張巍

摘 要：本論文在我國(guó)鐵路信息化建設(shè)的大背景下，結(jié)合我國(guó)高速鐵路信號(hào)集中監(jiān)測(cè)（CSM）的業(yè)務(wù)需求及功能項(xiàng)點(diǎn)，提出鐵路信號(hào)設(shè)備智能運(yùn)維管理平臺(tái)研究。通過(guò)建設(shè)電務(wù)設(shè)備數(shù)據(jù)分析診斷平臺(tái)，將電務(wù)各子系統(tǒng)的維護(hù)信息進(jìn)行有效組織利用和整合，對(duì)電務(wù)設(shè)備和相關(guān)子系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)視、測(cè)量和分析診斷，為全電務(wù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)透明化監(jiān)督、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程診斷，督導(dǎo)消除電務(wù)故障隱患、壓縮故障延時(shí)，提高電務(wù)設(shè)備集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的效益，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)修提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鐵路信號(hào);狀態(tài)驅(qū)動(dòng);診斷平臺(tái)

0 引言

如何提高信號(hào)設(shè)備的維護(hù)管理水平，確保鐵路信號(hào)設(shè)備的安全，已成為當(dāng)前信號(hào)專業(yè)面臨的重大問題。為了滿足電務(wù)跨越式發(fā)展的更高要求，需要通過(guò)收集、整理、建立信息平臺(tái)集中存儲(chǔ)、分析和診斷決策，加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析的通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)預(yù)警和早期智能故障診斷，提高整體電務(wù)維護(hù)工作，推動(dòng)信息技術(shù)的發(fā)展。

1 高速鐵路信號(hào)集中監(jiān)測(cè)功能項(xiàng)點(diǎn)

1.1 站機(jī)模塊

車站負(fù)責(zé)對(duì)所有采集器采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和存儲(chǔ)，并接收從其他信號(hào)設(shè)備系統(tǒng)接收到的部分信息?；灸K由通信庫(kù)、外部接口、通信管理庫(kù)和站機(jī)模塊組成。

通信庫(kù)是通過(guò)通信庫(kù)提供串口和網(wǎng)絡(luò)通信接入，實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器、附近工作站和外部接口的通信;外部接口是通過(guò)外部接口提供數(shù)據(jù)采集和協(xié)議轉(zhuǎn)換。通信管理庫(kù)是通過(guò)通信管理庫(kù)提供外部接口庫(kù)管理和數(shù)據(jù)分發(fā);站機(jī)模塊是通過(guò)站機(jī)模塊提供各種數(shù)據(jù)邏輯處理、存儲(chǔ)和顯示。

1.2 終端模塊

終端模塊應(yīng)具備以下功能：（1）站運(yùn)行狀態(tài)圖顯示。（2）道岔實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示。（3）模擬量歷史曲線。（4）報(bào)警顯示。（5）電臺(tái)播放。（6）統(tǒng)計(jì)報(bào)表查詢。（7）CAN采集分機(jī)通信狀態(tài)監(jiān)控。（8）CSM及各子系統(tǒng)通信狀態(tài)監(jiān)控。（9）CSM及其子系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)監(jiān)控。

1.3 服務(wù)器模塊

服務(wù)器模塊的主要功能如下：（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，包括交換次數(shù)的變化、各種報(bào)警/恢復(fù)等，服務(wù)器模塊實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)，并立即進(jìn)行相應(yīng)的處理，如保存并轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的終端等。（2）服務(wù)器模塊實(shí)時(shí)接收和處理定時(shí)數(shù)據(jù)，包括所有的開關(guān)量。（3）響應(yīng)發(fā)送的數(shù)據(jù)，如各種日?qǐng)?bào)，服務(wù)器根據(jù)設(shè)置的數(shù)據(jù)上傳策略向站機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)上傳命令，并接收和處理站機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)。

1.4 系統(tǒng)維護(hù)模塊

系統(tǒng)維護(hù)模塊的功能包括：（1）實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)各軟件模塊之間的通信和連接狀態(tài)。（2）遠(yuǎn)程維護(hù)站點(diǎn)或其他終端。（3）實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)各軟件模塊的工作狀態(tài)。

2 信號(hào)設(shè)備數(shù)據(jù)分析診斷平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 平臺(tái)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1.1 平臺(tái)整體組成

該平臺(tái)由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、分析診斷應(yīng)用服務(wù)器、接口服務(wù)器、綜合分析診斷終端、綜合維護(hù)工作站、集中告警終端、防火墻、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等組成。該系統(tǒng)的另一個(gè)核心設(shè)備位于電務(wù)處的中央計(jì)算機(jī)房。根據(jù)用戶需求，可以將各種業(yè)務(wù)終端部署在電務(wù)處、電務(wù)段等不同業(yè)務(wù)部門。

2.1.2 平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)電務(wù)調(diào)度指揮及數(shù)據(jù)分析中心系統(tǒng)是由電務(wù)調(diào)度指揮中心系統(tǒng)和電務(wù)數(shù)據(jù)分析診斷中心系統(tǒng)緊密集成，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析診斷，建立接口信號(hào)集中監(jiān)控中心系統(tǒng)和移動(dòng)設(shè)備監(jiān)控中心系統(tǒng)，統(tǒng)一平臺(tái)中心與四大中心系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合。四個(gè)中心系統(tǒng)共用數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和備份系統(tǒng)，但有獨(dú)立的應(yīng)用服務(wù)器和管理服務(wù)器。

2.2 平臺(tái)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1 功能規(guī)劃

該系統(tǒng)具有電務(wù)監(jiān)控檢測(cè)子系統(tǒng)（信號(hào)集中監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)車信號(hào)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、TDCS/CTC系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、LAIS系統(tǒng)、DMS系統(tǒng)、電動(dòng)動(dòng)力測(cè)試車系統(tǒng)）設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的集中存取和存儲(chǔ)方式。具有集中報(bào)警功能;具有設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析和歷史分析功能。具有對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行異常分析診斷的功能，對(duì)本局管轄范圍內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量狀況趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)警的功能。

2.2.2 系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)流程圖

目前，該平臺(tái)系統(tǒng)主要由接口業(yè)務(wù)子系統(tǒng)、應(yīng)用業(yè)務(wù)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子系統(tǒng)、終端子系統(tǒng)和綜合維護(hù)子系統(tǒng)五大子系統(tǒng)組成。

2.2.3 接口服務(wù)子系統(tǒng)

主要實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）配置管理：配置管理模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中配置文件的管理功能。（2）通信管理：通信管理模塊實(shí)現(xiàn)接口服務(wù)器與子系統(tǒng)之間的連接，并記錄連接信息。（3）協(xié)議解析：協(xié)議解析是根據(jù)子系統(tǒng)的 接口協(xié)議，對(duì)接口發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和組織。（4）數(shù)據(jù)管理：數(shù)據(jù)收發(fā)模塊包括對(duì)接接收到的接口數(shù)據(jù)，根據(jù)不同類型的分析，組織發(fā)送數(shù)據(jù)包的命令類型。（5）接口管理：接口管理包括查看接口工作狀態(tài)和設(shè)置接口功能。（6）日志管理：日志管理包括設(shè)置接口日志輸出參數(shù)和查詢接口日志歷史。

2.2.4 應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)

主要功能如下：（1）實(shí)時(shí)信息轉(zhuǎn)發(fā)：實(shí)時(shí)信息轉(zhuǎn)發(fā)模塊包括報(bào)警信息、機(jī)車信息和終端信息的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)。（2）狀態(tài)查詢服務(wù)：狀態(tài)查詢服務(wù)模塊包括系統(tǒng)狀態(tài)、地面設(shè)備狀態(tài)、車輛狀態(tài)。（3）報(bào)警查詢服務(wù)：報(bào)警查詢服務(wù)模塊包括歷史報(bào)警查詢和報(bào)警統(tǒng)計(jì)查詢。（4）報(bào)警分析服務(wù)：報(bào)警分析服務(wù)模塊包括報(bào)警類型關(guān)聯(lián)設(shè)置、報(bào)警分析流程設(shè)置、報(bào)警分析處理。（5）趨勢(shì)預(yù)警服務(wù)：趨勢(shì)預(yù)警服務(wù)模塊包括趨勢(shì)預(yù)警設(shè)置和趨勢(shì)預(yù)警處理。（6）節(jié)點(diǎn)管理：節(jié)點(diǎn)管理包括系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的連接狀態(tài)和工作狀態(tài)的管理。（7）用戶權(quán)限管理：用戶權(quán)限管理模塊，包括用戶登錄、角色權(quán)限管理。（8）數(shù)據(jù)字典管理：數(shù)據(jù)字典管理模塊是對(duì)系統(tǒng)中各種數(shù)據(jù)配置的維護(hù)和管理。（9）減容用戶操作管理：用戶操作管理模塊管理系統(tǒng)各終端用戶的操作。（10）信息輸出服務(wù)：信息輸出服務(wù)模塊實(shí)現(xiàn)向其他系統(tǒng)提供信息的功能。

2.2.5 終端子系統(tǒng)

主要功能如下：（1）集中報(bào)警：集中報(bào)警模塊根據(jù)管理范圍，包括各子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)報(bào)警信息和最新的報(bào)警信息。（2）電子地圖：電子地圖包括地圖信息的檢索定位、實(shí)時(shí)報(bào)警信息以及機(jī)車信息在電子地圖上的顯示。（3）狀態(tài)監(jiān)測(cè)：狀態(tài)監(jiān)測(cè)包括對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)、地面系統(tǒng)狀態(tài)和車載系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。（4）報(bào)警查詢：歷史報(bào)警查詢包括標(biāo)準(zhǔn)查詢、高級(jí)查詢和自定義查詢。（5）告警統(tǒng)計(jì)：告警統(tǒng)計(jì)包括地面系統(tǒng)、車載系統(tǒng)按不同告警類型的統(tǒng)計(jì)、系統(tǒng)按不同子系統(tǒng)的告警統(tǒng)計(jì)。（6）告警分析：告警分析包括地面設(shè)備告警分析和車載設(shè)備告警分析。（7）系統(tǒng)維護(hù)：系統(tǒng)維護(hù)包括系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)管理、數(shù)據(jù)管理和用戶權(quán)限管理。

2.2.6 綜合維護(hù)子系統(tǒng)

部署集成維護(hù)子系統(tǒng)集成維護(hù)工作站，它提供了每個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護(hù)電務(wù)數(shù)據(jù)分析和診斷中心系統(tǒng)，以及整個(gè)系統(tǒng)的基本信息的管理功能，并設(shè)置系統(tǒng)的一些功能系統(tǒng)。

3 信號(hào)設(shè)備數(shù)據(jù)分析診斷平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

電子數(shù)據(jù)分析診斷平臺(tái)系統(tǒng)具有用戶登錄、電子地圖、查詢定位、報(bào)警顯示、報(bào)警監(jiān)測(cè)、車載監(jiān)測(cè)和日常調(diào)閱等功能。

3.1 用戶登錄

連接到應(yīng)用服務(wù)器后，輸入用戶名和密碼來(lái)驗(yàn)證用戶信息。選擇“自動(dòng)登錄”以重新啟動(dòng)程序，并以當(dāng)前用戶身份登錄。該用戶名只能允許一個(gè)終端同時(shí)登錄。

3.2 電子地圖

在電子地圖上，可以看到各條線路和車站的空間布局，以及每輛車的實(shí)時(shí)位置（站間位置）。電子地圖的常用功能有放大、縮小、還原、漫游、查詢、定位、報(bào)警顯示等。

3.3 查詢定位

根據(jù)具體查詢，可以在電子地圖上顯示站位查詢和位置的功能，并以黑體閃動(dòng)藍(lán)點(diǎn)的方式顯示被查詢的站位。在電子地圖上顯示查詢車號(hào)的位置功能，并設(shè)置藍(lán)色閃爍圈，突出顯示查詢車號(hào)。

3.4 報(bào)警顯示

當(dāng)車站地面設(shè)備報(bào)警時(shí)，車站的位置用閃爍的紅點(diǎn)表示。

3.5 報(bào)警監(jiān)測(cè)

（1）實(shí)時(shí)報(bào)警集中顯示，可選擇各電務(wù)子系統(tǒng)查看相應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)報(bào)警信息。（2）最新報(bào)警時(shí)間，可根據(jù)管理邊界范圍查看各站的最新報(bào)警時(shí)間，方便用戶從宏觀上了解各站歷史報(bào)警的時(shí)間分布。（3）最新報(bào)警詳情：在報(bào)警詳情窗口，方便用戶了解報(bào)警詳情，包括時(shí)間、類型、來(lái)源、設(shè)備信息、報(bào)警描述等。通過(guò)“報(bào)警監(jiān)控”的“實(shí)時(shí)報(bào)警”菜單項(xiàng)進(jìn)入實(shí)時(shí)報(bào)警窗口，您可以選擇最新實(shí)時(shí)報(bào)警的站點(diǎn)進(jìn)行檢查。

3.6 車載監(jiān)測(cè)

車載實(shí)時(shí)監(jiān)控界面顯示機(jī)車實(shí)時(shí)運(yùn)行信息，可根據(jù)機(jī)車類型、機(jī)車號(hào)、DTU號(hào)進(jìn)行選擇。顯示機(jī)車實(shí)時(shí)信息，包括：運(yùn)行、道路、公里標(biāo)志、上下游、信號(hào)、燈光位置、頻移信息、車載主機(jī)狀態(tài)、車載系統(tǒng)報(bào)警、機(jī)車前方運(yùn)行信息等。

在循環(huán)回放頁(yè)面，選擇所屬機(jī)車和時(shí)間范圍，點(diǎn)擊“報(bào)警查詢”按鈕，即可查詢?cè)撥噲?bào)警信息。點(diǎn)擊“查詢”，將顯示該車的歷史回放信息。

在告警查詢界面中，選擇一條告警。雙擊車載設(shè)備報(bào)警，可自動(dòng)關(guān)聯(lián)機(jī)車車載信息監(jiān)控窗口，通過(guò)關(guān)聯(lián)報(bào)警時(shí)間回放機(jī)車運(yùn)行信息。

在區(qū)域界面中，可根據(jù)線路、運(yùn)行方向、km范圍、時(shí)間范圍回放機(jī)車在某一運(yùn)行區(qū)域內(nèi)的歷史運(yùn)行信息。在這個(gè)地區(qū)運(yùn)行的機(jī)車顯示在下面的頁(yè)面上，以查看它們自己的歷史信息。

3.7 日常調(diào)閱

（1）可設(shè)置自動(dòng)登錄用戶，方便每次啟動(dòng)系統(tǒng)登錄應(yīng)用服務(wù)器。（2）用戶可根據(jù)自己的區(qū)域，調(diào)整電子地圖的顯示比例和位置、實(shí)時(shí)報(bào)警信息窗口和報(bào)警設(shè)置窗口的顯示位置和大小，并使用快捷鍵Ctrl+D對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置，每次登錄后自動(dòng)應(yīng)用，設(shè)置如下：①用戶可以在電子地圖上觀察自己管理的區(qū)域是否有報(bào)警，如果有報(bào)警，進(jìn)行報(bào)警分析，如果沒有報(bào)警，進(jìn)行其他調(diào)整;②用戶可選擇“實(shí)時(shí)報(bào)警”查看最新報(bào)警并進(jìn)行報(bào)警分析;③用戶可選擇“報(bào)警查詢”查詢并分析值班期間的報(bào)警。用戶可以自定義常用的報(bào)警查詢條件，簡(jiǎn)化查看步驟。用戶可選擇車載監(jiān)控的“實(shí)時(shí)運(yùn)行”、“單車回放”和“區(qū)域回放”，查看機(jī)車運(yùn)行信息。

4 結(jié)論

本文研究并設(shè)計(jì)了一種基于狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的信號(hào)設(shè)備數(shù)據(jù)分析與診斷平臺(tái)。每個(gè)系統(tǒng)的信息進(jìn)行集中存儲(chǔ)，分區(qū)管理，有效集成，深入挖掘，閉環(huán)處理，匯總統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，綜合分析，實(shí)現(xiàn)鐵路電務(wù)設(shè)備的透明監(jiān)管設(shè)備、安全監(jiān)控、生產(chǎn)組織、應(yīng)急指揮、遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷、監(jiān)測(cè)、減少和消除隱患和故障處理延遲，電務(wù)設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于提高效率具有重要意義，對(duì)目前電務(wù)設(shè)備的維護(hù)和專業(yè)維護(hù)具有重要意義。

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