陳 曦

（武漢鐵路局電務(wù)處，武漢 430071）

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動(dòng)車組ATP運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)技術(shù)研究

陳 曦

（武漢鐵路局電務(wù)處，武漢 430071）

為實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組各類型ATP運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)文件自動(dòng)智能、綜合分析，自動(dòng)給出列控設(shè)備故障的分析報(bào)表，并建立列控設(shè)備故障庫，實(shí)現(xiàn)列控該設(shè)備隱患的預(yù)警管理，研發(fā)相應(yīng)的動(dòng)車組ATP運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用狀況進(jìn)行總結(jié)。

ATP數(shù)據(jù)；采集；傳輸；分析

鐵路第六次大提速以來，隨著大量動(dòng)車組的開行，如何及時(shí)掌握動(dòng)車組ATP設(shè)備運(yùn)行異常和故障信息，并準(zhǔn)確的分析解決問題，保證鐵路運(yùn)輸安全和效率，成為運(yùn)輸部門一項(xiàng)重點(diǎn)關(guān)注的課題。

1　動(dòng)車組ATP運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)分析工作現(xiàn)狀

目前，電務(wù)分析人員通過列控設(shè)備動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱DMS）可實(shí)時(shí)的查看動(dòng)車組的運(yùn)行狀態(tài)，并且可將非正常停車、各類報(bào)警信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)報(bào)警。隨著高速鐵路的不斷建設(shè)發(fā)展，動(dòng)車組數(shù)量也不斷增加，而且不同類型動(dòng)車組的列控車載系統(tǒng)數(shù)據(jù)下載方式也不盡相同，不僅增加了分析工作人員的作業(yè)時(shí)間和工作量，還可能因?yàn)轭l繁使用移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)插拔動(dòng)車組列控設(shè)備，造成設(shè)備故障和人身安全隱患。

對(duì)下載后的ATP運(yùn)行數(shù)據(jù)、ATPLOG數(shù)據(jù)、DUMP數(shù)據(jù)等，通過人工的方式進(jìn)行對(duì)比分析，有時(shí)還需查看多種數(shù)據(jù)文件，進(jìn)行綜合對(duì)比分析，易造成分析周期長(zhǎng)和分析不必要的內(nèi)容等情況，增加了電務(wù)工作人員的工作強(qiáng)度，降低了工作效率。DMS受無線傳輸數(shù)據(jù)的制約，數(shù)據(jù)延時(shí)和準(zhǔn)確性不能有效保證，特別是設(shè)備故障傳輸數(shù)據(jù)要待動(dòng)車組回庫后下載，再需要專業(yè)人員進(jìn)行分析判斷，才能甄別出原因，往往時(shí)間較長(zhǎng)，不能起到遠(yuǎn)程指揮決策判斷的作用。

現(xiàn)場(chǎng)急需能將動(dòng)車組各類型ATP運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)文件進(jìn)行自動(dòng)智能分析、綜合分析，自動(dòng)給出列控設(shè)備故障的分析報(bào)表，并建立列控設(shè)備故障庫，實(shí)現(xiàn)列控該設(shè)備隱患的預(yù)警管理。2014年，武漢局與有關(guān)廠家根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的需求，研發(fā)了動(dòng)車組ATP運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。

2　動(dòng)車組ATP運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)構(gòu)成和特點(diǎn)

動(dòng)車組ATP運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)智能分析系統(tǒng)中，ATP運(yùn)行文件、ATPLOG文件等可通過在動(dòng)車所內(nèi)或車站內(nèi)部署的WIFI無線網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)下載到地面設(shè)備，然后通過鐵路辦公網(wǎng)上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器；在服務(wù)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)綜合智能分析。電務(wù)分析人員通過客戶端，可查看所有的動(dòng)車組列控設(shè)備異常信息，同時(shí)對(duì)比查看ATP運(yùn)行記錄文件、ATPLOG日志。通過該系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)綜合多種數(shù)據(jù)手段對(duì)動(dòng)車組故障進(jìn)行分析、診斷。該系統(tǒng)由以下部分組成。

1）智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

通過標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，按照用戶自定義時(shí)間、內(nèi)容等方式，將DMS的故障信息采集到該系統(tǒng)地面服務(wù)器，并對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)和展示。

2）故障報(bào)警信息智能分析系統(tǒng)

故障信息智能化分析系統(tǒng)，對(duì)故障信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、對(duì)比分析、綜合分析和智能化下載分析；用戶可對(duì)故障報(bào)警信息進(jìn)行確認(rèn)，并按日、周、月、季度和年度等時(shí)間對(duì)故障信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和打?。粚?duì)各種故障信息進(jìn)行對(duì)比分析，可直接通過本系統(tǒng)客戶端調(diào)出各種故障信息分析工具，方便工作人員統(tǒng)一操作；用戶可方便快捷的通過該系統(tǒng)軟件對(duì)ATP記錄數(shù)據(jù)、ATPLOG數(shù)據(jù)文件等進(jìn)行下載，并自動(dòng)調(diào)取各種數(shù)據(jù)源文件的分析工具，通過圖形化的方式直接展示出分析結(jié)果。

3）故障診斷分析系統(tǒng)

根據(jù)故障分析結(jié)果，系統(tǒng)通過后臺(tái)邏輯分析判斷，智能匹配查找后，自動(dòng)調(diào)取類似該故障問題的處理意見，供用戶參考；如果沒有匹配處理意見，系統(tǒng)軟件則提供錄入功能，分析人員可將人工處理方式錄入到系統(tǒng)中。以此類推，日積月累，系統(tǒng)就會(huì)存儲(chǔ)大量的故障處理方法，提供更精確的處理意見，提高分析人員的工作效率。

4）故障預(yù)警分析系統(tǒng)

由于對(duì)故障信息的長(zhǎng)期積累，系統(tǒng)軟件會(huì)自動(dòng)運(yùn)算查找故障規(guī)律，將同一線路、同一地點(diǎn)、同一類型、同一車組等常見設(shè)備故障提前預(yù)警，并提供準(zhǔn)確的處理意見，有效預(yù)防了事故的發(fā)生，提高了動(dòng)車組運(yùn)行的安全性。

5）車載無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

車載無線數(shù)據(jù)傳輸裝置安裝在DMS的車載信息采集裝置（以下簡(jiǎn)稱DMS-T）中，用標(biāo)準(zhǔn)的CPCI結(jié)構(gòu)插板安裝在DMS-T中，由DMS-T采集接收列控設(shè)備的各種數(shù)據(jù)，對(duì)列控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、保存。當(dāng)車載無線數(shù)據(jù)傳輸裝置接收到地面網(wǎng)絡(luò)信號(hào)后，自動(dòng)與地面接收服務(wù)器建立連接，同時(shí)通過壓縮算法對(duì)列控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理，再通過無線網(wǎng)絡(luò)把列控?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)杰囌緮?shù)據(jù)接收裝置。

地面無線傳輸網(wǎng)絡(luò)主要有安裝在動(dòng)車所或車站內(nèi)的多個(gè)無線AP組成的頻段在2.4/5.8G無線局域網(wǎng)。多個(gè)AP按照一定網(wǎng)格布局進(jìn)行安裝，組成雙通道智能Mesh無線網(wǎng)絡(luò)，其中2.4 G頻段用于接收車載無線數(shù)據(jù)傳輸裝置發(fā)送的列控?cái)?shù)據(jù)，5.8 G頻段用于AP間的無線組網(wǎng)與通信。

3　動(dòng)車組ATP運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)原理和主要功能

DMS車載設(shè)備自動(dòng)將采集的ATP車載數(shù)據(jù)利用庫內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)儲(chǔ)到服務(wù)器存儲(chǔ)，避免了因人工操作帶來的設(shè)備損耗，減輕了維護(hù)人員的工作量，提高了工作效率，原理如圖1所示。

主要功能如下。

1）車載DMS設(shè)備獲取動(dòng)車組ATP記錄數(shù)據(jù)。通過DMS與動(dòng)車組ATP的JRU或數(shù)據(jù)記錄單元連接，自動(dòng)獲取ATP記錄數(shù)據(jù)，并利用安裝在DMS-T主機(jī)中的插板，采集接收列控設(shè)備的各種數(shù)據(jù)，對(duì)列控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和保存。

2）運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)下載和傳輸。動(dòng)車組進(jìn)入車站或動(dòng)車所內(nèi)，車載DMS設(shè)備可與地面WIFI無線網(wǎng)自動(dòng)組網(wǎng)，將DMS的各類數(shù)據(jù)傳輸給地面設(shè)備，地面設(shè)備可將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)ATP運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)自動(dòng)下載和傳輸。

3）運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)的智能分析。地面服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)動(dòng)車組故障里程、時(shí)間，對(duì)ATP記錄文件、ATPLOG文件進(jìn)行對(duì)比分析，存儲(chǔ)原始數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，通過圖形化界面向用戶提供動(dòng)車組故障報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)智能分析。

4）運(yùn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、診斷和預(yù)警分析。地面服務(wù)器自動(dòng)接入獲取動(dòng)車組故障報(bào)警信息（DMS），自動(dòng)運(yùn)算查找故障規(guī)律，將常見設(shè)備故障提前預(yù)警，并對(duì)故障信息進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)和存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)診斷和預(yù)警分析。

4　動(dòng)車組ATP運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的運(yùn)用

4.1降低數(shù)據(jù)下載的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高實(shí)時(shí)性

既有的數(shù)據(jù)下載采用人工下載方式，待動(dòng)車組返回檢修庫時(shí)，工作人員需要手持移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備上車進(jìn)行數(shù)據(jù)的下載。每列動(dòng)車組兩端相距甚遠(yuǎn)，加上需要對(duì)多組列車下載數(shù)據(jù)，將造成工作人員重復(fù)往返于列車與分析中心之間，增加了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

動(dòng)車組ATP運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)通過在高鐵車站（如：武漢站、廣州南站）或動(dòng)車所建立地面無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)動(dòng)車組駛?cè)刖W(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，無線網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)連接。連接成功后，由車載傳輸模塊將數(shù)據(jù)文件通過無線網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)傳輸至地面服務(wù)器。同時(shí)，系統(tǒng)支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳功能。列車在運(yùn)行途中，只要駛?cè)氩渴鹆藷o線傳輸網(wǎng)絡(luò)的車站，新生成的數(shù)據(jù)文件就可以通過無線網(wǎng)絡(luò)下載至車站的站機(jī)裝置中，站機(jī)裝置再通過鐵路辦公網(wǎng)將片段文件發(fā)送至鐵路局服務(wù)器，由鐵路局服務(wù)器進(jìn)行文件合并工作。工作人員通過操作辦公計(jì)算機(jī)的客戶端軟件，可將車載數(shù)據(jù)文件直接下載至本地計(jì)算機(jī)，使工作人員第一時(shí)間獲取在線行駛的列車數(shù)據(jù)，無需等到車輛入庫之后再進(jìn)行下載。如圖2、3所示。

4.2簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)分析的繁瑣性

既有的運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)在分析時(shí)，工作人員每次需要根據(jù)車載ATP類型的不同，選取不同廠家的數(shù)據(jù)分析軟件，再通過分析軟件打開對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)文件，操作繁瑣。動(dòng)車組ATP運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)在系統(tǒng)中對(duì)分析軟件進(jìn)行配置，當(dāng)系統(tǒng)自動(dòng)將數(shù)據(jù)文件下載后，工作人員可以通過系統(tǒng)直接對(duì)顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)數(shù)據(jù)的不同而匹配對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分析軟件，打開軟件，并顯示分析結(jié)果，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)分析的繁瑣。如圖4所示。

4.3ATP-LOG數(shù)據(jù)文件智能分析

既有ATP-LOG數(shù)據(jù)文件在分析時(shí)，由于文件內(nèi)容需要翻譯，ATP廠家又沒有提供相應(yīng)的翻譯軟件或翻譯材料，所以工作人員遇到問題時(shí)需要致電ATP廠家，并且熟記各種故障代碼的含義，對(duì)分析人員的專業(yè)能力要求很高，并且操作繁瑣。動(dòng)車組ATP運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)通過在系統(tǒng)中對(duì)翻譯規(guī)則進(jìn)行配置，當(dāng)系統(tǒng)自動(dòng)將ATP-LOG文件下載后，工作人員可以在系統(tǒng)直接對(duì)顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)翻譯規(guī)則對(duì)文件進(jìn)行智能分析，將分析結(jié)果進(jìn)行展示，并通過點(diǎn)擊分析后的結(jié)果自動(dòng)定位到數(shù)據(jù)源文件中，降低了分析人員的專業(yè)能力要求，簡(jiǎn)化了分析工作的繁瑣性。如圖5所示。

5　結(jié)束語

該系統(tǒng)于2014年在武漢電務(wù)段動(dòng)車車載車間進(jìn)行試用，通過一年多運(yùn)用，基本實(shí)現(xiàn)了動(dòng)車組ATP運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)的自動(dòng)智能分析、綜合分析，減輕了電務(wù)分析人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并對(duì)安全起到了較大的輔助作用。

In order to complete the automatic intelligent and comprehensive analysis of operation record files of different ATP equipment of EMUs， generate automatically the fault analysis reports and fault database of train control equipment， and realize fault warning management， the paper introduces the development of an operation record analysis system for different ATP equipment of EMUs and summarizes the on-site application status of the system.

ATP data； acquisition； transmission； analysis

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.02.004

2015-12-28）