基于5G 應(yīng)用的HXD2B 型機(jī)車智能運(yùn)維平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳闖，于健，王銘，王超，陳廣泰，姜正

（中車大連機(jī)車研究所有限公司，遼寧大連 116022）

目前，針對(duì)HXD2B型機(jī)車的數(shù)據(jù)整備工作，機(jī)務(wù)段采用的普遍做法是待機(jī)車入庫(kù)回段后，由數(shù)據(jù)分析人員上車，將機(jī)車上的列車控制與監(jiān)視系統(tǒng)TCMS（Train Control and Management System）數(shù)據(jù)、機(jī)車車載安全防護(hù)系統(tǒng)（6A）數(shù)據(jù)和軸報(bào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)到便攜式存儲(chǔ)介質(zhì)（U 盤、硬盤、筆記本電腦）中，文獻(xiàn)［1］中指出了這種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)方式往往需要多位專人維護(hù)U 盤發(fā)放，且轉(zhuǎn)儲(chǔ)效率低，不僅增加司機(jī)工作流程與工作量，而且頻繁插拔U盤，會(huì)造成設(shè)備損壞、數(shù)據(jù)丟失以及感染病毒等風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)由于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)的工作量較大，轉(zhuǎn)儲(chǔ)后的數(shù)據(jù)獨(dú)立于各個(gè)轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件，無(wú)法進(jìn)行連續(xù)分析和趨勢(shì)判斷，各數(shù)據(jù)文件相對(duì)獨(dú)立缺乏關(guān)聯(lián)關(guān)系，無(wú)法快速找出危害性高的關(guān)鍵故障和趨勢(shì)，更無(wú)法做到機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，也會(huì)影響管理人員分析的積極性。近年來(lái)，CMD 系統(tǒng)（中國(guó)機(jī)車遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)）在各路局機(jī)務(wù)段推廣應(yīng)用，無(wú)線下載是 CMD 系統(tǒng)一大亮點(diǎn)功能，但其使用的僅是通用的WLAN 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)下載，無(wú)法滿足大容量數(shù)據(jù)下載需求［2-3］。

文中利用已掌握的HXD2B型機(jī)車TCMS 數(shù)據(jù)解析技術(shù)，自主研制了基于WorldFIP 網(wǎng)絡(luò)的車載數(shù)據(jù)采集傳輸裝置，實(shí)時(shí)獲取機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)和消息事件數(shù)據(jù)，結(jié)合車載CMD 數(shù)據(jù)通信協(xié)議，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)儲(chǔ)機(jī)車走行部監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)，利用先進(jìn)的4G APN 無(wú)線通信、5G 定點(diǎn)轉(zhuǎn)儲(chǔ)技術(shù)和數(shù)據(jù)云系統(tǒng)技術(shù)，建立了一套基于5G 應(yīng)用技術(shù)的HXD2B型機(jī)車智能運(yùn)維系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)車運(yùn)維檢修過程的多源數(shù)據(jù)融合的高速下載。文獻(xiàn)［4］中提出了在城軌地鐵信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行智能運(yùn)維設(shè)計(jì)，為本系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)提供了借鑒的參考。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

HXD2B型機(jī)車智能運(yùn)維系統(tǒng)主要包括車載數(shù)據(jù)采集裝置（以下簡(jiǎn)稱DAS 裝置）、車載5G 智能網(wǎng)關(guān)、專用車載天線、聲光報(bào)警裝置等，以及地面配套實(shí)施的由光纖連接的多個(gè)定點(diǎn)5G 基站、服務(wù)器機(jī)房及部署在應(yīng)用服務(wù)上的機(jī)車智能運(yùn)維系統(tǒng)軟件。文獻(xiàn)［5］提出了針對(duì)快捷貨運(yùn)列車一體化智能運(yùn)維監(jiān)測(cè)平臺(tái)建設(shè)，基于無(wú)線Mesh 多跳網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建；文獻(xiàn)［6-7］提出了針對(duì)城軌車輛的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)，并采用了4G APN 技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本系統(tǒng)結(jié)合了4G APN 安全傳輸技術(shù)和5G定點(diǎn)轉(zhuǎn)儲(chǔ)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了大鐵路貨運(yùn)機(jī)車的遠(yuǎn)程智能運(yùn)維監(jiān)測(cè)應(yīng)用。

當(dāng)機(jī)車在途運(yùn)行時(shí)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)基于4G APN 移動(dòng)專網(wǎng)從車載端向?qū)崟r(shí)通信服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，基于Http 通信協(xié)議，實(shí)時(shí)通信服務(wù)器服務(wù)調(diào)用路局互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)Web Service 接口服務(wù)，將車載數(shù)據(jù)傳輸至局級(jí)鐵路專網(wǎng)，完成車載端與地面機(jī)車智能運(yùn)維系統(tǒng)間的信息雙向交互，進(jìn)一步保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃矫苄约鞍踩浴?/p>

當(dāng)機(jī)車入段整備時(shí)，通過建立在整備場(chǎng)的5G基站，將TCMS 事件記錄文件、走行部監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)文件及6A 視頻根據(jù)預(yù)先設(shè)置的規(guī)則自動(dòng)無(wú)線高速下載到地面，實(shí)現(xiàn)車載設(shè)備記錄文件的集中轉(zhuǎn)儲(chǔ)。系統(tǒng)總體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1 所示。系統(tǒng)主要由車載子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)和控制中心運(yùn)維子系統(tǒng)3 部分組成。

圖1 系統(tǒng)總體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1.2 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的建立

網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)包括控制中心—專用5G 基站的有線網(wǎng)絡(luò)、車—地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)2 個(gè)部分。車—地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)又分為5G 定點(diǎn)入段無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和4G APN 接入的在途車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)。

控制中心—專用5G 基站的有線網(wǎng)絡(luò)利用光纜通道和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)搭建，構(gòu)建5G 基站至控制中心的高速光纖通道。

5G 定點(diǎn)入段無(wú)線網(wǎng)絡(luò)由車載設(shè)備5G 模塊和地面5G 基站構(gòu)成。車地?zé)o線網(wǎng)作為有線網(wǎng)的延伸，提供地面與列車的通信。車地?zé)o線通信采用專用5G 技術(shù)，頻率采用免授權(quán)的57～64 GHz 范圍進(jìn)行數(shù)據(jù)通信［8］。由于5G 定點(diǎn)基站的方向性，不支持360°，最大傳輸速率為1.5 Gbps，在準(zhǔn)靜止（停止或5 km/h 以下）條件下，傳輸距離為300 m，覆蓋角度為90°，同時(shí)考慮到機(jī)車出入庫(kù)的方向不確定等原因，因此在整備場(chǎng)進(jìn)出入股道兩端各安裝一套5G 定點(diǎn)基站設(shè)備，文獻(xiàn)［9］中提供了大容量無(wú)線轉(zhuǎn)儲(chǔ)系統(tǒng)能很好地實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)的高速、穩(wěn)定傳輸，解決大容量車載數(shù)據(jù)傳輸速率慢、耗時(shí)長(zhǎng)的問題。

在途車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)通過租用移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商APN專線及流量池，申請(qǐng)專用接入點(diǎn)，基于MSTP 專線+GRE 隧道方式，實(shí)現(xiàn)了在機(jī)務(wù)段的專用APN 網(wǎng)絡(luò)接入，用于保證在途機(jī)車實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)及故障點(diǎn)播數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

1.3 控制中心運(yùn)維子系統(tǒng)的建立

考慮到本系統(tǒng)將會(huì)覆蓋所有HXD2B型服役機(jī)車，長(zhǎng)期跟蹤監(jiān)測(cè)將會(huì)采集到大量運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及事件記錄數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)具有增加速度快、價(jià)值密度低等特征，處理這些龐大的數(shù)據(jù)并挖掘出能反映機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)的模型與特征，利用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方法在數(shù)據(jù)處理能力和速度上很難滿足需要，基于此，地面機(jī)車智能運(yùn)維系統(tǒng)采用了基于云計(jì)算的Hadoop 系統(tǒng)架構(gòu)。即通過Kafka 消息中間件接收車載DAS 裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)，并由分布式文件系統(tǒng)HDFS（Hadoop Distributed File System）實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的持久化存儲(chǔ)，并將需要處理的數(shù)據(jù)提取到數(shù)據(jù)分析處理模塊，供上層應(yīng)用進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。文獻(xiàn)［10-12］中也提出了采用Hadoop 大數(shù)據(jù)HDFS 文件系統(tǒng)搭建開源分布式計(jì)算平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大數(shù)據(jù)的穩(wěn)定、高效處理，是可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析系統(tǒng)。

地面機(jī)車智能運(yùn)維系統(tǒng)接收來(lái)自DAS 裝置的機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)故障數(shù)據(jù)及點(diǎn)播數(shù)據(jù)等，進(jìn)行解析、清洗、存儲(chǔ)之后，基于已構(gòu)建的專家診斷算法模型對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)從整車TCMS 到關(guān)鍵零部件的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與健康管理。同時(shí)，通過大數(shù)據(jù)分析對(duì)非實(shí)時(shí)的事件記錄數(shù)據(jù)、軸報(bào)數(shù)據(jù)及6A 視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行知識(shí)挖掘，作為優(yōu)化專家診斷算法模型的依據(jù)。地面機(jī)車智能運(yùn)維系統(tǒng)包括運(yùn)行監(jiān)測(cè)、行車指導(dǎo)、文件解析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等可視化展示及決策支持等，能夠及時(shí)實(shí)現(xiàn)與運(yùn)用管理層面的信息交互，將系統(tǒng)的分析結(jié)果反饋給車載DAS 裝置，同時(shí)指導(dǎo)機(jī)車的檢修運(yùn)用。

2 車載硬件設(shè)計(jì)及組成

DAS 裝置采用2 路冗余的WorldFIP 網(wǎng)卡與機(jī)車總線連接，由消息事件數(shù)據(jù)采集單元和運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集單元組成，采集總線上32 個(gè)端口的機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時(shí)故障等TCMS 數(shù)據(jù)，以及實(shí)時(shí)監(jiān)聽總線上的機(jī)車消息數(shù)據(jù)并進(jìn)行記錄，封裝成事件記錄原始文件、篩選后的過程記錄文件、行車記錄文件和數(shù)據(jù)點(diǎn)播記錄文件。DAS 裝置通過以太網(wǎng)接口與機(jī)車6A 系統(tǒng)連接，由軸報(bào)和視頻記錄單元組成，按照指定時(shí)長(zhǎng)，周期性轉(zhuǎn)儲(chǔ)6A 系統(tǒng)中的軸報(bào)數(shù)據(jù)文件及多路視頻文件。以上獲取的6 類數(shù)據(jù)記錄文件通過基于WorldFIP 協(xié)議的數(shù)據(jù)打包單元轉(zhuǎn)儲(chǔ)至車載5G 智能網(wǎng)關(guān)，DAS 裝置作為FTP客戶端，車載5G 智能網(wǎng)關(guān)作為FTP 服務(wù)器。在機(jī)車入庫(kù)后，車載5G 智能網(wǎng)關(guān)自動(dòng)連接整備場(chǎng)5G 基站，將記錄文件打包傳輸至地面機(jī)車智能運(yùn)維平臺(tái)。

當(dāng)機(jī)車在途運(yùn)行工況下，DAS 裝置將采集的機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)、故障數(shù)據(jù)及故障發(fā)生時(shí)刻的記錄文件通過車載4G 模組遠(yuǎn)程傳輸至地面機(jī)車智能運(yùn)維平臺(tái)，并同時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有超過設(shè)定閾值的信息進(jìn)行聲光報(bào)警，如機(jī)車出現(xiàn)打風(fēng)不止，總風(fēng)缸壓力超過1 000 kPa時(shí)，則觸發(fā)報(bào)警裝置，駕駛員第一時(shí)間將扳鍵開關(guān)扳回?cái)嚅_位，停止打風(fēng)。此外，可通過車載4G 模組實(shí)現(xiàn)機(jī)車配置的遠(yuǎn)程更新操作。裝置組成如圖2 所示。

圖2 機(jī)車數(shù)據(jù)采集裝置組成

3 數(shù)據(jù)封裝機(jī)制

3.1 機(jī)車消息數(shù)據(jù)封裝機(jī)制

3.1.1 機(jī)車消息數(shù)據(jù)

WorldFIP 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是在原有通信技術(shù)的基礎(chǔ)上根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及用戶的要求所制定，其中包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。文獻(xiàn)［13-14］提供了WorldFIP 現(xiàn)場(chǎng)總線接口單元機(jī)理，數(shù)據(jù)鏈路層提供了關(guān)注多個(gè)特征變量和消息數(shù)據(jù)的交換傳輸服務(wù)，這些交換可以下述方式發(fā)生：

（1）周期性。在系統(tǒng)配置了對(duì)象名字并設(shè)置了周期后，這些特征變量或消息數(shù)據(jù)的交換自動(dòng)發(fā)生而無(wú)需用戶請(qǐng)求。

（2）事件性。在用戶明確的請(qǐng)求下，將在總線上產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)變量、一條或多條消息的傳遞。

由于消息數(shù)據(jù)在一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)交互，是以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的方式發(fā)生，因此每一條消息都包含發(fā)送的實(shí)體地址和接收的實(shí)體地址。這些地址以24 位編碼，指出了網(wǎng)段及網(wǎng)段內(nèi)站點(diǎn)的地址，封裝在消息數(shù)據(jù)頭部。消息報(bào)文格式如圖3 所示。

圖3 消息數(shù)據(jù)幀格式

消息數(shù)據(jù)報(bào)文的封裝包含數(shù)據(jù)幀起始序列（2字節(jié)）、控制序列（1 字節(jié)）、目的地址（3 字節(jié)）、源地址（3 字節(jié)）、消息數(shù)據(jù)區(qū)（最大256 字節(jié)）、幀校驗(yàn)序列（2 字節(jié)）和幀結(jié)束序列（1 字節(jié)）。其中控制序列標(biāo)記1 位指示該消息是否為有確認(rèn)還是無(wú)確認(rèn)消息。FIP 網(wǎng)絡(luò)為所有掛載在FIP 總線上的機(jī)車設(shè)備分配了邏輯端口地址，即目的地址及源地址，通過對(duì)消息源地址、目的地址的封裝，可以實(shí)現(xiàn)車上設(shè)備間消息數(shù)據(jù)的傳遞。

3.1.2 消息數(shù)據(jù)封裝算法

封裝的消息數(shù)據(jù)主要包括機(jī)車號(hào)、設(shè)備版本、設(shè)備名稱、日期時(shí)間、發(fā)生次數(shù)、故障代碼及對(duì)應(yīng)的多個(gè)Context 特征變量編號(hào)，涵蓋了MPU、RIOM（Remote Input Output Module）、ACU 及TCU（Traction Control Unit）4 大種類14 個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)消息數(shù)據(jù)的采集與解析，以及FIP 網(wǎng)絡(luò)上32 個(gè)邏輯端口周期性數(shù)據(jù)的采集與解析。具體消息數(shù)據(jù)封裝算法流程如圖4 所示。

圖4 消息數(shù)據(jù)封裝算法流程

創(chuàng)建3 個(gè)線程，用于FIP 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新、消息數(shù)據(jù)流獲取及消息數(shù)據(jù)的解析存儲(chǔ)。定義port-DataQueue 邏輯端口隊(duì)列及msgDataQueue 消息數(shù)據(jù)隊(duì)列，做為pFipDevHandle.FipStart（NULL，&port-DataQueue，NULL，&msgDataQueue）方法的實(shí)例化對(duì)象參數(shù)，新建pthread_create（&Thread_ID，NULL，MAIN_FIP_UPDATE，NULL）的FIP 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新線程，實(shí)時(shí)采集機(jī)車數(shù)據(jù)，同時(shí)新建pthread_create（&pth_msgrecv，NULL，msgRecvProcess，NULL）消息數(shù)據(jù)流獲取線程和pthread_create（&pid_l，NULL，msgAnalysisProcess，NULL）消息數(shù)據(jù)解析存儲(chǔ)線程，完成消息數(shù)據(jù)封裝算法的實(shí)現(xiàn)。

3.2 軸報(bào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)機(jī)制

軸報(bào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在6A 系統(tǒng)中的AT1 板卡中，需要建立與AT1 板卡的TCP 連接。一旦連接建立，就給AT1 板卡發(fā)送查詢打包進(jìn)度報(bào)文。AT1 板卡接收到第1 個(gè)查詢打包進(jìn)度報(bào)文后，將啟動(dòng)數(shù)據(jù)打包過程，并立即回復(fù)查詢打包進(jìn)度報(bào)文。

DAS 裝置通過以太網(wǎng)接口與車載6A 系統(tǒng)連接，機(jī)車軸報(bào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在6A 系統(tǒng)的AT1 板卡中，因此，需要建立與AT1 板卡的TCP 連接。當(dāng)連接成功建立，就給AT1 板卡發(fā)送8 個(gè)字節(jié)的查詢打包進(jìn)度報(bào)文。AT1 接收到第1 個(gè)查詢打包進(jìn)度報(bào)文后，將啟動(dòng)數(shù)據(jù)打包過程，并立即回復(fù)查詢打包進(jìn)度報(bào)文，循環(huán)每秒進(jìn)行一次交互。

當(dāng)打包進(jìn)度完成，DAS 發(fā)送1 007 個(gè)字節(jié)的查詢打包名稱報(bào)文給AT1 板卡，AT1 在接收到此報(bào)文后，會(huì)將數(shù)據(jù)包的相關(guān)名稱信息通過查詢打包名稱報(bào)文回復(fù)給DAS 裝置。

此時(shí)，DAS 裝置已經(jīng)知道有哪些數(shù)據(jù)包可以下載，并發(fā)送單個(gè)文件下載的115 個(gè)字節(jié)的查詢打包數(shù)據(jù)報(bào)文給AT1 板卡，AT1 接收到此報(bào)文，將根據(jù)報(bào)文中的數(shù)據(jù)包信息打開指定文件，并將其中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)通過TCP 連接發(fā)送給DAS 裝置，DAS 裝置可以根據(jù)數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度確定是否已經(jīng)完成當(dāng)前數(shù)據(jù)包文件的二進(jìn)制數(shù)據(jù)接收。

一旦DAS 裝置接收完當(dāng)前數(shù)據(jù)包文件的二進(jìn)制數(shù)據(jù)后，將給AT1 板卡發(fā)送139 個(gè)字節(jié)的文件校驗(yàn)碼報(bào)文，AT1 板卡接收到此報(bào)文后將立即回復(fù)文件校驗(yàn)碼報(bào)文。DAS 裝置可以通過文件校驗(yàn)碼報(bào)文中的MD5 碼對(duì)接收到的文件進(jìn)行校驗(yàn)。檢驗(yàn)成功，DAS 裝置可以使用相同的方式循環(huán)獲取下一個(gè)數(shù)據(jù)包的文件數(shù)據(jù)，直到所有文件都下載完成。

DAS 裝置在完成所有數(shù)據(jù)包下載后，發(fā)送7 個(gè)字節(jié)的接收數(shù)據(jù)成功報(bào)文，然后主動(dòng)關(guān)閉TCP 連接，此時(shí)數(shù)據(jù)包下載業(yè)務(wù)完成。具體通信過程如圖5 所示。

圖5 走行部監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)下載通信過程

3.3 視頻數(shù)據(jù)獲取機(jī)制

目前基于視頻數(shù)據(jù)的獲取，可通過2 種方式獲?。阂环N方式利用外部USB 接口通過動(dòng)態(tài)生成License 授權(quán)文件獲取；另一種方式是基于CMD的6A 系統(tǒng)視頻通信接口規(guī)范實(shí)現(xiàn)。

第一種方式需要與作業(yè)司機(jī)共用同一USB 接口，采集裝置與車載6A 系統(tǒng)的AV3 板卡通過USB串口線進(jìn)行外掛連接，但由于6A 系統(tǒng)對(duì)外提供的USB 接口同時(shí)只能支持單個(gè)設(shè)備的插入，當(dāng)機(jī)車在途運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)儲(chǔ)U 盤一直插在6A 設(shè)備上轉(zhuǎn)存視頻，此時(shí)，這種方式無(wú)法獲取視頻數(shù)據(jù)。

因此，本系統(tǒng)采用基于CMD的通信接口規(guī)范實(shí)現(xiàn)?；谝蕴W(wǎng)通信方式與6A 連接，通過實(shí)時(shí)請(qǐng)求指令實(shí)現(xiàn)對(duì)6A 系統(tǒng)視頻的采集和轉(zhuǎn)儲(chǔ)，且不與對(duì)外提供的USB 接口轉(zhuǎn)存視頻產(chǎn)生沖突。當(dāng)從請(qǐng)求實(shí)時(shí)視頻流的回調(diào)函數(shù)中獲取到多路視頻流后，通過建立多個(gè)通道的文件存儲(chǔ)隊(duì)列，文件存儲(chǔ)隊(duì)列采用先進(jìn)先出機(jī)制，從整點(diǎn)算起，每隔15 min，自動(dòng)生成每通道新的視頻存儲(chǔ)文件。當(dāng)機(jī)車回段入庫(kù)，通過5G 轉(zhuǎn)存模塊，自動(dòng)下載到地面機(jī)車智能運(yùn)維平臺(tái)。平臺(tái)應(yīng)用界面如圖6 所示。

圖6 平臺(tái)應(yīng)用界面

4 裝車驗(yàn)證

通過在機(jī)務(wù)段多次驗(yàn)證及最終方案確定，在2臺(tái)HXD2B型機(jī)車上安裝了車載設(shè)備，并在一樓地勤辦公室安裝了地面機(jī)車智能運(yùn)維系統(tǒng)，對(duì)長(zhǎng)度約300 m的洗車區(qū)股道進(jìn)出兩端各安裝1 套5G 基站接收設(shè)備進(jìn)行了實(shí)測(cè)。

經(jīng)過一年多在實(shí)驗(yàn)室和機(jī)務(wù)段現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，由車載設(shè)備和地面專用 5G 基站設(shè)備構(gòu)建的5G 無(wú)線高速傳輸空中通道搭建完成，在信號(hào)覆蓋較好的區(qū)域，成功驗(yàn)證了靜態(tài)速率能達(dá)到 1.5 Gbps，與實(shí)驗(yàn)室測(cè)試數(shù)據(jù)基本相同。

此外，試驗(yàn)了車載設(shè)備在移動(dòng)情況下傳輸。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，機(jī)車回段進(jìn)入洗車區(qū)后，車載TCMS事件記錄文件和軸報(bào)數(shù)據(jù)文件下載實(shí)現(xiàn)秒傳。依照機(jī)務(wù)段轉(zhuǎn)儲(chǔ)要求，目前視頻文件主要下載機(jī)車往返一趟后的2 路行車和2 路司機(jī)室共計(jì)4 路視頻數(shù)據(jù)內(nèi)容，4 路視頻文件累計(jì)大小為20 G 左右。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)多次驗(yàn)證，20 G 視頻容量下載時(shí)長(zhǎng)約為145 s，平均下載速率接近1.1 Gbps。

5 結(jié)論

利用5G 定點(diǎn)車地?zé)o線轉(zhuǎn)儲(chǔ)技術(shù)建立的HXD2B型機(jī)車智能運(yùn)維系統(tǒng)開發(fā)完成并投入試運(yùn)行，初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)HXD2B型機(jī)車WorldFIP 總線數(shù)據(jù)的獲取和多源數(shù)據(jù)記錄文件的快速下載、分析和處理，具備了實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)測(cè)、行車故障指導(dǎo)、記錄文件分析及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，改變了以往車載數(shù)據(jù)必須人工手動(dòng)轉(zhuǎn)儲(chǔ)的現(xiàn)狀，進(jìn)一步挖掘出數(shù)據(jù)的內(nèi)部運(yùn)營(yíng)價(jià)值，將會(huì)改變傳統(tǒng)機(jī)車車輛整備運(yùn)維模式，進(jìn)而會(huì)給軌道交通行業(yè)大數(shù)據(jù)分析、智能檢修、應(yīng)急指揮等提供無(wú)限可能。