淺析寧波軌道交通3號線大容量轉(zhuǎn)儲系統(tǒng)研制

范浩彪，侯全林，倪展鵬，余俊，張燕平

（寧波市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司，浙江 寧波 315100）

在城市軌道交通系統(tǒng)的運(yùn)行工作過程中，對于列車數(shù)據(jù)下載方面的問題，傳統(tǒng)的解決工作方案是等到列車回庫之后，通過工作人員親自上車，將列車運(yùn)行中產(chǎn)生的各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)，通過便攜式儲存設(shè)備直接進(jìn)行下載和儲存。比如，使用隨身攜帶的U盤、硬盤或者是筆記本電腦等。通過上述方法來進(jìn)行數(shù)據(jù)的下載和儲存，不但消耗的時間較長同時下載速率較慢，無法充分滿足數(shù)據(jù)的高效率下載工作要求。在近幾年的發(fā)展過程中，寧波軌道交通列車在信息轉(zhuǎn)儲工作方面進(jìn)行了試點(diǎn)改進(jìn)和優(yōu)化，通過大容量轉(zhuǎn)儲系統(tǒng)的成功研制和應(yīng)用，有效解決傳統(tǒng)列車信息數(shù)據(jù)下載過程中存在的效率偏慢，以及信息傳輸穩(wěn)定性較差等多方面問題，進(jìn)一步提高列車的信息轉(zhuǎn)儲工作效率，進(jìn)而提高運(yùn)維效率。

1 大容量轉(zhuǎn)儲系統(tǒng)研制目的和工作對象

在本次系統(tǒng)研究工作中，基于現(xiàn)場視頻及數(shù)據(jù)下載的具體需求分析，根據(jù)實(shí)際情況對大容量轉(zhuǎn)儲系統(tǒng)方案進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)，作為單板和軟件設(shè)計(jì)工作的必要輸入條件，實(shí)現(xiàn)規(guī)范單板和軟件的開發(fā)。在系統(tǒng)研制工作范圍方面，主要是適用于寧波軌道交通3號線大能量轉(zhuǎn)儲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，同時規(guī)定了車載軟件的具體功能與方案、地面系統(tǒng)架構(gòu)、地面系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入以及系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)等多方面內(nèi)容。

1.1 系統(tǒng)研制工作目標(biāo)

在針對寧波軌道交通3號線車輛安裝1套地面5G傳輸硬件工作系統(tǒng)環(huán)境，并且選擇3號線2列運(yùn)營車輛進(jìn)行車載大容量轉(zhuǎn)儲系統(tǒng)的安裝與實(shí)現(xiàn)，具體分為以下幾個方面：首先，在地鐵列車回庫之后，通過列車內(nèi)部的5G天線實(shí)現(xiàn)和車庫內(nèi)部的AP進(jìn)行銜接，建立起更加穩(wěn)定的5G車地高速信息傳輸通道。其次，車載主機(jī)收集列車當(dāng)天運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各種信息數(shù)據(jù)，包含了各種事件信息記錄文件，EDRM故障信息以及車載PIS視頻文件等。在5G技術(shù)環(huán)境下可以實(shí)現(xiàn)信息的高速無線傳輸，將各種信息文件快速傳輸?shù)降孛娴慕邮掌鳟?dāng)中，地面接收器設(shè)備需要對傳輸過來的文件進(jìn)行保存，保存時間通常在90天以上。最后，對于落地的EDRM文件需要進(jìn)行進(jìn)一步解析和分析并且生成相應(yīng)的報(bào)表，有效降低檢修工作人員的信息統(tǒng)計(jì)工作量，進(jìn)一步加快地鐵運(yùn)營監(jiān)控和管理工作效率。

1.2 大容量轉(zhuǎn)儲系統(tǒng)關(guān)聯(lián)對象分析

EDRM工作模塊主要是以以太網(wǎng)記錄信息模塊，用于記錄列車運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各種事件以及相關(guān)故障信息等。PIS視頻主機(jī)主要用于存儲車載各攝像頭當(dāng)中的視頻文件，大容量轉(zhuǎn)儲主機(jī)系統(tǒng)是車載大容量存儲系統(tǒng)當(dāng)中的核心設(shè)備，主要用于收集CDRM文件PIS視頻文件，并且通過5G高速傳輸通道，將相應(yīng)的文件信息直接注入到對應(yīng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器內(nèi)部。車載天線的下行接口是2.5GE，片口接口使用的是M12連接器。通過千兆以太網(wǎng)光纜直接連接到POE前面板的網(wǎng)口當(dāng)中，和地面天線之間的有效銜接范圍水平，對其左右偏移不能超過45°，上下偏移量不能超過10°。系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)服務(wù)器主要是對列車行進(jìn)過程中產(chǎn)生的各種視頻文件以及EDRM文件進(jìn)行收集分析和使用，對面顯示終端主要是對系統(tǒng)的訪問數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集和使用。

2 大容量轉(zhuǎn)儲系統(tǒng)的使用條件

車載使用條件如表1所示。

表1 車載使用條件

2.1 車載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

車載子系統(tǒng)主要通過車載大容量轉(zhuǎn)儲主機(jī)設(shè)備和天線設(shè)備所構(gòu)成，車載大容量主機(jī)直接通過以太網(wǎng)連接到EDRM和PIS主機(jī)設(shè)備當(dāng)中，在列車當(dāng)中可以收集EDRM故障信息，運(yùn)行事件記錄信息以及相應(yīng)的PIS視頻文件信息等。

2.2 功能方案

用戶登錄在訪問經(jīng)驗(yàn)之前需要對用戶名以及密碼進(jìn)行授權(quán)之后，直接進(jìn)入到地面數(shù)據(jù)分析以及展示系統(tǒng)頁面。EDRM數(shù)據(jù)信息查詢和下載，通過查看列車當(dāng)中所有的EDRM文件信息，通過信息儲存到具體時間、列車號、功能配置進(jìn)行全面的故障篩選，通過列表的方法有效顯示出EDRM故障文件以及事件信息記錄文件。EDRM故障查詢和信息統(tǒng)計(jì)，通過查看列車當(dāng)中所有的故障記錄，通過對應(yīng)的時間列車號故障信息等級以及故障維度等信息配置，對其中的故障問題進(jìn)行分類和篩選，并且通過列表表現(xiàn)的方式對故障問題產(chǎn)生的詳情進(jìn)行直觀呈現(xiàn)，同時對其中各子系統(tǒng)的故障問題進(jìn)行全面展示，其中并不局限在每日故障的TOP5，需要對子系統(tǒng)的故障問題分布形式進(jìn)行進(jìn)一步判斷。

圖1 車載系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

3 大容量轉(zhuǎn)儲系統(tǒng)綜合分析

基于CDMA可以實(shí)現(xiàn)對列車行駛過程中的能耗和在行駛速度、司機(jī)作業(yè)故障問題等進(jìn)行全面分析和記錄。其中重點(diǎn)包含了統(tǒng)計(jì)分析線路，在不同區(qū)間范圍內(nèi)的能耗分布特點(diǎn)以及區(qū)間內(nèi)部最大功率隨時間和區(qū)間分布條件等。通過使用平臺數(shù)據(jù)可以對各供電區(qū)間的功率大小進(jìn)行準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)，并且充分結(jié)合供電區(qū)間內(nèi)部的參數(shù)配置情況，對整個列車行進(jìn)線路區(qū)間異常功能情況進(jìn)行報(bào)警。

有效統(tǒng)計(jì)和分析正線運(yùn)行過程中列車每公里所產(chǎn)生的能耗情況，進(jìn)而可以獲取列車單位每公里能耗變化趨勢，對列車線路運(yùn)行展開分析和對比，以每一天為周期有效判斷各線路列車的整體運(yùn)行工作狀態(tài)。有效統(tǒng)計(jì)不同線路段客流量的整體分布情況，通過數(shù)字化處理工作方法，有效呈現(xiàn)出個不同區(qū)段客流量的整體變化規(guī)律以及整體的分布特征，展開線路客流實(shí)時性感知，同時基于MVB數(shù)據(jù)當(dāng)中的速度信號和車輛運(yùn)行過程中的時速情況。通過使用速度利用率展開前面信息收集和處理，對列車的行駛速度設(shè)定行合理性評估，通過統(tǒng)計(jì)分析陷入不同時間段內(nèi)部列車車廂當(dāng)中的乘客分布情況，客流量大小情況等建立起線路客流分級處理工作結(jié)果曲線，并且通過圖像的方法進(jìn)行直觀展示。

4 結(jié)語

綜上所述，針對寧波軌道交通3號線列車，通過提出一套基于5G高頻率無線傳輸技術(shù)，有效實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)的快速穩(wěn)定和自動下載到大容量無線轉(zhuǎn)儲系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作方案，有效解決地鐵車輛在車載數(shù)據(jù)下載過程中需要通過人工操作耗費(fèi)大量工作時間的問題，提高了信息處理的整體效率和質(zhì)量。