)有的信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)2M通道是目前最為有效、可行的解決方案。理由如下:

        (1)從數(shù)據(jù)安全性上看,計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)所有的數(shù)據(jù)、文件都是在聯(lián)鎖系統(tǒng)的維修機(jī)上產(chǎn)生,并通過(guò)維修機(jī)主動(dòng)發(fā)送,計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)只是被動(dòng)接受來(lái)自聯(lián)鎖維修機(jī)的數(shù)據(jù)和文件,因此,系統(tǒng)本身不會(huì)對(duì)現(xiàn)有的聯(lián)鎖系統(tǒng)以及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生干擾和影響。

        (2)從計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)本身的設(shè)計(jì)上,和聯(lián)鎖系統(tǒng)交互上,是通過(guò)系統(tǒng)的一個(gè)接口實(shí)現(xiàn),減少了對(duì)聯(lián)鎖系統(tǒng)的依賴性以及系統(tǒng)內(nèi)部耦合度。系統(tǒng)的接口通訊采用現(xiàn)有應(yīng)用最廣泛、安全可靠的TCP/IP協(xié)議,在傳輸過(guò)程中,通過(guò)自身具有的校驗(yàn)功能,保證數(shù)據(jù)的正確性和可靠性。同時(shí),由于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸上基本都采用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的內(nèi)部協(xié)議,因此計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的接口不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)、報(bào)文產(chǎn)生干擾。

        (3)從數(shù)據(jù)量大小上,由于接口只監(jiān)聽(tīng)故障報(bào)警信息,維修機(jī)只有監(jiān)測(cè)到重大的故障報(bào)警信息才會(huì)將信息轉(zhuǎn)發(fā)給計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng),因此,從數(shù)據(jù)量上來(lái)看,數(shù)據(jù)大小是非常低的,一天只有幾K,甚至沒(méi)有。回放文件上,根據(jù)對(duì)現(xiàn)有開(kāi)通車站的統(tǒng)計(jì)分析,一天24 h不間斷的形成回放壓縮文件最大容量約為2 M。根據(jù)鐵道部監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)規(guī)范要求,目前監(jiān)測(cè)站機(jī)到終端(桌面)為2 M,以此速度,一個(gè)最大容量回放文件的傳輸只需數(shù)十秒鐘即可完成。尤為重要的是,只有發(fā)生故障或者報(bào)警時(shí),才觸發(fā)文件傳輸。因此,從數(shù)據(jù)傳輸上也不會(huì)對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)通道操作堵塞、干擾。

        (4)通過(guò)在上海電務(wù)段的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明,采用微機(jī)監(jiān)測(cè)通道完全是安全、可靠,是目前最為有效、可行的解決方案。

        2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)主要由兩大部分組成,一是WEB應(yīng)用程序,二是接口程序。WEB應(yīng)用程序,主要負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、回放文件的接收、存儲(chǔ)以及相關(guān)業(yè)務(wù)處理(如報(bào)警、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)配置等)。接口程序主要負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)、存儲(chǔ)以及回放文件的轉(zhuǎn)發(fā)和存儲(chǔ)。

        2.1 軟件架構(gòu)

        計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)考慮到系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)環(huán)境(操作系統(tǒng)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)體系、中間件)和應(yīng)遵循標(biāo)準(zhǔn)等因素采用分層的軟件體系結(jié)構(gòu),如圖2所示。

        圖2 軟件體系架構(gòu)圖

        2.2 接口

        維修機(jī)接口有兩部分組成,一是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口,二是文件上傳接口。接口流程圖如圖3、圖4所示。

        3 系統(tǒng)功能

        計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)由車站聯(lián)鎖維修機(jī)、系統(tǒng)接口、應(yīng)用服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)通道、客戶端組成。車站維修機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、分類和處理,由聯(lián)鎖設(shè)備的維修機(jī)和接口負(fù)責(zé)完成,所有的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、文件均來(lái)自聯(lián)鎖設(shè)備的維修機(jī),從而保證數(shù)據(jù)的一致性和聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全性;服務(wù)器系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)處理,客戶端負(fù)責(zé)查看、管理所有設(shè)備的靜態(tài)信息和實(shí)時(shí)信息,包括設(shè)備基本信息、運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)以及相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)、分析和報(bào)表。系統(tǒng)功能如圖5所示。

        圖3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口流程圖

        圖4 文件傳輸接口流程圖

        圖5 系統(tǒng)功能示意圖

        主要功能包括:

        (1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè):計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)可以對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的各個(gè)組成部分和設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。例如:聯(lián)鎖主機(jī)、操作表示機(jī)、采集箱監(jiān)測(cè)、驅(qū)動(dòng)機(jī)箱監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)狀況、故障信息等。

        (2)故障報(bào)警:電務(wù)段相關(guān)責(zé)任人可以自動(dòng)、實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)車站的報(bào)警信息,系統(tǒng)能自動(dòng)通過(guò)聲音報(bào)警、紅閃等方式,第一時(shí)間通知到相關(guān)責(zé)任人。

        (3)文件傳輸:維修機(jī)一旦偵聽(tīng)到故障信息,自動(dòng)生成一個(gè)故障回放文件,接口程序通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)故障信息,自動(dòng)觸發(fā)一個(gè)文件傳輸事件,將現(xiàn)場(chǎng)的故障相關(guān)信息(如按鈕信息、報(bào)警信息等)送到服務(wù)器系統(tǒng)。另外,如果當(dāng)天沒(méi)有發(fā)生報(bào)警信息,接口程序根據(jù)維修機(jī)參數(shù)設(shè)定時(shí)間,定時(shí)將當(dāng)天的文件上傳到文件服務(wù)器。

        (4)故障診斷:系統(tǒng)可以通過(guò)文件接口自動(dòng)、實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)維修機(jī)回放文件,并隨時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)維修機(jī)運(yùn)行情況,從而對(duì)故障情況提供分析診斷,為電務(wù)維修人員的故障解決方案提供參考。

        (5)GIS地圖導(dǎo)航:聯(lián)鎖故障診斷系統(tǒng)根據(jù)鐵路現(xiàn)有的行政管理組織體系,段、車間、站三層樹(shù)狀管理結(jié)構(gòu),更加方便地適應(yīng)現(xiàn)有的維修體系和管理方式。同時(shí),系統(tǒng)以GIS地圖導(dǎo)航方式,更加方便、快捷、準(zhǔn)確地定位故障范圍、狀態(tài),以便更加準(zhǔn)確、及時(shí)地對(duì)故障進(jìn)行響應(yīng)、處理,整個(gè)操作方便、友好、人性化。

        (6)信息共享和瀏覽:通過(guò)該系統(tǒng),能夠?qū)φ緢?chǎng)的一些靜態(tài)信息(如設(shè)備備品、維修記錄等)共享,以便電務(wù)段、車間相關(guān)責(zé)任人隨時(shí)查看各站點(diǎn)的基本信息。

        (7)管理功能:該系統(tǒng)不僅能對(duì)聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障分析,而且還能對(duì)站場(chǎng)的設(shè)備、備品、器材、維修記錄等進(jìn)行登記、管理、統(tǒng)計(jì)和分析。例如設(shè)備管理、故障管理、領(lǐng)借管理等。

        4 特點(diǎn)和意義

        計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)能實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確、量化地反映聯(lián)鎖系統(tǒng)或設(shè)備的運(yùn)用質(zhì)量、設(shè)備狀態(tài),及時(shí)掌握聯(lián)鎖系統(tǒng)、設(shè)備基本信息、運(yùn)行狀態(tài),及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常和故障并分析其原因,以提高維修效率、降低總體維護(hù)成本。同時(shí),通過(guò)和維修機(jī)的結(jié)合,系統(tǒng)具有狀態(tài)信息儲(chǔ)存、重放、查詢和報(bào)警功能。因此,計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)是電務(wù)部門掌握聯(lián)鎖系統(tǒng)安全的“黑匣子”,是電務(wù)部門維修技術(shù)的重要突破,是電務(wù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)“狀態(tài)檢修”的必要手段,也是信號(hào)技術(shù)向高安全、高可靠和網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化發(fā)展的重要手段之一。

        計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):

        (1)實(shí)時(shí)性:計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)和其他管理系統(tǒng)最大的區(qū)別是,能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)聯(lián)鎖系統(tǒng)、設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),自動(dòng)報(bào)警。

        (2)可靠性和安全性:鐵路系統(tǒng)的重要指標(biāo)就是安全性。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)從兩方面來(lái)確保其安全性。①?gòu)臄?shù)據(jù)流向上看,所有的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)都是單向流動(dòng),是通過(guò)聯(lián)鎖系統(tǒng)的維修機(jī)產(chǎn)生,并通過(guò)維修機(jī)主動(dòng)發(fā)送到系統(tǒng)服務(wù)器,因此,數(shù)據(jù)本身是安全可靠的;②從網(wǎng)絡(luò)傳輸和聯(lián)鎖系統(tǒng)交互上看,是通過(guò)系統(tǒng)的一個(gè)接口實(shí)現(xiàn),接口通訊采用現(xiàn)有應(yīng)用最廣泛、安全可靠的TCP/IP協(xié)議,并且接口只通過(guò)一個(gè)固定端口傳輸數(shù)據(jù)。因此,我們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)管理上,只要采取相應(yīng)的措施限制、監(jiān)視該端口,便能有效地防止因?yàn)橐馔?、人為的黑客攻擊或者病毒傳播,有效地保證本系統(tǒng)以及聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全、可靠性。

        (3)實(shí)用性:計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)都是根據(jù)目前現(xiàn)有鐵路管理特點(diǎn)、維修體系而設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā),并且已經(jīng)成功在徐州電務(wù)段徐州站、上海電務(wù)段上海站進(jìn)行測(cè)試、運(yùn)行。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)在徐州電務(wù)段、上海電務(wù)段的試驗(yàn)、運(yùn)行也證明了該系統(tǒng)的實(shí)用性,能夠幫助電務(wù)維修人員解決實(shí)際工作中的困難和維修難點(diǎn)。

        (4)人性化:系統(tǒng)采用目前業(yè)界流行、成熟的GIS地圖導(dǎo)航以及WEB頁(yè)面展示作為人機(jī)交互方式,使得系統(tǒng)的操作更加人性、友好。

        (5)先進(jìn)性:計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)和微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的最大區(qū)別是,計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖故障遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)從原有的關(guān)注站場(chǎng)、區(qū)間的信號(hào)設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量,轉(zhuǎn)移到關(guān)注的是聯(lián)鎖系統(tǒng)本身運(yùn)行情況、設(shè)備狀態(tài)和故障情況,這類系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)還是首創(chuàng)。

        (6)擴(kuò)展性:系統(tǒng)分為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊、設(shè)備管理模塊、配置管理模塊。采用模塊化的設(shè)計(jì)思想,各個(gè)模塊可以根據(jù)用戶的需求自定義。系統(tǒng)中使用的各個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都可以根據(jù)自己需要自定義,例如根據(jù)鐵路發(fā)展的需要,用戶可以增加、修改、刪除車站的各個(gè)參數(shù)(如歸屬電務(wù)段、坐標(biāo)位置等)。

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