CN102092407A - 一种ctcs-3级列控系统的在线监测系统 - Google Patents

一种ctcs-3级列控系统的在线监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种CTCS-3级列控系统的在线监测系统，CTCS-3级列控系统的地面子系统的RBC ISDN服务器通过IFIX接口、用网线与第一阻抗变换器相连，第一阻抗变换器通过同轴电缆接入GSM-R网络；所述在线监测系统通过三通联接器连接在地面子系统和GSM-R网络之间，用于对地面子系统的RBC的IFIX接口的数据进行实时采集，得到监测数据；并对采集得到的监测数据进行解析、记录和存储。采用本发明实施例，能够实时监测并同步显示RBC和ATP之间的无线通信数据和运行情况，同时还能够提供无线通信各层的数据解析、查询、分析和导出功能。

Description

一种CTCS-3级列控系统的在线监测系统
技术领域
本发明涉及列车控制技术领域，特别是涉及一种CTCS-3级列控系统的在线监测系统。
背景技术
随着我国高速铁路建设的飞速发展，采用CTCS-3级列控系统的线路越来越多。CTCS-3级列控系统包括车载子系统和地面子系统。该地面子系统又由若干设备组成，无线闭塞中心(RBC：Radio Block Center)是其核心设备。
RBC是一个基于信号故障安全原则的计算机控制系统，它根据辖区内闭塞分布轨道占用信息、线路数据、临时限速信息、联锁系统给出的进路状态信息等，对进入其辖区的列车提供行车许可，该行车许可再通过GSM-R无线通信系统传输给车上的列车超速防护(ATP：Automatic Train Protection)设备，同时通过GSM-R无线通信系统接收车载ATP发送的位置和列车数据等信息。该车载ATP根据行车许可信息、列车定位信息和列车的实际速度监控列车的安全运行。
无论是在线路运行前的测试阶段还是线路正式运营后，CTCS-3级列控系统总是难免会出现RBC和ATP之间发生通信故障的情况。为了能迅速准确的定位故障原因，就需要对RBC和ATP之间的无线通信情况进行监测、记录和分析。
目前已有的技术方案是在RBC设备内部记录RBC和ATP交互的应用层消息，当RBC与ATP之间的无线通信出现故障时，工作人员可以通过查看记录文件的方式来分析故障原因。
发明人通过对现有技术的研究发现，现有方式不能实时监测RBC和ATP之间的无线通信数据和运行情况，而且现有方式只能记录应用层数据，不能记录物理层、链路层、网络层、传输层、安全层的数据交互。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种CTCS-3级列控系统的在线监测系统，能够实时监测并同步显示RBC和ATP之间的无线通信数据和运行情况，同时还能够提供无线通信各层的数据解析、查询、分析和导出功能。
本发明实施例提供一种CTCS-3级列控系统的在线监测系统，所述CTCS-3级列控系统的车载子系统和地面子系统通过GSM-R网络实现通讯；
所述地面子系统的RBC ISDN服务器通过IFIX接口、用网线与第一阻抗变换器相连，所述第一阻抗变换器通过同轴电缆接入GSM-R网络；
所述在线监测系统通过三通联接器连接在所述地面子系统和GSM-R网络之间，用于对地面子系统的RBC的IFIX接口的数据进行实时采集，得到监测数据；并对采集得到的监测数据进行解析、记录和存储。
优选地，所述在线监测系统通过三通联接器连接在所述RBC ISDN服务器和第一阻抗变换器之间；
其中，所述三通联接器接在所述RBC ISDN服务器和第一阻抗变换器之间的网线上；所述在线监测系统接所述三通联接器。
优选地，所述在线监测系统包括：高阻隔离盒、采集盒、监测设备、以及监测系统服务器；
所述高阻隔离盒，接所述三通联接器，用于隔离在线监测系统和地面子系统；
所述采集盒，一端接所述高阻隔离盒，另一端接所述监测设备，用于对地面子系统的RBC的IFIX接口的数据进行实时采集，并将得到的采集信号输出至监测设备；
所述监测设备，用于将接收到的采集信号变换为采集性的监测数据，输出至监测系统服务器；
所述监测系统服务器，用于对接收到的监测数据进行解析、记录和存储。
优选地，所述三通联接器为网络三通盒。
优选地，所述网络三通盒包括：一输入端、第一输出端、第二输出端；
所述输入端接所述第一阻抗变换器；所述第一输出端接所述RBC ISDN服务器；所述第二输出端接所述高阻隔离盒。
优选地，所述在线监测系统通过三通联接器连接在所述第一阻抗变换器和GSM-R网络之间；
其中，所述三通联接器接在所述第一阻抗变换器和GSM-R网络之间的同轴电缆上；所述在线监测系统接所述三通联接器。
优选地，所述在线监测系统包括：第二阻抗变换器、采集盒、监测设备、以及监测系统服务器；
所述第二阻抗变换器，接所述三通联接器，用于防止线路的不匹配；
所述采集盒，一端接所述第二阻抗变换器，另一端接所述监测设备，用于对地面子系统的RBC的IFIX接口的数据进行实时采集，并将得到的采集信号输出至监测设备；
所述监测设备，用于将接收到的采集信号变换为采集性的监测数据，输出至监测系统服务器；
所述监测系统服务器，用于对接收到的监测数据进行解析、记录和存储。
优选地，所述三通联接器为同轴电缆三通高阻头。
优选地，所述监测系统服务器包括：监测数据采集单元和数据分析单元；
所述监测数据采集单元，用于接收所述监测设备输出的监测数据，记录监测数据的传输方向和传输时间，按照一定的格式存入原始记录文件；
所述数据分析单元，用于读入所述原始记录文件，按照ATP和RBC的通信协议对原始记录文件中保存的监测数据进行解析，显示解析结果，并以EXCEL文件形式输出。
优选地，所述监测设备为TM1000系统。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明实施例中，在线监测系统通过三通联接器连接在所述地面子系统和GSM-R网络之间，用于对地面子系统的RBC的IFIX接口的数据进行实时采集，得到监测数据。由此使得，所述在线监测系统能够从所监视的RBC和GSM-R网络之间的IFIX接口上采集得到全部的原始信令和CTCS-3级列控系统的应用数据，能够实时监测并同步显示RBC和ATP之间各层的无线通信数据和运行情况。
同时，本发明实施例所述在线监测系统能够对接收到的监测数据进行实时显示；还可以进一步为工作人员提供监测数据查询、解析结果查询、解析结果导出等功能。工作人员通过所述在线监测系统能够实时掌握地面子系统的工作状况、以及地面子系统和车载子系统之间的数据交互状况，同时能够对地面子系统和车载子系统之间交互数据进行实时查询，对二者之间的通信故障进行智能分析。
附图说明
图1为典型的CTCS-3级列控系统通讯网络示意图；
图2为图1所示CTCS-3级列控系统的IFIX接口位置示意图；
图3为本发明实施例一的CTCS-3级列控系统的在线监测系统结构图；
图4为本发明实施例一的在线监测系统的一种具体实现方式结构图；
图5为本发明实施例的网络三通盒的连接原理图；
图6为本发明实施例二的CTCS-3级列控系统的在线监测系统结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种CTCS-3级列控系统的在线监测系统，能够实时监测并同步显示RBC和ATP之间的无线通信数据和运行情况，同时还能够提供无线通信各层的数据解析、查询、分析和导出功能。
在CTCS-3级列控系统中，ATP与RBC之间通过GSM-R网络进行通信。其中，RBC通过基群速率接口(PRI：Primary rate interface)与GSM-R网络通信。RBC与ATP之间的所有的数据交换都要通过该PRI接口进行。本发明实施例所述在线监测系统的核心思想就在于：通过对PRI接口进行监测，即可从RBC端实时获取RBC发送给ATP的数据和ATP通过GSM-R网络发送给RBC的数据，用于记录并分析。
参照图1，为典型的CTCS-3级列控系统通讯网络示意图。CTCS-3级列控系统的车载子系统1和地面子系统2通过GSM-R网络3实现通讯。如图1所示，所述车载子系统1通过IGSM-R接口接入GSM-R网络3；地面子系统2通过IFIX接口接入GSM-R网络3。
所述IFIX接口指的就是地面子系统2的地面设备RBC与GSM-R网络3之间的PRI接口。该PRI接口是RBC和GSM-R网络3的移动交换中心(MSC，Mobile Switching Center)之间的基群速率接口，是以E1为物理通道上传输的业务。其中，E1是一个2M(2048Kb)的物理通道，具有32时隙，0时隙用于同步，16时隙一般作为D信道来传输信令，其他时隙用作B信道传输数据。
参照图2，为图1所示CTCS-3级列控系统的IFIX接口位置示意图。如图2所示，CTCS-3级列控系统的地面子系统2可以包括：CTCS-3的RBC应用设备21、RBC ISDN服务器22。所述地面子系统2通过第一阻抗变换器23接入GSM-R网络3。具体的，所述RBC应用设备21与RBC ISDN服务器22相连，所述RBC ISDN服务器22通过IFIX接口、用网线24与第一阻抗变换器23相连，所述第一阻抗变换器23再通过同轴电缆25接入GSM-R网络3。
参照图3，为本发明实施例一的CTCS-3级列控系统的在线监测系统结构图。所述在线监测系统4通过三通联接器41连接在所述地面子系统2和GSM-R网络3之间，用于对地面子系统2的RBC的IFIX接口的数据进行实时采集，得到监测数据，并对采集得到的监测数据进行解析、记录和存储。
实施例一中，所述在线监测系统4通过三通联接器41连接在所述RBCISDN服务器22和第一阻抗变换器23之间。具体的，所述三通联接器41连接在网线24上，所述在线监测系统4接所述三通联接器41。所述网线24用于连接RBC ISDN服务器22和第一阻抗变换器23，由此使得RBC的IFIX接口的数据，一路送至第一阻抗变换器23(称为原IFIX接口线路)、一路送至在线监测系统4(称为监测线路)。
所述在线监测系统4可以包括：高阻隔离盒42、采集盒43、监测设备44、以及监测系统服务器45。
其中，所述高阻隔离盒42，接所述三通联接器41，用于隔离在线监测系统4和地面子系统2，使得地面子系统2的工作不受在线监测系统4的影响。
具体的，所述高阻隔离盒42对所述在线监测系统4的监测线路与原IFIX接口线路之间进行隔离，使得所述在线监测系统4只能接收原IFIX接口线路上的数据信号，不能向原IFIX接口线路发送数据信号，由此避免监测信号对原IFIX接口线路上的数据信号带来干扰，以确保地面子系统2的工作不受在线监测系统4的影响。
所述采集盒43，一端接所述高阻隔离盒42，另一端接所述监测设备44，用于对地面子系统2的RBC的IFIX接口的数据进行实时采集，并将得到的采集信号输出至监测设备44。
所述监测设备44用于将接收到的采集信号变换为采集性的监测数据，输出至监测系统服务器45。
其中，本发明实施例中，所述监测设备44可以具体为TelcoBridges公司提供的TM1000系统。所述TM1000系统可以用于捕获E1/T1线路上的ISDN(Integrated Services Digital Network，综合业务数字网)信号和HDLC(High-Level Data Link Control，高级数据链路控制)帧，最大支持128路单向通道、64路双向通道。
所述监测系统服务器45用于对接收到的监测数据进行解析、记录和存储，供工作人员查询分析。
具体的，所述监测系统服务器45可以包括：监测数据采集单元和数据分析单元。
其中，所述监测数据采集单元用于从监测设备44中读取得到监测数据，并记录监测数据的传输方向和传输时间，并按照一定的格式存入原始记录文件。
所述数据分析单元用于读入所述原始记录文件，按照ATP和RBC的通信协议对原始记录文件中保存的监测数据进行解析，显示解析结果，并以EXCEL文件形式输出，供工作人员进行进一步分析。
同时，工作人员能够根据所述监测系统服务器45上存储的原始记录文件进行历史数据查询和分析。
优选地，所述监测系统服务器45还可以包括故障分析单元，用于直接根据接收到的监测数据进行故障分析判断，由此能够节省故障分析和判断的时间，提高故障分析的效率。
本发明实施例中，所述在线监测系统4通过三通联接器41连接在所述地面子系统2和GSM-R网络3之间，用于对地面子系统2的RBC的IFIX接口的数据进行实时采集，得到监测数据。由此使得，所述在线监测系统4能够从所监视的RBC和GSM-R网络3之间的IFIX接口上采集得到全部的原始信令和CTCS-3级列控系统的应用数据，能够实时监测并同步显示RBC和ATP之间各层的无线通信数据和运行情况。
其中，该在线监测系统4能够全面的监测RBC和ATP之间各层的无线通信数据，包括物理层、链路层、网络层、传输层、安全层、应用层的全部通信数据。同时，所述在线监测系统4能够全面的解析监测得到的通信数据，为分析RBC和ATP的运行情况提供了强大的数据基础。
同时，本发明实施例所述在线监测系统4能够对接收到的监测数据进行实时显示；还可以进一步为工作人员提供监测数据查询、解析结果查询、解析结果导出等功能。工作人员通过所述在线监测系统4能够实时掌握地面子系统2的工作状况、以及地面子系统2和车载子系统1之间的数据交互状况，同时能够对地面子系统2和车载子系统1之间交互数据进行实时查询，对二者之间的通信故障进行智能分析。
需要说明的是，实施例一中所述三通联接器41具体可以为网络三通盒。
参照图4，为本发明实施例一的在线监测系统的一种具体实现方式结构图。图4所示的在线监测系统4中，所述三通联接器41为网络三通盒。
所述在线监测系统4具有：三个网络三通盒411、三个高阻隔离盒421、两个采集盒431、一个TM1000441、一台监测系统服务器451。
其中，每个网络三通盒411均具有12路通道、一输入端、两个输出端。该网络三通盒411的一个输入端接所述第一阻抗变换器23，对应的第一输出端接RBC ISDN服务器22，第二输出端连接到高阻隔离盒421的一个输入端。
参照图5，为本发明实施例的网络三通盒的连接原理图。图5中，网络三通盒具有：一输入端100、第一输出端200、第二输出端300。
其中，输入端100接所述第一阻抗变换器23；第一输出端200为RBC端，用于接RBC ISDN服务器22；第二输出端300为监测端，用于接高阻隔离盒421。
如图5所示，所述网络三通盒的输入端的四个端子、第一输出端的四个端子、第二输出端的四个端子分别通过四根金属线1、2、4、5相连。由本领域公知常识可知，对于网线24，其绞制方式为1和2扭绞、4和5扭绞。因此，相应的，所述网络三通盒在印制电路板(PCB，Printed Circuit Board)布线时，金属线1和2紧贴、4和5紧贴。可以看出，通过网络三通盒连接的两条网线等同于用两根金属线将两条网线直连。
如图4所示，每个高阻隔离盒421具有16路输入、16路输出。该高阻隔离盒421的输出端均连接到一采集盒431。
每个采集盒431具有32个输入端，可以接一个或两个高阻隔离盒421的输出。各采集盒431分别通过小型计算机系统接口(SCSI，Small Computer System Interface)线与TM1000441相连。
该TM1000441通过网线与监测系统服务器451相连。
图4所示在线监测系统4具有三个网络三通盒，其最多可以同时监测64路PRI接口的通信数据。
当然，上述仅以在线监测系统4的一种具体实现方式为例进行说明，在实际应用中，所述在线监测系统4中包括的网络三通盒、高阻隔离盒、采集盒、以及TM1000的数量可以根据实际需要具体设定。
在本发明第一实施例中，所述在线监测系统4通过三通联接器41连接在所述RBC ISDN服务器22和第一阻抗变换器23之间。在本发明实施例二中，所述在线监测系统还可以通过三通联接器连接在所述第一阻抗变换器23和GSM-R网络3之间。
参照图6所示，为本发明实施例二的CTCS-3级列控系统的在线监测系统结构图。所述在线监测系统5通过三通联接器51连接在所述地面子系统2和GSM-R网络3之间，用于对地面子系统2的RBC的IFIX接口的数据进行实时采集，得到监测数据。
实施例二中，所述在线监测系统5通过三通联接器51连接在所述第一阻抗变换器23和GSM-R网络3之间。具体的，所述三通联接器51连接在同轴电缆25上，所述在线监测系统5接所述三通联接器51。所述同轴电缆25用于连接第一阻抗变换器23和GSM-R网络3，由此使得RBC的IFIX接口的数据，经第一阻抗变换器23后，一路送至GSM-R网络3(称为原IFIX接口线路)、一路送至在线监测系统5(称为监测线路)。
所述在线监测系统5可以包括：第二阻抗变换器52、采集盒53、监测设备54、以及监测系统服务器55。
其中，所述第二阻抗变换器52，接所述三通联接器51，用于防止线路的不匹配。
结合图6可知，所述三通联接器51连接在同轴电缆25上，而所述三通联接器51内部一般采用双绞线(参见图5所示的网络三通盒)连接。因此，在同轴电缆25和双绞线之间很容易产生线路不匹配的问题。所述第二阻抗变换器52就是为了解决该线路间的不匹配问题，实现线路从平衡到非平衡的转换(具体为由75欧姆的同轴电缆到100-120欧姆的双绞线之间的转换)。
所述采集盒53用于对地面子系统2的RBC的IFIX接口的数据进行实时采集，并将得到的采集信号输出至检测设备54。
所述监测设备54用于将接收到的采集信号变换为采集性的监测数据，输出至监测系统服务器55。
其中，本发明实施例中，所述监测设备54可以具体为TelcoBridges公司提供的TM1000系统。
所述监测系统服务器55用于对接收到的监测数据进行解析、记录和存储，供工作人员查询分析。
具体的，所述监测系统服务器55可以包括：监测数据采集单元和数据分析单元。其具体功能与实施例一相同，在此不再赘述。
需要说明的是，实施例二中所述三通联接器51具体可以为同轴电缆三通高阻头。
本发明实施例中，所述在线监测系统5通过三通联接器51连接在所述地面子系统2和GSM-R网络3之间，用于对地面子系统2的RBC的IFIX接口的数据进行实时采集，得到监测数据。由此使得，所述在线监测系统4能够从所监视的RBC和GSM-R网络3之间的IFIX接口上采集得到全部的原始信令和CTCS-3级列控系统的应用数据，能够实时监测并同步显示RBC和ATP之间各层的无线通信数据和运行情况。
其中，该在线监测系统5能够全面的监测RBC和ATP之间各层的无线通信数据，包括物理层、链路层、网络层、传输层、安全层、应用层的全部通信数据。同时，所述在线监测系统4能够全面的解析监测得到的通信数据，为分析RBC和ATP的运行情况提供了强大的数据基础。
同时，本发明实施例所述在线监测系统5能够对接收到的监测数据进行实时显示；还可以进一步为工作人员提供监测数据查询、解析结果查询、解析结果导出等功能。工作人员通过所述在线监测系统5能够实时掌握地面子系统2的工作状况、以及地面子系统2和车载子系统1之间的数据交互状况，同时能够对地面子系统2和车载子系统1之间交互数据进行实时查询，对二者之间的通信故障进行智能分析。
以上对本发明所提供的一种CTCS-3级列控系统的在线监测系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种CTCS-3级列控系统的在线监测系统，其特征在于，所述CTCS-3级列控系统的车载子系统和地面子系统通过GSM-R网络实现通讯；
所述地面子系统的RBC ISDN服务器通过IFIX接口、用网线与第一阻抗变换器相连，所述第一阻抗变换器通过同轴电缆接入GSM-R网络；
所述在线监测系统通过三通联接器连接在所述地面子系统和GSM-R网络之间，用于对地面子系统的RBC的IFIX接口的数据进行实时采集，得到监测数据；并对采集得到的监测数据进行解析、记录和存储。
2.根据权利要求1所述的CTCS-3级列控系统的在线监测系统，其特征在于，所述在线监测系统通过三通联接器连接在所述RBC ISDN服务器和第一阻抗变换器之间；
其中，所述三通联接器接在所述RBC ISDN服务器和第一阻抗变换器之间的网线上；所述在线监测系统接所述三通联接器。
3.根据权利要求2所述的CTCS-3级列控系统的在线监测系统，其特征在于，所述在线监测系统包括：高阻隔离盒、采集盒、监测设备、以及监测系统服务器；
所述高阻隔离盒，接所述三通联接器，用于隔离在线监测系统和地面子系统；
所述采集盒，一端接所述高阻隔离盒，另一端接所述监测设备，用于对地面子系统的RBC的IFIX接口的数据进行实时采集，并将得到的采集信号输出至监测设备；
所述监测设备，用于将接收到的采集信号变换为采集性的监测数据，输出至监测系统服务器；
所述监测系统服务器，用于对接收到的监测数据进行解析、记录和存储。
4.根据权利要求3所述的CTCS-3级列控系统的在线监测系统，其特征在于，所述三通联接器为网络三通盒。
5.根据权利要求4所述的CTCS-3级列控系统的在线监测系统，其特征在于，所述网络三通盒包括：一输入端、第一输出端、第二输出端；
所述输入端接所述第一阻抗变换器；所述第一输出端接所述RBC ISDN服务器；所述第二输出端接所述高阻隔离盒。
6.根据权利要求1所述的CTCS-3级列控系统的在线监测系统，其特征在于，所述在线监测系统通过三通联接器连接在所述第一阻抗变换器和GSM-R网络之间；
其中，所述三通联接器接在所述第一阻抗变换器和GSM-R网络之间的同轴电缆上；所述在线监测系统接所述三通联接器。
7.根据权利要求6所述的CTCS-3级列控系统的在线监测系统，其特征在于，所述在线监测系统包括：第二阻抗变换器、采集盒、监测设备、以及监测系统服务器；
所述第二阻抗变换器，接所述三通联接器，用于防止线路的不匹配；
所述采集盒，一端接所述第二阻抗变换器，另一端接所述监测设备，用于对地面子系统的RBC的IFIX接口的数据进行实时采集，并将得到的采集信号输出至监测设备；
所述监测设备，用于将接收到的采集信号变换为采集性的监测数据，输出至监测系统服务器；
所述监测系统服务器，用于对接收到的监测数据进行解析、记录和存储。
8.根据权利要求7所述的CTCS-3级列控系统的在线监测系统，其特征在于，所述三通联接器为同轴电缆三通高阻头。
9.根据权利要求3或7所述的CTCS-3级列控系统的在线监测系统，其特征在于，所述监测系统服务器包括：监测数据采集单元和数据分析单元；
所述监测数据采集单元，用于接收所述监测设备输出的监测数据，记录监测数据的传输方向和传输时间，按照一定的格式存入原始记录文件；
所述数据分析单元，用于读入所述原始记录文件，按照ATP和RBC的通信协议对原始记录文件中保存的监测数据进行解析，显示解析结果，并以EXCEL文件形式输出。
10.根据权利要求3或7所述的CTCS-3级列控系统的在线监测系统，其特征在于，所述监测设备为TM1000系统。
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