計算機聯鎖故障遠程診斷系統

陸志雄 上海鐵路局上海電務段

計算機聯鎖系統是鐵路行車指揮自動化控制系統的一個重要組成部分，它按照鐵路行車調度計劃在值班人員或上級自動化控制系統的操作下實現鐵路車站道岔轉轍機、信號機、軌道電路等行車設備之間的聯鎖動作，正確地、高效率地指揮列車運行，同時保障列車通過車站時的安全。

計算機聯鎖系統使用的信號設備在管理上具有一個明顯的特點，就是分散地分布在一個特定的地理范圍上（如一個地區），這給鐵路系統的設備維護管理帶來了很多困難。近年來，隨著計算機技術的飛速發展和傳感技術的日益成熟，聯鎖、信號技術也日趨成熟和完善；信號微機監測系統在保證行車安全、加強信號結合部管理、監督鐵路信號設備運用質量方面起到了重要的作用，但是對于聯鎖設備本身運行情況、故障狀態、維修情況以及基本信息并未納入監測范圍。

計算機聯鎖故障遠程診斷系統是以鐵路聯鎖信號設備為基礎，以狀態監測、故障分析為主線，對電務段、工區的設備、故障進行跟蹤分析和診斷，在各車站的監測點進行實時或定時監測，及時掌握聯鎖系統、設備基本信息、運行狀態，及早發現設備異常和故障并分析其原因，以提高維修效率、降低總體維護成本為目標的管理信息系統。

1 系統結構

計算機聯鎖故障遠程診斷系統由車站層、電務段層、系統接口、網絡通道等部分組成，網絡結構如圖1所示。

圖1 網絡結構示意圖

車站層負責數據的采集、分類和處理，由聯鎖設備的維修機和接口負責完成，所有的實時數據、文件均來自聯鎖設備的維修機；接口負責實時數據的轉發、文件的上傳；電務段部署服務器系統，服務器系統負責實時數據的存儲、文件的接收、存儲以及相關業務處理（如報警）；各車間、終端部署相應的客戶端，客戶端負責瀏覽查看所有車站的靜態信息和實時信息，包括設備基本信息、運行狀態、故障狀態以及相應的統計、分析和報表。從圖1可以看出，計算機聯鎖故障遠程診斷系統一個重要的組成部分是網絡通道。根據現有實際情況以及系統特點，采用現有的信號微機監測系統2M通道是目前最為有效、可行的解決方案。理由如下：

(1)從數據安全性上看，計算機聯鎖故障遠程診斷系統所有的數據、文件都是在聯鎖系統的維修機上產生，并通過維修機主動發送，計算機聯鎖故障遠程診斷系統只是被動接受來自聯鎖維修機的數據和文件，因此，系統本身不會對現有的聯鎖系統以及監測系統、網絡產生干擾和影響。

(2)從計算機聯鎖故障遠程診斷系統本身的設計上，和聯鎖系統交互上，是通過系統的一個接口實現，減少了對聯鎖系統的依賴性以及系統內部耦合度。系統的接口通訊采用現有應用最廣泛、安全可靠的TCP/IP協議，在傳輸過程中，通過自身具有的校驗功能，保證數據的正確性和可靠性。同時，由于監測系統數據傳輸上基本都采用監測系統的內部協議，因此計算機聯鎖故障遠程診斷系統的接口不會對數據、報文產生干擾。

(3)從數據量大小上，由于接口只監聽故障報警信息，維修機只有監測到重大的故障報警信息才會將信息轉發給計算機聯鎖故障遠程診斷系統，因此，從數據量上來看，數據大小是非常低的，一天只有幾K，甚至沒有?；胤盼募?，根據對現有開通車站的統計分析，一天24 h不間斷的形成回放壓縮文件最大容量約為2 M。根據鐵道部監測網絡技術規范要求，目前監測站機到終端（桌面）為2 M，以此速度，一個最大容量回放文件的傳輸只需數十秒鐘即可完成。尤為重要的是，只有發生故障或者報警時，才觸發文件傳輸。因此，從數據傳輸上也不會對現有的網絡通道操作堵塞、干擾。

(4)通過在上海電務段的現場試驗結果表明，采用微機監測通道完全是安全、可靠，是目前最為有效、可行的解決方案。

2 系統設計

計算機聯鎖故障遠程診斷系統主要由兩大部分組成，一是WEB應用程序，二是接口程序。WEB應用程序，主要負責實時數據的存儲、回放文件的接收、存儲以及相關業務處理（如報警、基礎數據配置等）。接口程序主要負責實時數據的轉發、存儲以及回放文件的轉發和存儲。

2.1 軟件架構

計算機聯鎖故障遠程診斷系統考慮到系統實現環境（操作系統、關系數據庫、實時數據庫、網絡體系、中間件）和應遵循標準等因素采用分層的軟件體系結構，如圖2所示。

圖2 軟件體系架構圖

2.2 接口

維修機接口有兩部分組成，一是實時數據接口，二是文件上傳接口。接口流程圖如圖3、圖4所示。

3 系統功能

計算機聯鎖故障遠程診斷系統由車站聯鎖維修機、系統接口、應用服務器、網絡通道、客戶端組成。車站維修機負責數據的采集、分類和處理，由聯鎖設備的維修機和接口負責完成，所有的實時數據、文件均來自聯鎖設備的維修機，從而保證數據的一致性和聯鎖系統的安全性；服務器系統負責數據的存儲和業務處理，客戶端負責查看、管理所有設備的靜態信息和實時信息，包括設備基本信息、運行狀態、故障狀態以及相應的統計、分析和報表。系統功能如圖5所示。

圖3 實時數據接口流程圖

圖4 文件傳輸接口流程圖

圖5 系統功能示意圖

主要功能包括：

(1)實時監測：計算機聯鎖故障遠程診斷系統可以對計算機聯鎖系統的各個組成部分和設備進行實時監測。例如：聯鎖主機、操作表示機、采集箱監測、驅動機箱監測、網絡狀況、故障信息等。

(2)故障報警：電務段相關責任人可以自動、實時獲取現場車站的報警信息，系統能自動通過聲音報警、紅閃等方式，第一時間通知到相關責任人。

(3)文件傳輸：維修機一旦偵聽到故障信息，自動生成一個故障回放文件，接口程序通過實時監測故障信息，自動觸發一個文件傳輸事件，將現場的故障相關信息（如按鈕信息、報警信息等）送到服務器系統。另外，如果當天沒有發生報警信息，接口程序根據維修機參數設定時間，定時將當天的文件上傳到文件服務器。

(4)故障診斷：系統可以通過文件接口自動、實時獲取現場維修機回放文件，并隨時查看現場維修機運行情況，從而對故障情況提供分析診斷，為電務維修人員的故障解決方案提供參考。

(5)GIS地圖導航：聯鎖故障診斷系統根據鐵路現有的行政管理組織體系，段、車間、站三層樹狀管理結構，更加方便地適應現有的維修體系和管理方式。同時，系統以GIS地圖導航方式，更加方便、快捷、準確地定位故障范圍、狀態，以便更加準確、及時地對故障進行響應、處理，整個操作方便、友好、人性化。

(6)信息共享和瀏覽：通過該系統，能夠對站場的一些靜態信息（如設備備品、維修記錄等）共享，以便電務段、車間相關責任人隨時查看各站點的基本信息。

(7)管理功能：該系統不僅能對聯鎖系統進行實時監測、故障分析，而且還能對站場的設備、備品、器材、維修記錄等進行登記、管理、統計和分析。例如設備管理、故障管理、領借管理等。

4 特點和意義

計算機聯鎖故障遠程診斷系統能實時、動態、準確、量化地反映聯鎖系統或設備的運用質量、設備狀態，及時掌握聯鎖系統、設備基本信息、運行狀態，及早發現設備異常和故障并分析其原因，以提高維修效率、降低總體維護成本。同時，通過和維修機的結合，系統具有狀態信息儲存、重放、查詢和報警功能。因此，計算機聯鎖故障遠程診斷系統是電務部門掌握聯鎖系統安全的“黑匣子”，是電務部門維修技術的重要突破，是電務設備實現“狀態檢修”的必要手段，也是信號技術向高安全、高可靠和網絡化、數字化、智能化發展的重要手段之一。

計算機聯鎖故障遠程診斷系統具有以下特點：

(1)實時性：計算機聯鎖故障遠程診斷系統和其他管理系統最大的區別是，能夠對現場聯鎖系統、設備的運行情況進行實時監測，自動報警。

(2)可靠性和安全性：鐵路系統的重要指標就是安全性。計算機聯鎖故障遠程診斷系統從兩方面來確保其安全性。①從數據流向上看，所有的實時數據都是單向流動，是通過聯鎖系統的維修機產生，并通過維修機主動發送到系統服務器，因此，數據本身是安全可靠的；②從網絡傳輸和聯鎖系統交互上看，是通過系統的一個接口實現，接口通訊采用現有應用最廣泛、安全可靠的TCP/IP協議，并且接口只通過一個固定端口傳輸數據。因此，我們在網絡管理上，只要采取相應的措施限制、監視該端口，便能有效地防止因為意外、人為的黑客攻擊或者病毒傳播，有效地保證本系統以及聯鎖系統的安全、可靠性。

(3)實用性：計算機聯鎖故障遠程診斷系統整個系統設計都是根據目前現有鐵路管理特點、維修體系而設計、開發，并且已經成功在徐州電務段徐州站、上海電務段上海站進行測試、運行。計算機聯鎖故障遠程診斷系統在徐州電務段、上海電務段的試驗、運行也證明了該系統的實用性，能夠幫助電務維修人員解決實際工作中的困難和維修難點。

(4)人性化：系統采用目前業界流行、成熟的GIS地圖導航以及WEB頁面展示作為人機交互方式，使得系統的操作更加人性、友好。

(5)先進性：計算機聯鎖故障遠程診斷系統和微機監測系統的最大區別是，計算機聯鎖故障遠程診斷系統從原有的關注站場、區間的信號設備運行質量，轉移到關注的是聯鎖系統本身運行情況、設備狀態和故障情況，這類系統在國內還是首創。

(6)擴展性：系統分為實時監測模塊、設備管理模塊、配置管理模塊。采用模塊化的設計思想，各個模塊可以根據用戶的需求自定義。系統中使用的各個基礎數據都可以根據自己需要自定義，例如根據鐵路發展的需要，用戶可以增加、修改、刪除車站的各個參數（如歸屬電務段、坐標位置等）。