黃玉祥，梁 飛

（1.中國鐵路武漢局集團有限公司，武漢 430000；2.湖南中車時代通信信號有限公司，長沙 410119）

LKJ文件反映LKJ設備的質量狀態(tài)，為LKJ設備的運用質量、故障分析提供了重要的依據(jù)。目前，LKJ文件的獲取主要通過機車入庫后人工上車轉儲，這種事后人工轉儲、分析方式需投入大量人力、物力，效率低且不能及時掌握機車設備的運行狀態(tài)。對于機車在途發(fā)生故障情況，由于無法及時獲取到LKJ運行文件，不能及時對故障進行定位和分析，不能滿足鐵路信息化發(fā)展要求。

為此，本文借助車-地數(shù)據(jù)無線傳輸裝置TSC設備和地面數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，實現(xiàn)在途機車的LKJ文件遠程自動下載，解決機車入庫人工轉儲文件的弊端，為在途機車故障定位提供數(shù)據(jù)支撐。

1 方案設計

利用車載設備傳輸裝置TSC設備、通信網(wǎng)絡、地面系統(tǒng)實現(xiàn)LKJ文件遠程自動下載。TSC從LKJ轉儲文件，通過3G/4G、鐵路GSM-R專網(wǎng)與地面系統(tǒng)通信，將LKJ文件傳輸至地面服務器。系統(tǒng)結構如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結構Fig.1 Diagram of system structure

1.1 總體方案

車載TSC設備通過CAN總線從LKJ設備獲取文件，利用移動通信網(wǎng)絡將獲取到的LKJ文件傳輸至地面系統(tǒng)文件服務器，實現(xiàn)LKJ文件遠程自動下載。LKJ文件遠程自動下載總體方案如下。

1）當TSC設備檢測到LKJ設備有新文件生成（司機號、車次發(fā)生變化）時，向LKJ設備申請轉儲新生成的LKJ文件和LKJ目錄文件信息至TSC設備本地。

2）TSC設備將新生成的LKJ文件和LKJ目錄文件從LKJ設備緩存到本地后，向地面系統(tǒng)發(fā)送緩存變化通知。

3）地面系統(tǒng)收到TSC設備發(fā)送的緩存變化通知后，向車載發(fā)送請求下載LKJ目錄文件命令。

4）TSC設備收到地面發(fā)送的LKJ目錄信息請求后，向地面發(fā)送LKJ目錄信息數(shù)據(jù)包。

5）地面系統(tǒng)解析收到的LKJ目錄信息數(shù)據(jù)包，獲取機車上的當前已生成的所有LKJ文件信息。

6）地面系統(tǒng)將從LKJ目錄信息數(shù)據(jù)包中獲取到的LKJ文件記錄信息與數(shù)據(jù)庫中該機車已下載完成的LKJ文件進行對比，確定未下載（新生成）的LKJ文件。

7）地面系統(tǒng)對目錄中未下載（新生成）的LKJ文件，自動生成未下載（新生成）的LKJ文件的請求下載命令發(fā)送至車載。

8）車載收到文件請求下載命令后，向地面系統(tǒng)傳輸所請求的文件。

9）地面系統(tǒng)接收文件存入文件服務器，并更新數(shù)據(jù)庫中對應機車的文件自動下載情況。

1.2 文件傳輸流程

LKJ文件從車載傳輸至地面包括4個過程：請求過程、啟動傳輸過程、文件內容傳輸過程、結束過程。

1）請求過程：文件下載請求由地面系統(tǒng)發(fā)起，地面系統(tǒng)為請求方，車載系統(tǒng)為被請求方。請求方啟動一個下載請求后，發(fā)送請求信息包，然后進入接收請求回應狀態(tài)，如果接收請求回應超時，則重發(fā)請求信息包，重發(fā)超過3次，本次請求失?。徽埱蠓浇邮盏秸埱蠡貞?，回應狀態(tài)為錯誤，本次請求失敗；請求方接收到回應后，在30 s內沒有接收到被請求方對請求ID的任何回應信息，則重新啟動請求；被請求方在處理請求的過程中，如需要向第三方設備獲取文件，在此準備過程中，需要將文件獲取的狀態(tài)和結果返回給請求方；如果文件準備成功，則進入到文件傳輸啟動過程。

2）啟動傳輸過程：啟動傳輸由車載系統(tǒng)發(fā)起，車載系統(tǒng)為發(fā)送方，地面系統(tǒng)為接收方。發(fā)送方發(fā)送啟動傳輸時，計算CRC，與文件中的CRC進行比較，如果不一致，表示文件中的數(shù)據(jù)發(fā)生變化，則重新從LKJ設備獲取文件。文件接收方接收到啟動傳輸包后，表示開始啟動傳輸過程，回應啟動傳輸應答包，如果回應狀態(tài)為錯誤，則雙方退出本次傳輸；如果回應狀態(tài)為正確，則接收方和發(fā)送方進入到文件內容傳輸過程。其處理過程如圖2所示。

圖2 啟動傳輸流程Fig.2 Flow chart of starting transfer

3）文件內容傳輸過程：接收方（地面系統(tǒng)）以文件塊的方式向發(fā)送方（車載系統(tǒng)）發(fā)送文件內容請求包，發(fā)送方根據(jù)請求方請求的文件塊信息回應文件內容請求回應包，接收方所有文件塊接收完成并且校驗成功，則文件內容傳輸過程結束，進入文件傳輸結束過程。其處理過程如圖3所示。

圖3 文件內容傳輸過程流程Fig.3 Flow chart of file content transfer process

4）文件傳輸結束過程：文件傳輸結束后，接收方（地面系統(tǒng)）向發(fā)送方（車載系統(tǒng)）發(fā)送傳輸結束包，發(fā)送方收到后回應文件傳輸結束應答包，結束文件傳輸。其處理過程如圖4所示。

圖4 文件傳輸結束過程流程Fig.4 Flow chart of file transfer completion process

1.3 關鍵技術

采用車載緩存文件、數(shù)據(jù)壓縮、實時下載、斷點續(xù)傳等機制和技術手段確保LKJ文件遠程下載的成功率，車載使用3G/4G無線通信模塊，提高文件傳輸速率。

緩存文件：LKJ產生新文件后通知TSC設備，TSC將新生成的LKJ文件緩存至TSC本地，再將緩存至TSC設備的文件傳輸至地面系統(tǒng)，與地面系統(tǒng)通信傳輸文件過程中不直接從LKJ設備獲取文件，而是將TSC緩存完成的文件傳輸至地面系統(tǒng)，避免文件傳輸過程TSC從LKJ設備獲取文件失敗的情況。

數(shù)據(jù)壓縮：車載采用LZO數(shù)據(jù)壓縮算法對緩存完成的LKJ文件進行壓縮傳輸，提高網(wǎng)絡傳輸效率。

實時下載：TSC設備收到LKJ新文件產生的觸發(fā)條件后，即從LKJ設備獲取新生成的文件，文件緩存至TSC設備后，向地面系統(tǒng)發(fā)起緩存變化通知，地面系統(tǒng)收到車載發(fā)起的緩存通知后，向車載發(fā)起LKJ文件下載請求，實現(xiàn)新生成文件的實時下載。

斷點續(xù)傳：由于通信網(wǎng)絡中斷、TSC設備忙等原因導致文件傳輸中斷，地面系統(tǒng)保存文件ID、總大小、已傳輸大小，待通信正常后，由地面系統(tǒng)根據(jù)文件ID、已傳輸文件大?。ㄎ募屏浚┳詣影l(fā)起中斷傳輸文件的請求，對于下載失敗的文件，地面系統(tǒng)采用定期重復請求下載策略實現(xiàn)下載失敗文件的自動重傳，提高文件下載成功率。

2 方案驗證

方案驗證包含了地面模擬測試和裝車運用測試，驗證功能包含了TSC設備從LKJ設備轉儲文件、TSC設備與地面系統(tǒng)進行文件傳輸、地面系統(tǒng)下載文件查看與統(tǒng)計等。在地面搭建模擬測試環(huán)境，通過顯示器修改LKJ車次、司機號觸發(fā)LKJ設備產生新文件，TSC從LKJ設備轉儲新文件并與地面系統(tǒng)通信，將文件傳輸至地面系統(tǒng)。TSC設備檢測并從LKJ設備轉儲文件如圖5所示，TSC設備與地面系統(tǒng)通信傳輸文件過程記錄如圖6所示。

圖5 TSC轉儲LKJ目錄文件Fig.5 TSC dumping LKJ directory files

圖6 文件傳輸過程記錄Fig.6 Record of file transfer process

LKJ設備運行監(jiān)測管理系統(tǒng)（LMD）采用該方案實現(xiàn)了LKJ文件遠程下載，LMD系統(tǒng)已在全路推廣應用，自系統(tǒng)投入使用，各路局逐漸取消了機車入庫人工上車轉儲文件作業(yè)，并將機車入庫轉儲文件分析作業(yè)模式改為在途機車文件實時分析模式。在地面系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中查詢統(tǒng)計現(xiàn)場5 000臺機車在24 h內生成的文件總數(shù)及自動下載完成數(shù)，文件下載成功率達99.7%。在20 s以內下載完成的文件占96%。LKJ文件自動下載在LMD終端系統(tǒng)的展示情況如圖7所示。

圖7 LKJ文件終端顯示Fig.7 Terminal display of LKJ files

3 結論

本文通過車載無線傳輸裝置TSC從LKJ設備獲取LKJ文件并與地面系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)在途機車的LKJ文件遠程自動下載，通過該方案遠程、實時、自動下載LKJ文件，可取消機車入庫后人工上車轉儲文件作業(yè)，節(jié)省了人力、物力，提高了生產效率，通過分析LKJ文件，能實時掌握在途機車的設備質量狀態(tài)和運用情況，有效提升了設備質量保障能力。