列控設(shè)備動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)研究

靳 俊

列控設(shè)備動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) （以下簡(jiǎn)稱DMS）綜合運(yùn)用了監(jiān)測(cè)、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，在動(dòng)車組運(yùn)行過(guò)程中，完成列控車載設(shè)備狀態(tài)和報(bào)警信息、軌道電路信息、應(yīng)答器及報(bào)文信息、RBC報(bào)文等列控信息，及列車運(yùn)行速度、位置、司機(jī)操控情況等動(dòng)車組運(yùn)行狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)采集，并對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、處理、組包和發(fā)送，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)車組列控車載相關(guān)設(shè)備工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和報(bào)警分析。2007年開始，DMS在全路逐步推廣應(yīng)用，目前已全部安裝在上線運(yùn)行的1500多列動(dòng)車組上，覆蓋了鐵路總公司的17個(gè)鐵路局，為電務(wù)部門的列控設(shè)備應(yīng)急故障處理和維修、維護(hù)提供了技術(shù)支持手段，在動(dòng)車組運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理中發(fā)揮了重要作用。

1 現(xiàn)狀及問(wèn)題

1．DMS車載設(shè)備穩(wěn)定性和擴(kuò)展性不高。2006年，在著手DMS研發(fā)、測(cè)試和試驗(yàn)時(shí)，車載設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)是針對(duì)當(dāng)時(shí)CTCS2－200H單一類型進(jìn)行設(shè)計(jì)的，并在此基礎(chǔ)上，針對(duì)引進(jìn)的多種ATP類型接口，DMS車載設(shè)備進(jìn)行了局部改造。近幾年，按照業(yè)務(wù)需求，DMS車載設(shè)備擴(kuò)展了多種插板和軟件模塊，可以向車載工務(wù)晃車儀、車載綜合無(wú)線通信平臺(tái) （簡(jiǎn)稱CIR）、動(dòng)車組司機(jī)操控信息分析系統(tǒng) （簡(jiǎn)稱EOAS）、車輛電子標(biāo)簽等設(shè)備提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。DMS車載設(shè)備需要適應(yīng)性改造，以支持多種類型ATP設(shè)備的接口和協(xié)議解析，需要與其他專業(yè)系統(tǒng)共享、處理、分發(fā)必要的數(shù)據(jù)，這些都對(duì)DMS車載設(shè)備的運(yùn)算處理能力、擴(kuò)展空間及硬件穩(wěn)定性提出更高的要求。同時(shí)，早期設(shè)計(jì)中也未考慮關(guān)鍵板卡的冗余熱備，造成DMS車載設(shè)備運(yùn)用中設(shè)備宕機(jī)、軟件運(yùn)行占用內(nèi)存大、數(shù)據(jù)處理延遲等故障時(shí)有發(fā)生。

2．DMS誤報(bào)、漏報(bào)比較多。目前在用的DMS軟件是2011年發(fā)布的版本，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用并結(jié)合實(shí)例分析發(fā)現(xiàn)，DMS運(yùn)用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)誤報(bào)、漏報(bào)、報(bào)警不準(zhǔn)確和用戶使用不方便等問(wèn)題，原因是DMS數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)處理和報(bào)警邏輯設(shè)計(jì)不周全、相關(guān)數(shù)據(jù)綜合分析不到位。另外，隨著列控車載設(shè)備軟件的多次升級(jí)，DMS沒(méi)有及時(shí)同步升級(jí)解析部分新擴(kuò)展的數(shù)據(jù)，也造成漏報(bào)警。

3．DMS數(shù)據(jù)智能分析和統(tǒng)計(jì)分析功能比較弱。目前，鐵路局電務(wù)維護(hù)人員的日常數(shù)據(jù)查詢下載、分析和檢修維護(hù)的工作量越來(lái)越大，DMS系統(tǒng)雖存儲(chǔ)了列控設(shè)備日常運(yùn)用過(guò)程中的大量數(shù)據(jù)，但對(duì)數(shù)據(jù)的應(yīng)用僅僅局限于實(shí)時(shí)查詢、報(bào)警和回放，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的整合分析，以達(dá)到細(xì)化指導(dǎo)運(yùn)用檢修的目的。DMS軟件對(duì)數(shù)據(jù)的分析僅停留在實(shí)時(shí)分析，沒(méi)有有效地考慮數(shù)據(jù)的相互關(guān)聯(lián)性，實(shí)現(xiàn)智能分析；未能充分挖掘已積累的大量數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的有用信息，未能進(jìn)行有效的融合，實(shí)現(xiàn)專項(xiàng)統(tǒng)計(jì)、對(duì)比分析等。

4．重要的信息源采集不夠。DMS報(bào)警信息描述還不具體，故障原因指向還不準(zhǔn)確。有些非正常停車無(wú)法識(shí)別是機(jī)控還是人控觸發(fā)的；有些斷電無(wú)法識(shí)別是外部車輛供電出現(xiàn)故障，還是系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)問(wèn)題；有些報(bào)不出備份設(shè)備工作狀態(tài)等。DMS無(wú)法明確故障報(bào)警信息的原因大多是因?yàn)樾畔⒃床杉€不夠，尤其缺少進(jìn)路、列控車載設(shè)備轉(zhuǎn)換開關(guān)、主／備系工作狀態(tài)、關(guān)鍵繼電器、故障代碼、結(jié)合部和EOAS中司機(jī)操控等重要信息。

2 DMS優(yōu)化升級(jí)研究

針對(duì)以上DMS運(yùn)用中存在的問(wèn)題，結(jié)合系統(tǒng)使用人員反饋的意見(jiàn)和建議，研究提出DMS軟硬件框架優(yōu)化整改措施和方案，對(duì)DMS進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、智能化升級(jí)，并對(duì)下一步DMS發(fā)展和提高，提出思路和見(jiàn)解。

DMS系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)工作總體設(shè)想：完善DMS軟硬件設(shè)計(jì)，提高DMS車載設(shè)備穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性，增強(qiáng)DMS數(shù)據(jù)中心智能分析和統(tǒng)計(jì)水平，強(qiáng)化DMS車載和地面中心局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理，提高全網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控能力。

2．1 完善DMS車載設(shè)備設(shè)計(jì)和地面數(shù)據(jù)中心、終端軟件

2．1．1 提高DMS車載設(shè)備穩(wěn)定性

1．選用具備高運(yùn)算能力、高穩(wěn)定性和多擴(kuò)展接口的處理器，摒棄現(xiàn)有DMS車載設(shè)備的普通處理器。

2．設(shè)備的關(guān)鍵單元采用冗余方式配置，例如電源插板和CPU插板，并充分考慮板卡熱源分布和散熱均勻。

3．將設(shè)備目前的分布式多插板架構(gòu)方式調(diào)整為組合式、高集成結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)硬件上較小的空間占用和布局，既可實(shí)現(xiàn)目前系統(tǒng)的基本功能，又提高系統(tǒng)的擴(kuò)展空間和擴(kuò)展能力。

2．1．2 提高DMS軟件可用性

1．組織設(shè)備廠家對(duì)目前系統(tǒng)暴露出來(lái)的漏報(bào)、誤報(bào)等問(wèn)題，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用進(jìn)行分析，對(duì)因軟件自身處理邏輯產(chǎn)生的問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化DMS地面服務(wù)器和用戶端的軟件進(jìn)行解決。包括：部分C2線路動(dòng)車組運(yùn)行里程判斷不準(zhǔn)確；部分站內(nèi)發(fā)生的非正常停車判斷不準(zhǔn)確；列控設(shè)備近期擴(kuò)展的部分DMI文本報(bào)警信息DMS不顯示；軟件界面對(duì)部分報(bào)警信息分類不合理、不方便用戶查詢等。

2．組織DMS廠家和列控車載設(shè)備相關(guān)廠家，規(guī)范各類型ATP車載設(shè)備與DMS之間的通信接口及協(xié)議，明確電務(wù)維護(hù)人員所關(guān)注的所有DMI文本、故障代碼的含義，加入DMS實(shí)時(shí)報(bào)警信息欄，完善DMS報(bào)警信息。

3．增加信息源點(diǎn)采集，增加列控車載設(shè)備開關(guān)位置信息采集等功能，顯示列控車載設(shè)備隔離開關(guān)及冗余開關(guān)等位置，用于確定是否隔離，及哪一系處于工作狀態(tài)，方便故障定位及指導(dǎo)故障處理，增加無(wú)線通道傳輸質(zhì)量監(jiān)測(cè)，采集EOAS司機(jī)操控相關(guān)信息等。

4．在DMS軟件優(yōu)化的同時(shí)，對(duì)DMS地面設(shè)備及軟件的安全性進(jìn)行完善，包括增加防火墻、網(wǎng)閘等安全設(shè)備，加強(qiáng)數(shù)據(jù)包加密、用戶身份驗(yàn)證等安全措施，提高DMS系統(tǒng)安全性。

2．2 擴(kuò)展DMS智能分析和統(tǒng)計(jì)分析

2．2．1 實(shí)現(xiàn)應(yīng)答器報(bào)文智能分析報(bào)警功能

在既有DMS系統(tǒng)采集，并展示列控車載設(shè)備報(bào)出的應(yīng)答器丟失和鏈接不一致報(bào)警的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)答器報(bào)文內(nèi)部的ETCS－5、21、27等數(shù)據(jù)包的完全解析，增加以下功能。

1．根據(jù)應(yīng)答器報(bào)文中的鏈接關(guān)系包和［CTCS－1］包結(jié)合分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)車組進(jìn)路的預(yù)判，分析進(jìn)站應(yīng)答器報(bào)文信息的覆蓋完整性，信息不完整即報(bào)警，提醒電務(wù)人員及時(shí)解決，避免出現(xiàn)列控車載設(shè)備因應(yīng)答器信息不完整而發(fā)生的停車。

2．通過(guò)對(duì)應(yīng)答器報(bào)文的解析，獲取應(yīng)答器位置信息、分相區(qū)位置信息和線路限速等信息，并與各鐵路局提供的線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)不一致即報(bào)警。提醒電務(wù)人員及時(shí)分析，是屬于應(yīng)答器報(bào)文或安裝位置錯(cuò)誤，還是線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)未更新，并及時(shí)調(diào)整。

3．增加應(yīng)答器報(bào)文內(nèi)容發(fā)生變化時(shí)的提醒功能。系統(tǒng)通過(guò)記錄應(yīng)答器報(bào)文的歷史數(shù)據(jù)，與實(shí)時(shí)解析出的報(bào)文數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)報(bào)文發(fā)生變化即報(bào)警，可以方便電務(wù)人員對(duì)線路應(yīng)答器更換或報(bào)文更換后，及時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)驗(yàn)證。同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)應(yīng)答器日常維護(hù)工作的規(guī)范化管控。

2．2．2 完善補(bǔ)充RBC報(bào)文智能分析和運(yùn)用功能

在既有DMS系統(tǒng)對(duì)部分RBC報(bào)文解析和實(shí)時(shí)查看功能的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展RBC全部報(bào)文的解析處理，并增加以下功能。

1．在DMS用戶端軟件主功能欄，增加RBC報(bào)文功能區(qū)。除了目前圖形界面上對(duì)單個(gè)RBC報(bào)文的實(shí)時(shí)點(diǎn)擊查看功能外，增加RBC報(bào)文查詢功能 （支持按照車次、車號(hào)、時(shí)間、里程等查詢條件）、回放功能和下載功能，方便用戶日常運(yùn)用。

2．根據(jù)所解析的RBC報(bào)文數(shù)據(jù)內(nèi)容，與應(yīng)答器報(bào)文內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)共同涵蓋的信息進(jìn)行核對(duì)。同時(shí)結(jié)合部分列控系統(tǒng)內(nèi)部邏輯進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)不一致即報(bào)警。

2．2．3 實(shí)現(xiàn)各類型列控設(shè)備故障信息的統(tǒng)計(jì)分析

目前DMS可以獲取全路不同動(dòng)車組、線路、列控設(shè)備類型的相關(guān)信息，已經(jīng)形成了大數(shù)據(jù)庫(kù)。在系統(tǒng)既有實(shí)時(shí)、獨(dú)立報(bào)警的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析、統(tǒng)計(jì)分析和展示，可以為電務(wù)用戶更快捷的判斷故障原因、制定解決方案和更科學(xué)的應(yīng)急指揮提供技術(shù)支持。主要增加以下功能。

1．實(shí)現(xiàn)應(yīng)答器故障關(guān)聯(lián)分析。若不同動(dòng)車組在不同時(shí)間，運(yùn)行至同一線路，經(jīng)過(guò)同一組應(yīng)答器時(shí)，均觸發(fā)應(yīng)答器故障，DMS應(yīng)能實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)分析，并給出該應(yīng)答器組可能存在問(wèn)題的提示。若同一動(dòng)車組在運(yùn)行至不同線路時(shí)，均頻繁觸發(fā)應(yīng)答器故障，而經(jīng)過(guò)該線路的其他動(dòng)車組無(wú)異常報(bào)警，DMS應(yīng)能實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)分析，并給出該動(dòng)車組列控設(shè)備可能存在問(wèn)題的提示。

2．實(shí)現(xiàn)應(yīng)答器故障統(tǒng)計(jì)分析。DMS需支持任意時(shí)間段內(nèi)，任一應(yīng)答器的全部報(bào)警統(tǒng)計(jì)分析，并將報(bào)警數(shù)量較高的應(yīng)答器編號(hào)進(jìn)行報(bào)警，提示電務(wù)人員及時(shí)分析解決。

3．實(shí)現(xiàn)無(wú)線超時(shí)故障統(tǒng)計(jì)分析和關(guān)聯(lián)分析。DMS需支持任意時(shí)間段內(nèi)、任意線路的所有無(wú)線鏈接超時(shí)報(bào)警信息的統(tǒng)計(jì)分析。并根據(jù)報(bào)警觸發(fā)的位置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)篩選出發(fā)生無(wú)線超時(shí)報(bào)警幾率較高的里程或區(qū)間，給出報(bào)警提示，為電務(wù)人員及時(shí)篩查、判斷該位置網(wǎng)絡(luò)是否存在干擾提供數(shù)據(jù)。同時(shí)也支持通過(guò)DMS統(tǒng)計(jì)出列控車載設(shè)備慣性無(wú)線超時(shí)的動(dòng)車組車號(hào)，為電務(wù)人員及時(shí)篩查、判斷列控車載設(shè)備工作不穩(wěn)定提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

4．實(shí)現(xiàn)同一列控設(shè)備類型、不同故障類型數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。例如：目前DMS能夠獲取CTCS2－200H類型列控車載設(shè)備的 “STM信息不合理”、“DMI傳送不良”、“STM故障”、VC1故障、“應(yīng)答器故障”等報(bào)警，DMS需實(shí)現(xiàn)任意時(shí)間段內(nèi)，任一列動(dòng)車組或批量動(dòng)車組不同故障類型的觸發(fā)數(shù)量統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合動(dòng)車組運(yùn)行里程或運(yùn)行時(shí)間，計(jì)算故障率，為電務(wù)人員和列控設(shè)備廠家分析故障原因提供統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)參考。

5．實(shí)現(xiàn)不同列控車載設(shè)備類型、同一故障類型數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。為電務(wù)維護(hù)人員對(duì)本路局內(nèi)配屬不同類型的列控車載設(shè)備故障對(duì)比分析，督促設(shè)備廠家制定解決方案提供數(shù)據(jù)支撐。

6．實(shí)現(xiàn)列控車載設(shè)備故障與列控車載設(shè)備軟、硬件版本的關(guān)聯(lián)分析，為電務(wù)人員查找不同列控設(shè)備軟、硬件版本與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行故障之間的關(guān)系提供數(shù)據(jù)支撐。

2．3 強(qiáng)化DMS車載和地面中心設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控功能

2．3．1 實(shí)現(xiàn)DMS車載設(shè)備的自檢和自診斷功能

1．增加DMS與外部通信接口的監(jiān)測(cè)，及時(shí)判斷ATP、EOAS等設(shè)備工作是否處于良好狀態(tài)。

2．增加DMS車載設(shè)備自診斷監(jiān)測(cè)，定時(shí)對(duì)自身的運(yùn)行情況進(jìn)行診斷，能夠自動(dòng)無(wú)縫切換熱備板卡工作，板卡或裝置發(fā)生故障，及時(shí)通知地面維護(hù)人員進(jìn)行處理。

2．3．2 實(shí)現(xiàn)總公司DMS數(shù)據(jù)中心全網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督管理功能

實(shí)時(shí)監(jiān)督全路在線動(dòng)車組DMS車載設(shè)備運(yùn)行工作狀態(tài)，在線統(tǒng)計(jì)動(dòng)車組出庫(kù)、入庫(kù)DMS車載設(shè)備工作狀態(tài)，無(wú)故掉線、缺失及時(shí)報(bào)警，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)列控設(shè)備運(yùn)行工作里程等。同時(shí)通過(guò)鐵路辦公網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)總公司DMS數(shù)據(jù)中心對(duì)各鐵路局?jǐn)?shù)據(jù)中心的工作狀態(tài)監(jiān)控。各鐵路局?jǐn)?shù)據(jù)中心將關(guān)鍵服務(wù)器的工作狀態(tài)信息、網(wǎng)絡(luò)狀況，以及各用戶終端的上線運(yùn)行情況等信息定時(shí)發(fā)送給總公司數(shù)據(jù)中心，發(fā)現(xiàn)異常可以及時(shí)報(bào)警，提醒電務(wù)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)管人員及時(shí)處理故障，不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)用。

3 優(yōu)化升級(jí)實(shí)施建議

DMS系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)應(yīng)針對(duì)目前系統(tǒng)應(yīng)用中凸顯的問(wèn)題及現(xiàn)場(chǎng)用戶的需求進(jìn)行，新一代DMS重點(diǎn)體現(xiàn)在：進(jìn)一步提高DMS系統(tǒng)穩(wěn)定性和可用性；在DMS所獲取和累計(jì)的大數(shù)據(jù)背景下，加強(qiáng)動(dòng)車組列控設(shè)備相關(guān)報(bào)警的智能分析；實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同類型列控設(shè)備及報(bào)警信息的統(tǒng)計(jì)分析，為電務(wù)維護(hù)部門日常的列控設(shè)備維修、維護(hù)、管理提供數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)支持。

DMS系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)工作也可分步實(shí)施：

第1步，完成DMS軟件處理邏輯和安全策略的優(yōu)化，對(duì)DMS用戶端軟件進(jìn)行升級(jí)，解決目前需求最為急迫的誤報(bào)、漏報(bào)和數(shù)據(jù)缺失問(wèn)題，提高報(bào)警準(zhǔn)確性。

第2步，安排部署新版DMS車載設(shè)備樣機(jī)的研發(fā)、測(cè)試和上道試驗(yàn)工作，經(jīng)方案、試驗(yàn)和技術(shù)評(píng)審后，結(jié)合動(dòng)車組高級(jí)修逐步進(jìn)行DMS車載設(shè)備更新。

第3步，根據(jù)用戶需求規(guī)范DMS與列控車載設(shè)備、CIR、EOAS以及結(jié)合部等設(shè)備的通信標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)格式等，完成新一代DMS技術(shù)條件的制定，組織完成DMS智能分析和統(tǒng)計(jì)分析功能的軟件開發(fā)，該項(xiàng)工作受DMS車載設(shè)備更新影響不大，也可提前進(jìn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)既有DMS系統(tǒng)在運(yùn)用中存在的問(wèn)題分析，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)用戶對(duì)DMS的新需求，提出了系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)工作的研究思路、主要工作內(nèi)容和實(shí)施推進(jìn)步驟。新一代DMS實(shí)施部署后，系統(tǒng)將更加穩(wěn)定、功能更加強(qiáng)大，更貼近總公司、鐵路局、站段不同層面用戶的需求，將為電務(wù)維護(hù)人員提供更好的維修維護(hù)分析平臺(tái)，在設(shè)備的維修維護(hù)和應(yīng)急故障處理指導(dǎo)工作中發(fā)揮更大的作用。

［1］ 靳俊．列控設(shè)備動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) ［M］北京：中國(guó)鐵道出版社，2014