(1.中車株洲電力機(jī)車有限公司產(chǎn)品研發(fā)中心，湖南 株洲 412001；2.深圳市地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營總部車輛中心，廣東 深圳 518000)

0 引言

近年來，城市軌道交通得到了迅猛的發(fā)展，在發(fā)展的同時(shí)，對(duì)城軌列車的運(yùn)行安全也提出了更高的要求。城軌列車智慧運(yùn)維系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)對(duì)列車運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析，以保證列車運(yùn)行的安全?？紤]在已經(jīng)具有列車定位[1]數(shù)據(jù)的前提下，如何利用好這類數(shù)據(jù)為業(yè)務(wù)人員對(duì)列車運(yùn)行狀態(tài)全過程進(jìn)行分析提供可視化支持，為列車運(yùn)行安全提供高品質(zhì)的保障?；诖?，本文對(duì)城軌列車運(yùn)行狀態(tài)可視化回放功能進(jìn)行研究，并將此研究應(yīng)用到智慧運(yùn)維系統(tǒng)中。

1 基于智慧運(yùn)維系統(tǒng)的列車運(yùn)行狀態(tài)回放功能的研究

1.1 研究難點(diǎn)

此研究用到的現(xiàn)有列車數(shù)據(jù)包括列車定位數(shù)據(jù)和列車狀態(tài)數(shù)據(jù)，列車定位數(shù)據(jù)包括時(shí)間、信標(biāo)公里標(biāo)標(biāo)識(shí)、位移值，列車狀態(tài)數(shù)據(jù)包括列車全部重要參數(shù)數(shù)據(jù)，如速度、時(shí)間、牽引、制動(dòng)、溫度等。如何將這兩類數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來同步繪制回放曲線(數(shù)據(jù)源不同可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)時(shí)間不同)，如何對(duì)列車定位數(shù)據(jù)進(jìn)行校正和彌補(bǔ)(列車定位數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)缺失)成為兩大難點(diǎn)。

1.2 列車運(yùn)行軌跡繪制

1.2.1 線路擬合校正

智慧運(yùn)維系統(tǒng)在收到列車定位數(shù)據(jù)后按照解析規(guī)則對(duì)其進(jìn)行解析并存入到Hbase中，存儲(chǔ)格式為：以接口號(hào)+列號(hào)+時(shí)間為rowkey，字段分別是列號(hào)、時(shí)間、列車定位、速度、高度等。列車運(yùn)行軌跡回放模塊被觸發(fā)后(需輸入列號(hào))，首先到Hbase中將對(duì)應(yīng)列車的定位數(shù)據(jù)讀取出來，并根據(jù)時(shí)間先后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，然后根據(jù)時(shí)間和列車定位絕對(duì)位置值在列車線路圖上繪制曲線。最后將繪制出的曲線與列車線路進(jìn)行對(duì)比，能夠落到列車線路范圍內(nèi)的列車定位值點(diǎn)認(rèn)為是正確的，落到列車線路范圍外部的點(diǎn)認(rèn)為是有誤差的，需對(duì)這些有誤差的位置值進(jìn)行校正，對(duì)其進(jìn)行最小值校正后能夠落在列車線路內(nèi)即可。

1.2.2 逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法

此時(shí)已經(jīng)形成了列車的運(yùn)行軌跡，但是由于如網(wǎng)絡(luò)中斷、設(shè)備故障等多種原因，可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況，則會(huì)導(dǎo)致曲線是不連續(xù)的，那么需要將曲線按照是否連續(xù)進(jìn)行分段。然后利用研究的列車線路差補(bǔ)法對(duì)分段后的曲線進(jìn)行彌補(bǔ)，具體彌補(bǔ)算法見圖1所示。具體過程為：第一步是將曲線分段后按照時(shí)間大小進(jìn)行編號(hào)，如曲線1、曲線2、曲線3等；第二步是取1和2的相鄰兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，計(jì)算這2個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)是否在同一條列車線路內(nèi)，如果是則直接將這兩點(diǎn)按照列車線路的軌跡連接起來，如果不是則走第三步，即分別判斷兩點(diǎn)所處的列車線路，然后判斷這2條列車線路如何交匯，并根據(jù)交匯軌跡利用逐點(diǎn)比較差補(bǔ)法將2條曲線連接在一起成為一條曲線，以此類推。彌補(bǔ)的最終結(jié)果是，使兩段不連續(xù)的曲線變得連續(xù)且保證落在列車線路內(nèi)，最終形成一條完整的列車運(yùn)行軌跡曲線。

圖1 算法流程圖

1.3 列車運(yùn)行狀態(tài)回放

同樣智慧運(yùn)維系統(tǒng)在收到列車WTD數(shù)據(jù)后會(huì)對(duì)其進(jìn)行解析并入Hbase中存儲(chǔ)，將每列車每個(gè)接口的每包數(shù)據(jù)存為一條記錄，rowkey為接口號(hào)+列號(hào)+車廂號(hào)+數(shù)據(jù)包時(shí)間。并根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則將全部SDR數(shù)據(jù)分為不同的系統(tǒng)類別，在選擇要回放的參數(shù)時(shí)可以按照系統(tǒng)類別對(duì)其進(jìn)行選擇，方便業(yè)務(wù)人員使用和分析。該模塊經(jīng)觸發(fā)后到Hbase中提取對(duì)應(yīng)條件的參數(shù)信息，并按照時(shí)間順序進(jìn)行排序，然后根據(jù)時(shí)間和參數(shù)情況繪制出回放曲線。針對(duì)繪制完畢的回放曲線，用戶可以通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊的方式選擇查看某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的參數(shù)值，也可以通過拖拽的方式選擇查看某個(gè)時(shí)間段內(nèi)的參數(shù)值。

1.4 將列車運(yùn)行軌跡和狀態(tài)結(jié)合回放

當(dāng)列車運(yùn)行軌跡和參數(shù)變化曲線都繪制完畢后，需要將兩者關(guān)聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)隨著列車運(yùn)行軌跡同步查看參數(shù)變化情況，真正做到城軌列車運(yùn)行軌跡和參數(shù)可視化。最好的辦法是按照時(shí)間的維度將二者進(jìn)行匹配關(guān)聯(lián)，即相同時(shí)刻將列車運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)和參數(shù)數(shù)據(jù)放在一起，從而構(gòu)成完整列車運(yùn)行狀態(tài)曲線。在實(shí)際研究和應(yīng)用過程中，首先對(duì)兩類數(shù)據(jù)按照時(shí)間順序進(jìn)行排序，然后按照就近原則將兩者進(jìn)行匹配關(guān)聯(lián)，即將排序后的兩類數(shù)據(jù)分別按照時(shí)間最近規(guī)則進(jìn)行匹配，匹配后列車運(yùn)行軌跡是完整且相對(duì)準(zhǔn)確的，但是WTD數(shù)據(jù)卻有可能是不完整的，是由于WTD數(shù)據(jù)是列車實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，如果出現(xiàn)丟失則比較難預(yù)測，暫時(shí)不考慮對(duì)WTD數(shù)據(jù)進(jìn)行校正和彌補(bǔ)，最終形成城軌列車基于運(yùn)行軌跡的參數(shù)可視化功能。

2 實(shí)際應(yīng)用成果

1)此功能可以根據(jù)列車定位數(shù)據(jù)的時(shí)間和坐標(biāo)繪制列車運(yùn)行軌跡，而且研究并運(yùn)用基于列車線路的插補(bǔ)法對(duì)軌跡進(jìn)行補(bǔ)充，包括對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的校正和對(duì)缺失數(shù)據(jù)的彌補(bǔ)，并在繪制軌跡曲線時(shí)提供多種繪制速度方便業(yè)務(wù)人員使用。能夠快速且準(zhǔn)確的在列車線路圖上繪制列車運(yùn)行軌跡，可以與列車運(yùn)行參數(shù)關(guān)聯(lián)供業(yè)務(wù)人員對(duì)列車運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析。

2)列車參數(shù)回放模塊基于列車狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)歷史運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行回放，即對(duì)參數(shù)以繪制曲線的方式生動(dòng)展示出各個(gè)參數(shù)的隨時(shí)間的情況，且與列車定位數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，最終形成列車運(yùn)行軌跡與參數(shù)回放功能。簡單、直接、生動(dòng)的為業(yè)務(wù)人員展示出各個(gè)參數(shù)變化情況，為業(yè)務(wù)人員對(duì)列車運(yùn)行參數(shù)變化分析提供最簡單明了的基礎(chǔ)功能。

3)列車運(yùn)行軌跡和參數(shù)按數(shù)據(jù)包查詢模塊實(shí)現(xiàn)在對(duì)列車運(yùn)行軌跡和參數(shù)變化回放完畢后，可以對(duì)每一包數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，能夠直觀查看某個(gè)或某段時(shí)間的列車運(yùn)行情況。

3 結(jié)語

此研究成果功能用模塊化設(shè)計(jì)，將列車定位數(shù)據(jù)與列車狀態(tài)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，可以一邊觀察列車運(yùn)行軌跡一邊觀察列車運(yùn)行參數(shù)變化情況。不僅為對(duì)列車運(yùn)行監(jiān)控提供保障，也為業(yè)務(wù)人員對(duì)列車進(jìn)行狀態(tài)分析提供很好的參考。后續(xù)待城軌列車運(yùn)行線路特征數(shù)據(jù)接入智慧運(yùn)維系統(tǒng)后，可以考慮結(jié)合線路特征數(shù)據(jù)完善運(yùn)行狀態(tài)回放功能，將城軌列車運(yùn)行過程中自身狀態(tài)數(shù)據(jù)與線路數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)展示，為業(yè)務(wù)人員對(duì)城軌列車運(yùn)行狀態(tài)分析提供更高品質(zhì)服務(wù)。