陳 冬 中國鐵路上海局集團有限公司車輛部

1 概述

鐵路客車故障軌旁圖像檢測系統(tǒng)（TVDS）在保障行車安全方面發(fā)揮了重要作用，取得了良好效果。TVDS系統(tǒng)由沿線軌旁探測站設備、調(diào)度監(jiān)測中心及網(wǎng)絡傳輸通道等組成，現(xiàn)場軌旁探測站設備由車輛部門維護，探測站至調(diào)度監(jiān)測中心的網(wǎng)絡通道由電務通信部門維護。

在日常維護中發(fā)現(xiàn)，由于缺少網(wǎng)絡傳輸通道末端的有效監(jiān)控手段，增加了TVDS系統(tǒng)故障處理難度，無法及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場告警，無法準確判斷障礙是通信設備原因還是網(wǎng)絡通道的原因，導致車輛及通信維護部門需要花費較大工作量開展障礙分析定位及現(xiàn)場排查處理工作，在某種程度上也給列車的安全穩(wěn)定運行帶來了一定的隱患。

大量的實際運行數(shù)據(jù)表明，當設備漸進性功能失效時，前期會出現(xiàn)通信質(zhì)量變差的情況，表現(xiàn)為信噪比降低，通信延時加大，丟包率增加等。此時設備雖然可用，但已處于故障的邊緣，對于使用者而言此時需要密切關(guān)注。

根據(jù)要求，需按周、月等時間節(jié)點對TVDS系統(tǒng)故障進行統(tǒng)計，并要求對故障原因進行具體分析，而目前維護人員只能通過人工方式進行統(tǒng)計，工作量大，影響了工作效率。

2 項目建設目標

實現(xiàn)TVDS探測站通道實時監(jiān)測、故障自動定位、通道質(zhì)量監(jiān)測，實現(xiàn)通道故障及時報警、故障遠程維護、故障分析統(tǒng)計，完成TVDS通道智能化運維，有效提高運維效率，節(jié)約運維成本。

3 系統(tǒng)原理

系統(tǒng)運行基于TVDS通道實時狀態(tài)獲取，當系統(tǒng)獲取到TVDS通道的異常狀態(tài)時，即啟用系統(tǒng)的通道故障診斷功能，由此項功能完成對通道異常狀態(tài)進行智能診斷及故障點判定，并將通道的故障信息與實時狀態(tài)一同展示在監(jiān)測平臺上，完成系統(tǒng)的通道實時監(jiān)控與故障定位，并依據(jù)故障信息實現(xiàn)系統(tǒng)的報警、分析、統(tǒng)計等功能。系統(tǒng)工作流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)工作流程

3.1 數(shù)據(jù)采集

實時接收監(jiān)測設備上傳的監(jiān)測信息，根據(jù)約定的協(xié)議格式對報文數(shù)據(jù)進行解析。報文解析完成后，組裝發(fā)送響應報文給監(jiān)測設備。如果監(jiān)測設備上報的狀態(tài)數(shù)據(jù)中有一個或多個設備狀態(tài)為異常，則將狀態(tài)指示燈設置為“閃爍”。若能夠收到監(jiān)測設備的上報數(shù)據(jù)，則認為整個通信通道都是正常的，因此為了保證狀態(tài)的實時性，需及時將該通信通道上設備的狀態(tài)都設置成“正?！?。

為了能夠在通信通道發(fā)生故障的時候能夠及時發(fā)現(xiàn)故障，并迅速判斷故障原因，設計了監(jiān)測數(shù)據(jù)輪詢判斷模塊。流程如圖2所示。

圖2 獲取網(wǎng)絡質(zhì)量參數(shù)流程示意圖

為了能夠更加及時準確地提供通道通信質(zhì)量信息，為維護人員提供更早、更精確的預警信息，需要獲取更多的網(wǎng)絡質(zhì)量參數(shù)。

3.2 故障診斷

定時診斷當前網(wǎng)絡通訊質(zhì)量，檢查網(wǎng)絡是否通暢，當網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，定位故障點。利用ICMP協(xié)議中的網(wǎng)絡監(jiān)測功能，可以追蹤探測站通信設備到調(diào)度中心之間的網(wǎng)絡質(zhì)量狀況（如時延、丟包率等）。通過分析這些信息，可以診斷出發(fā)生故障的網(wǎng)段。

3.3 數(shù)據(jù)傳輸

定時上傳TVDS通道狀態(tài)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡通道質(zhì)量信息、以及通道故障原因。如果傳輸網(wǎng)路斷開，系統(tǒng)會保持正常采集并緩存數(shù)據(jù)，直到網(wǎng)絡恢復后，將所緩存的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，最大可能的保證系統(tǒng)在網(wǎng)絡環(huán)境異常時，數(shù)據(jù)采集不受影響。

4 系統(tǒng)功能

4.1 實時診斷

實時監(jiān)測TVDS通道主機和鏈路設備的狀態(tài)以及網(wǎng)絡通道質(zhì)量參數(shù)（包括丟包率、時延、流量、上下行信噪比等），當通道出現(xiàn)故障時自動診斷故障原因。

系統(tǒng)利用ICMP協(xié)議判斷網(wǎng)絡設備能否到達，對于支持SNMP協(xié)議的設備，通過SNMP協(xié)議獲取并判斷設備工作狀態(tài)。系統(tǒng)利用SNMP協(xié)議，從網(wǎng)絡傳輸設備獲取與之連接的鏈路狀態(tài)，并以此判斷網(wǎng)絡鏈路的通斷；如設備不支持SNMP協(xié)議而支持WEB管理頁面，系統(tǒng)則通過HTTP協(xié)議，從設備上獲取相應的狀態(tài)。

4.2 故障報警

當診斷到通道發(fā)生異常時，系統(tǒng)及時進行故障報警，提醒運維人員及時處理。

首先監(jiān)測平臺會有聲音報警提示，界面右下角自動彈出報警消息提醒框。點擊報警消息提醒欄中任意一條異常報警信息，界面跳轉(zhuǎn)至報警展示界面，顯示通道異常詳細信息，定位故障點。

報警展示頁面以列表形式統(tǒng)計當前正在報警的通道，詳細展示故障原因，以便定位可能的故障點。

頁面右上角消息提醒會顯示報警個數(shù)，點擊消息提醒按鈕，可以重新打開消息提醒框，顯示詳細報警信息。

4.3 遠程維護

通過智能電源實現(xiàn)遠程重啟TVDS探測站內(nèi)網(wǎng)絡通信設備。智能電源有網(wǎng)口、CPU、多路繼電器組成，當系統(tǒng)診斷到通訊設備異常時，由網(wǎng)管或監(jiān)測設備下發(fā)重啟設備的指令，CPU通過網(wǎng)口接收信號，判斷開啟或關(guān)閉某路繼電器，實現(xiàn)遠程重啟設備的功能。

當用戶操作遠程手動重啟通信設備時，系統(tǒng)會自動記錄重啟方式、重啟時間以及重啟結(jié)果等記錄上傳至監(jiān)測平臺，并存儲至實時數(shù)據(jù)庫。

5 應用前景

TVDS探測站通道故障診斷系統(tǒng)基于實時狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)、網(wǎng)絡診斷技術(shù)以及嵌入式開發(fā)技術(shù)，結(jié)合實時數(shù)據(jù)壓縮算法、故障定位分析算法、實現(xiàn)TVDS系統(tǒng)通道的實時監(jiān)測、及時報警、準確定位故障、系統(tǒng)故障分析、遠程維護通信設備等功能，為故障排查和故障分析統(tǒng)計提供強有力的手段，實現(xiàn)了TVDS系統(tǒng)通道運維的自動化和智能化，有效提高了通道運維的效率和管理水平，大大節(jié)約了通道運維的人力成本與投入，為TVDS設備的穩(wěn)定運行提供有力保障。