一種基于應答機制的列車故障多點無線上傳方法及應用

宋揚　姜仲昊　王建強　孫文靜　張磊

摘要：本文提出了一種基于應答機制的列車故障多點無線上傳方法，能夠有效避免由于網絡環境波動及重傳次數限制造成的數據丟失，有效的保證地面服務器端故障數據統計的準確性和完整性，并闡述了所提出的方法在實際地鐵項目上的應用。

關鍵字：故障;無線上傳;蜂窩移動網絡;應答機制;地鐵;

0.引言

隨著社會快速發展，地鐵列車也在不斷發展和普及，如何更為高效、精準、實時的掌握地鐵列車健康狀態稱為近年來相對熱門的話題。故障無線上傳系統的出現為地鐵運營和維護人員對于地鐵列車安全運營維護的高效性、準確性、實時性提供了一定的便利。

傳統的故障無線上傳機制多依賴于網絡環境，即便依靠服務器反饋信息目加推故障重傳機制，也會受到重傳次數的限制，且耗費數據流量，無法有效的保證故障數據的完整性和準確性，對服務器數據解析和顯示易造成歧義和缺失。

本文提出一種基于應答機制的故障多點無線上傳方法，能夠有效的避免由于網絡環境的限制造成的重傳故障數據丟失或失敗，并描述了所提出方法在實際地鐵項目上的成功應用情況。

1.工作原理

1.1?故障存儲原理

列車故障數據無線上傳主要源推送設備為具有故障診斷與存儲列車數據記錄儀。故障診斷多采用觸發式機制，即存在故障觸發或解除時，對規定內存區域進行整體存儲一次，存儲形式為滾動式FIFO（先進先出），存儲至故障記錄文件中。

1.2?故障無線上傳原理

故障無線上傳主要集成在車地無線傳輸系統中，由車載設備進行篩選和推送，通過專用的傳輸通道將數據報推送至地面服務器。故障數據包由車載數據記錄儀組包，推送至具有WIFI/移動蜂窩數據功能的車載無線主機，通過車載天線傳送至公網，由具有Internet訪問功能的地面服務器接收并解析和存儲并形成統計圖表。如下圖為原理示意：

1.3 傳統故障無線上傳機制

當任意故障存在觸發或解除條件，數據記錄儀將所有故障內容放入故障包的數據區進行統一上傳;當受到收發雙端網絡環境網絡不穩定、信號強度不夠等復雜工況影響時，啟動故障信息重傳機制，即地面服務器接收到有效故障數據包，反饋對應接收數據包的幀序列號至車載數據記錄儀，數據記錄儀收到反饋后認為故障傳送成功，否則在規定時間內未收到反饋則認為故障傳送失敗，開啟重傳機制。但傳統故障無線上傳數據包內容較多，不僅占用資源，耗費流量，重傳也會受到次數的限制，導致地面端接收的故障信息不完整，影響地面對故障顯示信息及統計信息的完整性。

1.4 故障多點無線上傳機制

為了實現故障數據完整的上傳至地面服務器，保證數據在地面服務器有效接收故障信息并在存儲前不丟失，車載數據記錄儀設備采用故障數據文件緩存機制。當故障觸發或解除時，按單條故障觸發、解除順序逐條存入緩存文件，緩存文件同時作為數據發送隊列控制數據發送。當車載設備發送單條故障數據并接收到地面有效反饋時，則進行下一條數據的發送，否則將重復發送。

由于緩存文件為硬盤存儲數據，區別于內存緩存機制，作為車載設備掉電保持功能的載體，對緩存文件實施掉電保存機制，即使在無線上傳作業未完成期間出現掉電、卡死或通信中斷等，當前觸發或解除的故障信息均能完整的保存在緩存文件中，設備或通信恢復后，故障無線上傳作業會正常進行，保證任何情況下的數據完整性。同時，故障上傳條件和車輛的故障故障記錄條件存在重疊，可在既有的故障記錄基礎上增加故障多點記錄的功能機制，進一步的節省了系統運用資源，提高了系統的使用效率。多點存儲和上傳機制使得故障信息分散化，即僅對存在觸發或解除的故障篩選后進行上傳，正常或重傳工況下避免了大篇幅故障的集中性堆積和反復推送，減少了流量資源浪費，能夠有效的減輕地面服務器的處理壓力。

2.系統應用

所提出的一種基于應答機制的列車故障多點無線上傳方法已經成功應用于北京地鐵6號線西延線車地無線傳輸系統及蘭州地鐵1號線車地無線傳輸系統。如下圖為所提出機制在蘭州地鐵1號線應用后某月內的故障數據統計情況：

該方法能夠穩定、準確、有效的應用，保證了數據的完整，為現場車輛的應用提供了完整的故障統計數據和準確的故障報警提示。

4.總結

所提出的一種基于應答機制的列車故障多點無線上傳方法能夠有效的保證故障上傳數據的完整性，提高設備使用效率，節省資源空間，減少因上傳機制的缺陷、網絡波動及設備異常造成的成本浪費，并在實際地鐵車輛上能夠穩定、有效的應用。

參考文獻

[1] 張立琛.出口南非內燃機車車地無線通信系統[J].鐵道機車與動車，2018.（8）：15-16.

[2]王建新，楊世鳳，史永江，等.遠程監控技術的發展現狀和趨勢[J].國外電子測量技術，2005（4）.