機車信號網絡維護系統(tǒng)

鄭龍

【摘 要】機車信號分析軟件是機車信號車載設備數(shù)據(jù)分析的重要組成部分。實現(xiàn)自動化的車載設備維護狀態(tài)檢測和智能化的機車信號數(shù)據(jù)記錄分析，已成為設備使用和維護過程中的突出問題。針對此問題，論文提出了研制機車信號作業(yè)網絡維護系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有功能全、操作簡便、人機友好、供電方式靈活、攜帶方便等特點，極大地提高了電務維護人員的工作效率。

【Abstract】The cab signal analysis software is an important part of cab signal on-board equipment data analysis. In recent years， with the widespread application of JT-C series cab signal equipment in the whole railway， paper puts forward the development of cab signal operation network maintenance system， which has the characteristics of full function， simple operation， friendly man-machine， flexible power supply mode and convenient portability. This system greatly improves the work efficiency of electrical maintenance personnel.

【關鍵詞】機車信號;維護系統(tǒng);自動化;網絡監(jiān)測

【Keywords】cab signal; maintenance system; automation; network monitoring

【中圖分類號】TP274+.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）10-0152-02

1 概述

目前，鐵路運營企業(yè)所使用的機車信號分析軟件為單機版軟件，各個計算機之間的數(shù)據(jù)不能共享，無法滿足現(xiàn)實工作的需要。因此，通過現(xiàn)場調研以及深入分析，機車信號作業(yè)網絡維護系統(tǒng)實現(xiàn)以下三個功能。

①網絡版記錄分析軟件。用戶可以利用該軟件通過對從JT-C（2000）型機車信號記錄板下載的數(shù)據(jù)進行管理。②便攜式機車信號作業(yè)維護終端。通過無線傳輸?shù)姆绞綇腏T-C（2000）型機車信號記錄板將所記錄的用戶作業(yè)日志和列車運行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖銛y式機車信號作業(yè)維護終端中，所存儲的數(shù)據(jù)包括記錄板記錄的所有數(shù)據(jù)。③設備應具備系統(tǒng)時鐘校準功能，與網絡時間進行同步，以保證記錄數(shù)據(jù)的實時性和有效性。

2 系統(tǒng)設備的組成和功能

機車信號網絡維護系統(tǒng)由中心服務器、Web服務器、數(shù)據(jù)服務器、分析終端、作業(yè)瀏覽器和維護接口服務器構成。維護接口服務器是可選服務器，主要實現(xiàn)與維護終端交換數(shù)據(jù)的功能。整個系統(tǒng)框架如圖1所示。

中心服務器是系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互中心，由通信協(xié)議模塊、服務器接口模塊（包括Web服務器數(shù)據(jù)和維護接口服務器數(shù)據(jù)接口）、消息管理模塊、連接管理模塊、權限管理模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、文件列表維護模塊構成，為分析終端和其它服務器與中心服務器的連接提供服務支持，存儲各終端上傳的轉儲數(shù)據(jù)，管理與維護所有終端的連接、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、用戶權限、用戶工作日志。

數(shù)據(jù)服務器與中心服務器連接，實現(xiàn)對記錄數(shù)據(jù)文件、消息數(shù)據(jù)、作業(yè)日志數(shù)據(jù)的存取功能。數(shù)據(jù)服務器默認使用SQLite存儲以方便部署，系統(tǒng)可以通過配置文件選擇使用SQLite或SQL Server數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)存儲。數(shù)據(jù)服務器主要由通信協(xié)議模塊、數(shù)據(jù)操作接口模塊、文件存取模塊、定期維護模塊組成，數(shù)據(jù)服務器與中心服務器和Web服務器連接，響應中心服務器和Web服務器的數(shù)據(jù)操作請求。

數(shù)據(jù)服務器主要由通信協(xié)議模塊、數(shù)據(jù)操作接口模塊、文件存取模塊、定期維護模塊組成，數(shù)據(jù)服務器與中心服務器和Web服務器連接，響應中心服務器和Web服務器的數(shù)據(jù)操作請求。

Web服務器主要實現(xiàn)作業(yè)瀏覽器瀏覽分析終端和維護終端作業(yè)日志的功能。該功能以Web服務器方式實現(xiàn)，Web服務器連接到中心服務器和數(shù)據(jù)服務器，實現(xiàn)消息的發(fā)送和作業(yè)日志記錄的查詢與下載。作業(yè)瀏覽器的用戶通過瀏覽器登錄Web服務器，在瀏覽器以網頁方式查看作業(yè)日志。

Web服務器主要由通信協(xié)議模塊、作業(yè)日志管理模塊（包括日志查詢、日志瀏覽、日志統(tǒng)計）、登陸管理、消息管理組成，Web服務器與中心服務器和數(shù)據(jù)服務器連接，實現(xiàn)向中心服務器發(fā)送消息和相應數(shù)據(jù)服務器查詢數(shù)據(jù)的操作請求[1]。

分析終端則除了實現(xiàn)原單機版機車信號分析軟件的所有功能外，還增加了與中心服務器的連接控制、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的實現(xiàn)、數(shù)據(jù)的上傳與下載、用戶權限控制、用戶動作與日志記錄等功能。分析終端主要由通信協(xié)議模塊、工作模式配置模塊、服務器登陸管理模塊、用戶權限管理模塊、終端數(shù)據(jù)傳輸模塊、作業(yè)日志記錄模塊、消息管理模塊組成。

3 系統(tǒng)工作原理

3.1 工作原理概述

機車信號分析軟件網絡版主要實現(xiàn)機車信號數(shù)據(jù)的共享分析功能以及作業(yè)管理功能，各分析終端將轉儲的機車信號記錄數(shù)據(jù)上傳到中心服務器后，由中心服務器統(tǒng)一管理并維護數(shù)據(jù)列表。各分析終端通過中心服務器更新數(shù)據(jù)列表并下載選定的機車信號記錄數(shù)據(jù)進行分析。各分析終端的作業(yè)日志通過作業(yè)瀏覽器進行查看[2]。

3.2 數(shù)據(jù)記錄及通信方法

3.2.1 作業(yè)日志記錄

JT-C（2000）型機車信號設備記錄板采用STM32作為記錄CPU，記錄機車信號設備運行數(shù)據(jù)和作業(yè)日志數(shù)據(jù)，使用ATWINC1500模塊作為無線網絡接入點實現(xiàn)與便攜維護終端的連接。

檢修人員按檢修作業(yè)規(guī)范的步驟對機車信號設備進行操作，記錄板會將操作動作按時間、類別、名稱記錄在內部存儲區(qū)。檢修作業(yè)完畢后，通過連接到機車信號設備的便攜維護終端將作業(yè)日志數(shù)據(jù)提取到便攜維護終端，再通過4G移動網絡或Wi-Fi網絡將作業(yè)日志記錄上傳到服務器。

3.2.2 無線網絡連接

JT-C（2000）型機車信號設備以無線網絡接入點的方式等待便攜維護終端的接入。便攜維護終端連接到機車信號設備后，使用連接碼向機車信號設備發(fā)送連接請求。待機車信號設備驗證連接請求成功后，向便攜維護終端返回機車信號設備號和機車號。

便攜維護終端通過Android的Java應用程序實現(xiàn)與JT-C（2000）型機車信號設備和服務器的通信。通過Wi-Fi方式連接到機車信號設備的無線接入點，通過移動4G網絡或Wi-Fi方式連接到服務器。

3.2.3 通信協(xié)議

網絡通信采用TCP Socket方式連接，協(xié)議格式采用長度、標識、數(shù)據(jù)區(qū)的方式定義。在數(shù)據(jù)區(qū)承載具體的業(yè)務內容，通過協(xié)議地址、協(xié)議版本碼、數(shù)據(jù)命令類型、壓縮標識、業(yè)務類型碼、業(yè)務子類型碼、業(yè)務數(shù)據(jù)內容的方式進行定義。各設備的協(xié)議通過不同的協(xié)議版本碼、業(yè)務類型碼進行區(qū)分。

3.2.4 數(shù)據(jù)文件同步

機車信號分析終端與服務器之間在后臺自動實現(xiàn)文件同步，當某個機車信號分析終端導入新記錄數(shù)據(jù)或便攜維護終端上傳記錄文件后，其他聯(lián)網的機車信號分析終端將新紀錄數(shù)據(jù)自動同步到本地。機車信號分析終端和服務器采用C#編寫的.NET Framework應用程序實現(xiàn)。機車信號分析終端和服務器之間采用事件觸發(fā)通知的方式同步數(shù)據(jù)文件。服務器采用異步多線程方式，允許同時處理多個分析終端的文件傳輸過程。

4 系統(tǒng)技術特點

4.1 技術特點

系統(tǒng)設計為兼容單機版和網絡版的架構（允許用戶自行選擇工作方式）。數(shù)據(jù)采用統(tǒng)一存儲，分析車間的人員能上傳與共享所有的機車信號數(shù)據(jù)，從而使數(shù)據(jù)分析無需在多臺計算間切換。其中的用戶管理與用戶操作記錄功能更為規(guī)范，為工區(qū)人員的作業(yè)流程提供了管理依據(jù)。

4.2 交互特點

系統(tǒng)應用模塊化設計、人性化提示、優(yōu)化測量軟件算法，操作簡便、人機友好、供電方式靈活、攜帶方便。記錄分析人員或檢修人員通過簡單的操作即可完成對機車信號設備的出入庫檢測和設備狀態(tài)的監(jiān)測，并且可通過網絡的方式將作業(yè)日志和記錄數(shù)據(jù)上傳至服務器以便操作者查看，可最大程度地提高電務維護人員的工作效率。

5 結語

本次研發(fā)完成了機車信號的傳統(tǒng)技術手段與新時代網絡信息科技的融合，結合JT-C（2000）型機車信號設備記錄分析系統(tǒng)的特點，針對設備檢修規(guī)程和記錄分析統(tǒng)計設計了完備便捷的網絡維護方法，進一步提高了JT-C（2000）型機車信號設備的針對性和實用性，可以更有效地服務于安全生產。

【參考文獻】

【1】金亮.基于3G網絡的視頻傳輸技術的研究與仿真[D].保定：華北電力大學，2008.

【2】EN 50129—2003 鐵路應用：通信、信號和處理系統(tǒng)安全相關的信號電子系統(tǒng)[S].