基于實(shí)時(shí)參數(shù)化數(shù)據(jù)的應(yīng)答器報(bào)文智能管理系統(tǒng)

徐華沙，勞爍業(yè)

（1.中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司成都安全監(jiān)督管理特派員辦事處，成都 600081；2.中國(guó)鐵路南寧局集團(tuán)有限公司，南寧 530003）

1 概述

應(yīng)答器報(bào)文智能管理系統(tǒng)的核心是以鐵路信號(hào)列控系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以列控應(yīng)答器報(bào)文全流程管理為理念，以工作流、智能化報(bào)表、圖形化管理、數(shù)據(jù)分析管理等關(guān)鍵技術(shù)為工具，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，鐵路局負(fù)責(zé)統(tǒng)一管理，電務(wù)人員進(jìn)行應(yīng)答器報(bào)文動(dòng)態(tài)運(yùn)用管理的系統(tǒng)軟件。該軟件基于鐵路參數(shù)化數(shù)據(jù)平臺(tái)軟件進(jìn)行開發(fā)，共享列控?cái)?shù)據(jù)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫。通過讀取列控工程數(shù)據(jù)生成原始數(shù)據(jù)表來實(shí)現(xiàn)報(bào)文的生成。可在工程實(shí)施、列控運(yùn)用管理過程中隨時(shí)查詢管內(nèi)線路應(yīng)答器數(shù)據(jù)信息、歷史檔案信息及列控?cái)?shù)據(jù)檢查檢核，保證列控系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)用安全，協(xié)助各級(jí)人員提高工程實(shí)施和信號(hào)設(shè)備運(yùn)用維護(hù)效率。

2 系統(tǒng)功能

應(yīng)答器報(bào)文管理系統(tǒng)采用“云-邊”[4]協(xié)同架構(gòu)設(shè)置，如圖1所示，局級(jí)中心設(shè)置應(yīng)答器報(bào)文管理云平臺(tái)，電務(wù)段設(shè)置業(yè)務(wù)終端。建設(shè)集數(shù)字化、智能化為一體的適用于列控系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的應(yīng)答器報(bào)文管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鐵路信號(hào)關(guān)鍵數(shù)據(jù)全流程周期的智慧管控。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)示意Fig.1 System architecture

路局中心：由應(yīng)用及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、路局管理工作站等組成。其中應(yīng)用及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和管理工作站按專業(yè)人員權(quán)限設(shè)置，分別具有應(yīng)答器報(bào)文生成、工程數(shù)據(jù)校驗(yàn)、列控參數(shù)化數(shù)據(jù)管理、報(bào)文查詢、報(bào)文管理和系統(tǒng)操作管理等工作權(quán)限。

電務(wù)段客戶端：電務(wù)段設(shè)置應(yīng)用服務(wù)器及業(yè)務(wù)終端工作站，實(shí)現(xiàn)各站段管轄范圍內(nèi)應(yīng)答器報(bào)文業(yè)務(wù)管理功能。

3 應(yīng)答器報(bào)文組成

應(yīng)答器報(bào)文數(shù)據(jù)由3部分組成：包頭信息幀+用戶信息包+信息結(jié)束標(biāo)志。

應(yīng)答器報(bào)文整體結(jié)構(gòu)：

1）包頭信息幀數(shù)據(jù)如表1所示；

表1 包頭信息幀Tab.1 Information frame of packet header

2）信息結(jié)束標(biāo)識(shí)，如表2所示；

表2 結(jié)束標(biāo)識(shí)Tab.2 End identifier

3）應(yīng)答器信息包，為772位，不足772時(shí)以1補(bǔ)齊，應(yīng)答器報(bào)文主要包含以下信息包，如表3所示。

表3 應(yīng)答器報(bào)文信息包Tab.3 Information packet of balise telegram

以上應(yīng)答器報(bào)文信息包格式及定義詳見《列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則》（TB/T 3484-2017）。

4 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

應(yīng)答器報(bào)文智能管理系統(tǒng)基于“云-邊”協(xié)同BS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，系統(tǒng)設(shè)置在路局中心服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)路局應(yīng)答器報(bào)文數(shù)據(jù)的全流程集中安全管理，電務(wù)段設(shè)置應(yīng)用服務(wù)器負(fù)責(zé)管內(nèi)應(yīng)答器報(bào)文的備份和管理，業(yè)務(wù)終端通過服務(wù)器進(jìn)行訪問和管理。系統(tǒng)主要由參數(shù)數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊、配置模塊、原始數(shù)據(jù)讀取模塊、報(bào)文生成模塊、報(bào)文編譯模塊、超長(zhǎng)報(bào)文合并模塊、日志輸出模塊和數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K、報(bào)文查詢模塊、報(bào)文校驗(yàn)?zāi)K及業(yè)務(wù)管理模塊等組成。

4.1 參數(shù)數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊

參數(shù)數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊主要實(shí)現(xiàn)列控參數(shù)數(shù)據(jù)的管理、導(dǎo)入及查詢功能，并將站臺(tái)側(cè)信息表導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中，供應(yīng)答器報(bào)文編譯生成[ETCS-72]包時(shí)使用。

4.2 配置模塊

應(yīng)答器信息包配置模塊在config.xlsx文件中配置信息包，該文件如表4所示。第一列是應(yīng)答器的應(yīng)用類型，行是信息包，在表格中第3行（應(yīng)答器Q）對(duì)應(yīng)的第3列填1表示Q類型應(yīng)答器有正向[ETCS-5]信息包。

表4 應(yīng)答器報(bào)文信息包配置示意Tab. 4 Packet configuration of balise telegram

4.3 原始數(shù)據(jù)讀取模塊

應(yīng)答器報(bào)文需要讀取到內(nèi)存的原始數(shù)據(jù)如表5所示。讀取后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。以下是定義的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

表5 原始數(shù)據(jù)表類型Tab.5 Original data table type

圖2 定義的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)Fig.2 Defined storage structure

4.4 報(bào)文生成模塊

報(bào)文生成模塊是將原始數(shù)據(jù)組合生成報(bào)文的過程。應(yīng)答器的報(bào)文是各種信息包的組合，根據(jù)應(yīng)答器應(yīng)用類型不同，會(huì)有不同的信息包組合，應(yīng)答器包含的數(shù)據(jù)包由config.xlsx文件配置。

應(yīng)答器報(bào)文生成流程如圖3所示。

應(yīng)答器報(bào)文生成通過配置模塊、原始數(shù)據(jù)讀取模塊、報(bào)文生成模塊和報(bào)文輸出模塊流水線作業(yè)實(shí)現(xiàn)了通過列控參數(shù)化數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生產(chǎn)應(yīng)答器報(bào)文。配置模塊和原始數(shù)據(jù)模塊的數(shù)據(jù)作為報(bào)文編譯模塊的輸入，經(jīng)報(bào)文生成子模塊計(jì)算后將報(bào)文傳遞給報(bào)文輸出子模塊，由報(bào)文輸出模塊實(shí)現(xiàn)應(yīng)答器報(bào)文數(shù)據(jù)輸出與存儲(chǔ)。

報(bào)文生成模塊是對(duì)全部應(yīng)答器的報(bào)文進(jìn)行參數(shù)化計(jì)算和生產(chǎn)的過程。按應(yīng)答器組進(jìn)行計(jì)算。

4.5 超長(zhǎng)報(bào)文處理模塊

報(bào)文超長(zhǎng)先合并[ETCS-21]包，再合并[CTCS-1]包；當(dāng)[ETCS-21]包合并后滿足位數(shù)要求時(shí)，不再合并[CTCS-1]包，當(dāng)合并了[ETCS-21]和[CTCS-1]包后仍然超長(zhǎng)時(shí)，在日志中提示錯(cuò)誤。

4.6 報(bào)文編碼模塊

應(yīng)答器報(bào)文編碼模塊負(fù)責(zé)將生成的報(bào)文按照標(biāo)準(zhǔn)格式生成二進(jìn)制文件或文本數(shù)據(jù)文件，兼容和主流型號(hào)的應(yīng)答器報(bào)文格式。

4.7 日志輸出模塊

日志輸出模塊主要實(shí)現(xiàn)記錄應(yīng)答器報(bào)文生產(chǎn)記錄、所有應(yīng)答器編號(hào)、目前該條報(bào)文位數(shù)和該條報(bào)文允許最大位數(shù)、報(bào)文超過最大容量的應(yīng)答器編號(hào)、應(yīng)答器校驗(yàn)結(jié)果和操作日志等信息。

4.8 數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K

應(yīng)答器報(bào)文數(shù)據(jù)校核模塊實(shí)現(xiàn)單一應(yīng)答器、車站、線路等應(yīng)答器報(bào)文數(shù)據(jù)的校驗(yàn)檢查功能。

5 系統(tǒng)界面

應(yīng)答器報(bào)文智能管理系統(tǒng)界面如圖4所示。

圖4 應(yīng)答器報(bào)文智能管理系統(tǒng)界面示意Fig.4 Interface of intelligent management system of balise telegram

系統(tǒng)界面分為登錄界面、操作界面和日志區(qū)，通過登錄界面實(shí)現(xiàn)人員權(quán)限管理，操作界面是軟件的操作區(qū)，日志區(qū)是顯示軟件執(zhí)行過程中的過程日志、警告日志和錯(cuò)誤日志的區(qū)域。

5.1 報(bào)文數(shù)據(jù)編碼

應(yīng)答器報(bào)文數(shù)據(jù)生成后，通過 “應(yīng)答器報(bào)文編碼”操作自動(dòng)進(jìn)行編碼，日志區(qū)顯示編碼進(jìn)度。

編碼會(huì)生成830位的dat和txt文件、1 023位dat文件，分別進(jìn)行存儲(chǔ)，如圖5所示。

圖5 應(yīng)答器報(bào)文編碼示意Fig.5 Encoding of balise telegram

在編碼的過程中會(huì)在Log文件夾下輸出bitlog.txt、log.txt、packlog.txt文件。

1）bitlog.txt文件記錄所有應(yīng)答器編號(hào)、目前該條報(bào)文位數(shù)和該條報(bào)文允許最大位數(shù)。

2）log.txt文件記錄報(bào)文超過最大容量的應(yīng)答器編號(hào)、目前該條報(bào)文位數(shù)和該條報(bào)文允許最大位數(shù)。

3）packlog.txt文件記錄應(yīng)答器編號(hào)、目前該條報(bào)文位數(shù)、站外描述區(qū)段數(shù)量、工具已刪除區(qū)段數(shù)量。

5.2 報(bào)文數(shù)據(jù)查看

通過業(yè)務(wù)終端界面可隨時(shí)調(diào)閱管內(nèi)各應(yīng)答器報(bào)文信息，并對(duì)應(yīng)答器報(bào)文進(jìn)行解析，便于應(yīng)答器報(bào)文的查詢和管理。

5.3 應(yīng)答器報(bào)文數(shù)據(jù)校核

通過應(yīng)答器報(bào)文數(shù)據(jù)校核[9]模塊可根據(jù)需要選擇車站、線路對(duì)應(yīng)答器報(bào)文進(jìn)行報(bào)文信息、版本的校驗(yàn)和比較。

支持全路各廠家型號(hào)的應(yīng)答器報(bào)文格式?？芍饌€(gè)應(yīng)答器進(jìn)行校核，也可按車站、線路進(jìn)行批量校核。

校核結(jié)果通過直觀界面顯示一致性、差異數(shù)據(jù)通過紅色進(jìn)行標(biāo)注，同時(shí)可進(jìn)行報(bào)文數(shù)據(jù)的版本管理。

6 總結(jié)

通過基于實(shí)時(shí)參數(shù)化數(shù)據(jù)的應(yīng)答器報(bào)文智能管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了以鐵路局統(tǒng)一管理，各級(jí)電務(wù)人員“云-邊”協(xié)同進(jìn)行應(yīng)答器報(bào)文動(dòng)態(tài)運(yùn)用管理的全流程應(yīng)答器報(bào)文安全管理體系，保證了列控?cái)?shù)據(jù)運(yùn)用管理和工程實(shí)施列控關(guān)鍵數(shù)據(jù)的安全性，提高了電務(wù)核心數(shù)據(jù)管理效率，實(shí)現(xiàn)鐵路信號(hào)關(guān)鍵數(shù)據(jù)全流程周期的智慧管控。同時(shí)也為各級(jí)電務(wù)部門列控系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的管理提供了思路和方法。