地鐵通信專業(yè)接收的ATS日志解析工具的開發(fā)和應(yīng)用

潘振

摘 要：目前，國內(nèi)地鐵線路通信專業(yè)中的廣播系統(tǒng)和乘客信息系統(tǒng)都是通過接收信號(hào)系統(tǒng)ATS信息，解析后觸發(fā)列車預(yù)到站和列車到站廣播、PIS屏進(jìn)到站信息顯示。本文基于ATS系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)、PIS系統(tǒng)接口協(xié)議，利用VBA（Visual Basic for Applications）計(jì)算機(jī)語言編寫了ATS日志自動(dòng)化解析工具，通過解析ATS發(fā)送給廣播系統(tǒng)、PIS系統(tǒng)的日志，詳細(xì)顯示解析結(jié)果，輔助一線人員進(jìn)行故障定位和處理。

關(guān)鍵詞：地鐵;ATS;日志;PIS

中圖分類號(hào)：U284.48 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）06-0110-03

Development and Application of Analysis Tools for ATS

Logs Received by Metro Communication Major

PAN Zhen

（Zhengzhou Metro Group Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： At present， public address system and passenger information system （PIS） of domestic metro lines and communication specialty all receive the information of ATS? signal system， analyze and trigger the train pre arrival and train arrival broadcasting， PIS screen arrival information display. Based on the interface protocol between ATS system， public address system and PIS system， this paper used VBA （Visual Basic for Applications） computer language to write an automatic analysis tool for ATS log， and displayed the analysis results in detail to assist front-line personnel in fault location and processing by analyzing the logs sent by ATS to public address system and PIS system.

Keywords： metro;ATS;log;PIS

當(dāng)發(fā)生列車進(jìn)到站廣播播放或PIS（Passenger Information System，簡稱PIS）屏顯示和實(shí)際列車運(yùn)行情況不一致時(shí)，有兩種可能：一種是全線列車進(jìn)到站廣播播放和PIS屏顯示均錯(cuò)誤，另一種是單站列車進(jìn)到站廣播播放或PIS屏顯示錯(cuò)誤。在故障處理時(shí)，人們多采用“先硬件后軟件”的故障處理思路，首先排查控制中心和車站通信系統(tǒng)內(nèi)部硬件的運(yùn)行狀態(tài)，查看是否存在硬件故障[1-2]。如果網(wǎng)管上無相關(guān)硬件告警信息，且現(xiàn)場排查設(shè)備運(yùn)行指示燈顯示正常，那么就要判斷通信系統(tǒng)內(nèi)部關(guān)鍵接口模塊或服務(wù)器上接口程序是否運(yùn)行正常，進(jìn)而需要解析ATS發(fā)送給廣播系統(tǒng)、PIS系統(tǒng)的日志，查看是否存在信息標(biāo)識(shí)位異常等問題，最終確定故障原因、修復(fù)故障。

隨著故障分析和處理的深入，其對(duì)檢修人員技能提出了更高的要求，在故障定位和處理過程中，日志解析工作顯得尤為重要，但是日志解析專業(yè)化程度高，分析過程耗時(shí)耗力，將ATS（Automatic Train Control，自動(dòng)列車監(jiān)控）日志解析工作“去專業(yè)化、去重復(fù)化”是目前面臨的一大問題。日志自動(dòng)化解析工具的開發(fā)和使用可以代替人工重復(fù)性勞動(dòng)，把人員從批量整理數(shù)據(jù)的格式化工作中解脫出來，同時(shí)避免工作錯(cuò)誤和遺漏，使工作效率和質(zhì)量大幅提高，也能快速、準(zhǔn)確判斷故障原因，將故障處理工作效率最大化[3-5]。

1 信號(hào)系統(tǒng)ATS與廣播及PIS系統(tǒng)接口概述

近年來，在國內(nèi)地鐵線路通信專業(yè)規(guī)劃中，人們均在廣播系統(tǒng)、PIS系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)之間設(shè)計(jì)了信息通道，廣播系統(tǒng)和PIS系統(tǒng)通過接收和解析信號(hào)系統(tǒng)傳遞的ATS信息觸發(fā)列車預(yù)到站、列車到站、末班車廣播及PIS屏進(jìn)到站信息顯示等動(dòng)作。一般廣播系統(tǒng)、PIS系統(tǒng)和ATS系統(tǒng)的接口安裝位置是控制中心，多使用冗余的網(wǎng)絡(luò)配置，可采用RJ45或雙絞線形式連接。信號(hào)系統(tǒng)向廣播系統(tǒng)、PIS系統(tǒng)發(fā)送ATS信息，廣播系統(tǒng)、PIS系統(tǒng)向信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送心跳信息。ATS系統(tǒng)同廣播系統(tǒng)、PIS系統(tǒng)之間的連接多采用10 MB/100 MB網(wǎng)絡(luò)連接，采用基于TCP/IP通信協(xié)議的SOCKET接口，服從CLIENT/SERVER方式，其中ATS為SERVER，廣播系統(tǒng)和PIS系統(tǒng)為CLIENT模式。

2 信號(hào)系統(tǒng)ATS與廣播及PIS系統(tǒng)接口協(xié)議

雙方通信建立期間，ATS系統(tǒng)向廣播系統(tǒng)、PIS系統(tǒng)發(fā)送每個(gè)站臺(tái)預(yù)計(jì)的至多下4班列車的列車服務(wù)號(hào)、到站時(shí)間、目的地、列車跳停車站和末班車狀態(tài)等信息。ATS系統(tǒng)每隔10 s發(fā)送一次所有站臺(tái)的PIS系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)信息，但不一定1幀能封裝所有站臺(tái)，可能會(huì)根據(jù)實(shí)際情況分為多幀進(jìn)行發(fā)送。ATS系統(tǒng)和PIS系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)之間的信息交換方式是通過相互發(fā)送消息來完成的，并把消息封裝在信息幀中，每個(gè)信息幀包含至少50個(gè)十六進(jìn)制文本字符串型的消息字段，廣播系統(tǒng)、PIS系統(tǒng)和ATS系統(tǒng)的接口協(xié)議對(duì)每個(gè)消息字段有詳細(xì)的定義。

3 信號(hào)系統(tǒng)ATS與廣播及PIS系統(tǒng)接口日志解析工具的開發(fā)及應(yīng)用

3.1 人工解析日志存在的問題

ATS系統(tǒng)接口日志為一串十六進(jìn)制的字符，可讀性差，人們不能直觀解讀出所含信息。人工解析時(shí)，解析人員需要非常熟悉消息幀結(jié)構(gòu)，并且完全理解消息幀中每個(gè)字節(jié)或多個(gè)組合字節(jié)所代表的含義，才能對(duì)照接口協(xié)議，一個(gè)字節(jié)、一個(gè)字節(jié)地解析出日志內(nèi)容，就像小學(xué)生查字典的方式，一邊查接口協(xié)議，一邊在紙上記錄，并且人工解析時(shí)單次只能對(duì)一趟列車進(jìn)行解析，一段日志解析需要大概40 min。對(duì)于需要解析多列車的ATS信息，人們需要反復(fù)進(jìn)行此過程，整個(gè)過程非常煩瑣、緩慢，在故障處理時(shí)，人員心理壓力大，精神高級(jí)緊張，極易解析出錯(cuò)，不利于故障原因快速分析，影響故障處理整體時(shí)長。

3.2 自動(dòng)化解析工具開發(fā)

當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，現(xiàn)場維修人員需要及時(shí)獲得ATS日志解析后的結(jié)果，并且準(zhǔn)確直觀地顯示出來供故障分析使用，使故障處理工作效率最大化。因?yàn)槿斯そ馕龃嬖谥T多問題，不利于快速判斷故障點(diǎn)，所以廣播系統(tǒng)、PIS系統(tǒng)接收的ATS日志解析工具的開發(fā)十分必要。ATS日志解析工具應(yīng)運(yùn)而生。

3.2.1 開發(fā)語言選擇。VBA開發(fā)的目的就是協(xié)助Office，其提供了一個(gè)非常方便的業(yè)務(wù)開發(fā)平臺(tái)，提升了Office數(shù)據(jù)處理的能力。在實(shí)際工作中，VBA編寫的軟件、工具可以解決很多問題，減少因?yàn)橹貜?fù)操作導(dǎo)致的時(shí)間浪費(fèi)，效果事半功倍。VBA工具的優(yōu)勢(shì)在于安裝成本低、學(xué)習(xí)成本低、解決問題快，在專業(yè)化數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的應(yīng)用中，可大幅提高工作效率，可謂是最優(yōu)秀的生產(chǎn)力工具。

3.2.2 界面設(shè)計(jì)。本研究采用模塊化設(shè)計(jì)，整體簡潔、直觀，擁有對(duì)用戶友好的圖形界面，將所用到的操作全部以按鈕的形式排布在圖形界面上，用戶只需要點(diǎn)擊按鈕即可完成日志解析工作，無任何操作門檻。界面分為4個(gè)模塊：模塊1為日志導(dǎo)入部分，可片段化導(dǎo)入日志，也可以文件形式整體導(dǎo)入日志;模塊2顯示日志的接收時(shí)間、是否有列車到站、列車所停站臺(tái)、廣播系統(tǒng)進(jìn)到站廣播內(nèi)容提示、PIS屏顯示本次列車和下次列車的進(jìn)到站信息;模塊3用表格的形式顯示ATS日志所包含的列車服務(wù)號(hào)、車體號(hào)、列車目的地、列車跳停車站和列車末班車狀態(tài)等詳細(xì)信息。模塊4為列車所停的車站，并顯示列車的運(yùn)行方向（是外環(huán)信息還是內(nèi)環(huán)信息），如圖1所示。

3.2.3 代碼編寫。本設(shè)計(jì)基于EXCEL使用VBA語言編寫代碼1 000多行（代碼片段見圖2），實(shí)現(xiàn)按照字段含義對(duì)十六進(jìn)制代碼的自動(dòng)組合，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的十進(jìn)制，自動(dòng)對(duì)照接口協(xié)議進(jìn)行翻譯和時(shí)間戳轉(zhuǎn)換，一次能完成4列列車的廣播系統(tǒng)、PIS系統(tǒng)接收的ATS原文信息的自動(dòng)解析，同時(shí)對(duì)解析數(shù)據(jù)進(jìn)行條件判斷，識(shí)別出列車行駛方向和計(jì)算下次列車預(yù)計(jì)進(jìn)站時(shí)間，結(jié)果分別顯示在4個(gè)模塊界面上。工具充分利用計(jì)算機(jī)終端上的EXCEL辦公軟件，無須另外安裝程序，因此具有較強(qiáng)的適用性。其對(duì)已安裝的網(wǎng)管軟件沒有任何影響，而且解析一段日志只需要數(shù)秒。

3.3 ATS日志解析工具使用效果

在工具操作提示下，將廣播和PIS接收的ATS日志導(dǎo)入日志解析工具中，整個(gè)解析過程完全實(shí)現(xiàn)程序自動(dòng)化，按照接口協(xié)議完成對(duì)照翻譯并將其填寫到工具顯示界面中，使用者可直觀地在界面中看出即將到達(dá)車站的4班列車信息，包括每次列車即將到達(dá)的車站信息、站臺(tái)信息、列車服務(wù)號(hào)、列車車體號(hào)、列車預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間、列車預(yù)計(jì)離開時(shí)間、列車目的地、列車跳停狀態(tài)、列車跳停車站、列車跳停站臺(tái)、列策劃末班車狀態(tài)及是否為末班車，并提示PIS屏所顯示的本次列車、下次列車到站信息以及列車預(yù)到站、到站廣播播放的內(nèi)容，如圖3所示。

3.4 ATS日志解析工具推廣應(yīng)用

2019年12月29日，鄭州地鐵5號(hào)線全線車站出現(xiàn)PIS屏無法顯示到站時(shí)間的故障，通過使用該工具對(duì)故障期間的ATS日志進(jìn)行解析，人們發(fā)現(xiàn)ATS日志中所包含的各類信息無誤，工具能顯示各列車正確的到站信息和時(shí)間提示，結(jié)合PIS系統(tǒng)設(shè)備無硬件告警，判斷其為PIS側(cè)軟件類故障，隨后對(duì)PIS服務(wù)器上運(yùn)行的ATS接口程序工作狀態(tài)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)ATS接口程序運(yùn)行無卡死，但對(duì)于日期解析時(shí)存在錯(cuò)誤，ATS接口程序在開發(fā)時(shí)使用Java中的SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat（"yyyy-MM-dd HH：mm：ss"）進(jìn)行時(shí)間數(shù)據(jù)格式化處理，在格式化時(shí)表示年份的yyyy和YYYY由于大小寫的問題，所表示的日期存在差異，yyyy表示year，YYYY表示W(wǎng)eak year，區(qū)別在于：Weak year意思是當(dāng)天所在的周屬于的年份，一周從周日開始，周六結(jié)束，只要本周跨年，那么這周就算入下一年。由于12月29日是2019年最后一個(gè)周日，Weak year判斷這一天屬于2020年，導(dǎo)致車站播放控制器計(jì)算時(shí)間差超過設(shè)計(jì)范圍，造成PIS屏無法顯示到站時(shí)間故障，更新ATS接口程序后，故障消失。在以上故障處理中，使用ATS日志自動(dòng)化解析工具僅用不足1 min就完成數(shù)據(jù)導(dǎo)入和多列列車的信息解析工作，為后續(xù)快速定位故障位置節(jié)省了時(shí)間，進(jìn)而為減小故障影響提供了有力的保障。

4 結(jié)語

廣播系統(tǒng)和PIS系統(tǒng)接收的ATS日志解析工具的開發(fā)，不僅有助于解決人工解析日志難度大、耗時(shí)長、易出錯(cuò)等問題，而且為快速定位故障原因和故障處理提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，通過近1年的試用，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)。由于VBA語言有一定的使用局限，后續(xù)計(jì)劃使用Python語言編寫計(jì)算機(jī)客戶端軟件，其能包含多條線路的專用無線系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、PIS系統(tǒng)的ATS日志解析，并可根據(jù)使用者需求通過自定義界面顯示信息，為實(shí)現(xiàn)通信專業(yè)區(qū)域化智能維護(hù)提供技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]GUY H D.Mastering VBA for Office 2010[M].Alameda：Sybex Inc，2015：1-736.

[2]王先磊，鐘義安.關(guān)于城市軌道交通PIS與ATS信息交換原理的闡述及其典型故障分析[J].信息通信，2018（10）：132-134.

[3]李巍巍，沈滌.地鐵綜合監(jiān)控和信號(hào)系統(tǒng)接口實(shí)現(xiàn)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2011（12）：48-49.

[4]王紅艷，霍苗苗，張驕，等.城市軌道交通關(guān)鍵設(shè)備在線監(jiān)測與智能診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[C]//智慧城市與軌道交通，2016.

[5]繆珊珊.卡斯柯信號(hào)系統(tǒng)通信前置機(jī)（FEP）報(bào)文分析[J].地鐵信號(hào)系統(tǒng)，2017（24）：9-10.