CN103530141A - 一种车载数据更新方法及车载数据更新系统 - Google Patents

Abstract

一种车载数据更新方法，PC机获取列车运行的铁路基础数据，并将铁路基础数据进行格式转换得到数据文件，然后将数据文件写入在线编程器中，在线编程器将数据文件更新至监控记录插件中；所述的监控记录插件位于列车运行监控装置中，所述的监控记录插件接收传送来的数据文件，并将数据文件传送给列车运行监控装置。采用上述技术方案的本发明，在列车监控装置中设置监控记录插件，另外采用在线编程器作为中间媒介将列车的车载数据更新至监控记录插件中，这样，避免了对EPROM的擦除，可简单方便地实现车载数据的更新。

Description

一种车载数据更新方法及车载数据更新系统

技术领域

本发明涉及一种列车更新地面数据的方法。

背景技术

列车运行监控装置（LKJ）是中国列车运行控制系统的重要组成部分，是用于防止列车冒进信号、运行超速事故和辅助机车司机（含动车组司机）提高操纵能力的重要行车安全设备。LKJ车载数据是LKJ控制功能实现的基础和运行分析的依据。LKJ车载数据的准确性是监控列车安全运行的前提和保障。因此，对LKJ车载数据更新过程的可靠性、安全性具有很高的要求。

如图1所示，目前，LKJ将车载数据存放在监控记录插件的EPROM中，当车载数据发生变化时，用户需要先将主处理器单元拆除，然后将每台机车上列车运行监控装置的EPROM从设备中取出并拿到地面擦写，重新编程后的EPROM换到车上以进行数据更新。由此带来了数据更新过程复杂的问题，同时，由于紫外线擦除的EPROM使用次数非常有限，也带来了更新成本高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种方便、安全的车载数据更新方法，并提供实施该方法所需要的车载数据更新系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种车载数据更新方法，PC机获取列车运行的铁路基础数据，并将铁路基础数据进行格式转换得到数据文件，然后将数据文件写入在线编程器中，在线编程器将数据文件更新至监控记录插件中；所述的监控记录插件位于列车运行监控装置中，所述的监控记录插件接收传送来的数据文件，并将数据文件传送给列车运行监控装置。

在PC机将数据文件写入在线编程器时，在在线编程器中为写入的数据文件生成一个身份识别验证文件，所述的身份识别验证文件中记录有数据文件的创建时间、修改时间和数据文件的原始文件名；在线编程器对监控记录插件进行数据更新时，监控记录插件首先对在线编程器中的身份识别验证文件进行合法验证，经验证合法后，在线编程器向待更新设备进行数据更新。

利用PC机向在线编程器写入数据文件之前，首先校验在线编程器的合法性。

对写入的数据文件内容和生成的身份识别验证文件均进行加密和校验处理。

所述的校验处理包括CRC校验处理和回读处理，所述的回读处理是指在线编程器写入数据文件成功后，将写入的数据文件与计算机上的文件进行比对校验。

车载数据更新系统，它包括：PC机获取列车运行的铁路基础数据，并将铁路基础数据进行格式转换得到数据文件，最后将数据文件写入在线编程器；在线编程器将数据文件更新至监控记录插件中；监控记录插件将数据文件传送给列车运行监控装置。

所述的在线编程器包括主控制器和两片FLASH存储器；所述的主控制器与两片FLASH存储器之间通过片选信号线、控制总线和I/O总线连接；所述的主控制器通过USB接口连接监控记录插件。

所述的主控制器通过MCU调试接口连接状态指示灯。

所述的监控记录插件从在线编程器中获取数据文件，数据文件送入监控记录插件的CPU中，CPU将数据文件送入CRC处理单元中进行校验，校验后的数据文件存入程序数据存储单元中；同时，CPU将校验后的数据文件通过接口发送出去。

所述CPU通过USB接口或RS232接口获取数据文件；所述CPU通过VME接口、同步通信接口或CAN总线接口将校验后的数据文件发送出去。

采用上述技术方案的本发明，在列车监控装置中设置监控记录插件，另外采用在线编程器作为中间媒介将列车的车载数据更新至监控记录插件中，这样，避免了对EPROM的擦除，可简单方便地实现车载数据的更新。

附图说明

图1为背景技术中数据更新的原理图。

图2为本发明车载数据更新方法的原理图。

图3为本发明车载数据更新方法的整体流程图。

图4为在线编程器管理软件的流程图。

图5为本发明车载数据更新系统的整体架构图。

图6为本发明中在线编程器的原理结构图。

图7为本发明中PC机专用软件对编程器操作流程图。

图8为本发明中编程器对监控记录插件进行编程操作流程图。

图9为本发明监控记录插件的原理框图。

图10为由监控记录插件构成的列车监控装置原理框图。

图11为本发明的列车监控装置增加数据备份的原理框图。

图12为列车运行监控装置与外围设备的连接关系示意图。

具体实施方式

如图2、图3所示，一种车载数据更新方法，是指：PC机获取列车运行的铁路基础数据，利用PC机内的在线编程器管理软件将铁路基础数据进行格式转换得到数据文件，然后将数据文件写入在线编程器中。在线编程器为一个可移动的装置，使用时，工作人员带着在线编程器到各个列车上，将在线编程器与监控记录插件连接，这样即可将数据文件更新至监控记录插件中。上述的监控记录插件位于列车运行监控装置中，替代了原有的EPROM设备，它接收传送来的数据文件，并将数据文件传送给列车运行监控装置。

如图4所示，PC机中装有LKJ在线编程器管理软件，该LKJ在线编程器管理软件是通过对LKJ运用区段控制参数编制软件编译的写片文件和LKJ基础数据编制软件编译的写片文件、引导程序文件进行添加文件标识及校验信息后，和配置文件及清(读)铁电存储器命令文件一块写入到LKJ在线编程器里，并对LKJ2000H型监控记录插件更新日志进行管理，其工作过程如图4所示。首先，该管理软件校验在线编程器的合法性，即通过设备标识符、生产厂家和内置指令回应值对设备进行判别，防止文件写入其它设备，保证只写入本公司生产的LKJ在线编程器。经检验该在线编程器合法后，利用PC机的在线编程器管理软件向在线编程器写入数据文件，且写入数据文件的格式均为待更新设备所能识别的文件格式。对于本发明来说，待更新设备为LKJ2000监控记录插件，那么，对LKJ车载控制文件、LKJ车载基础数据文件等写入文件应按约定格式生成LKJ2000监控记录H插件所能识别的文件。

同时，在在线编程器中为写入的数据文件生成一个身份识别验证文件，所述的身份识别验证文件中记录有数据文件的创建时间、修改时间和数据文件的原始文件名等重要信息，并对身份识别验证文件内容进行加密和校验处理。通过身份识别验证文件，防止通过人工拷贝方式把文件直接复制到LKJ在线编程器中去，来实现文件安全更新的目的。

在线编程器对监控记录插件进行数据更新时，监控记录插件首先对在线编程器中的身份识别验证文件进行合法验证：即监控记录插件首先读取LKJ在线编程器中的数据文件并获取数据文件的创建时间及修改时间，并将数据文件的创建时间及修改时间与其身份识别验证文件中的创建时间及修改时间进行比对验证，经验证合法后，在线编程器先对数据文件和身份识别验证文件进行解密和校验处理，最后在线编程器向待更新设备进行数据更新，并在LKJ在线编程器上生产更新LOG日志文件。LKJ在线编程器连接上PC电脑，导入更新LOG日志到软件中，可以查看文件更新结果。

需要说明的是，上述的校验处理包括CRC校验处理和回读处理，所述的回读处理是指在线编程器生成数据文件后，将数据文件与计算机上的文件进行比对校验。

在具体实施时，在实施步骤S502时，进行Y501规定的操作，管理软件记录下登录人员的工号和时间以及所进行的操作，可以对数据的来源进行追溯。

步骤S503主要是根据《列车运行监控装置(LKJ)数据文件编制规范》要求生成符合格式要求的数据文件。

为配合更新过程中，维护软件对数据文件进行校验以及提高数据文件更新过程中的可靠性和安全性，在实施步骤S503时，进行Y502规定的操作，为数据文件增加一个专门的数据文件管理区。管理区中分为校验区、权限区。在校验区中有数据文件每个扇区的CRC32校验值，以及管理区的校验值，权限区为该数据文件的更新权限等。

步骤S504主要是问更新设备进行授权，向更新设备写入更新配置文件，配置文件中授权命令以及校验值。该授权文件必须经管理软件写入，复制无效。

为了防止错误更新无效的数据文件，管理软件在向配置文件中写入授权命令时，增加了Y503，在权限文件中，写入了数据文件有效日期，维护软件在更新数据文件时，会检查数据文件是否处于有效期，非有效期数据文件，维护软件不会进行更新。

在步骤S505中，管理软件将数据文件写入专用的更新工具中。

在步骤S506、S507、S508、S509、S511中，维护人员上车对车载数据进行更新，为了便于管理维护软件在进行数据更新前进行步骤Y504，维护程序将在更新设备中产生更新日志，更新日志记录更新人员工号、程序更新车辆的机车型号、机车号等。更新结束后还会向更新日志中追加更新数据版本、原数据版本，以及更新时间、更新结果（成功、失败）。具体的更新过程具体描述如下：

关闭列车运行监控装置（LKJ）电源，将经过授权的专用更新设备与LKJ的维护接口USB连接，打开LKJ电源。

LKJ运行维护程序，维护程序对专用更新设备进行合法性检查，若为合法设备，则读取授权文件，若授权文件合法且在有效期内，维护程序根据授权文件进行操作。

维护程序在进行操作前，首先在专用更新设备中产生日志文件，日志文件中记录下更新人员工号、程序更新车辆的机车型号、机车号等。

维护程序对待更新的数据文件进行校验和有效性检查，若校验通过且数据文件处于有效期内，将会将待更新的数据文件写入车载数据存储模块。更新完成后，向专用更新设备发送更新成功命令。若数据校验不通过、无效或者在更新过程中出现失败，维护程序向专用更新设备发送更新失败命令，专用更新设备会向维护人员提示更新结果。

维护程序向更新日志中追加更新数据版本、原数据版本，以及更新时间，更新结果（成功、失败）。

在步骤S510中，维护人员将需要更新的设备全部更新完毕后，将专用更新设备交管理人员，管理人员读取更新记录。

为了便于管理，这步骤S510中的读取更新记录主要由管理软件完成，正如Y5描述那样，管理软件将更新日志存档备查。

如图5所示，本发明中的车载数据更新系统，由PC机、在线编程器和监控记录插件构成。其中，PC机获取列车运行的铁路基础数据，并将铁路基础数据进行格式转换得到数据文件，最后将数据文件写入在线编程器；在线编程器将数据文件更新至监控记录插件中；监控记录插件将数据文件传送给列车运行监控装置。

如图6所示，本发明包括主控制器和两片FLASH存储器，且两片FLASH存储器中存储内容一致，实现冗余比较以提高可靠性。主控制器与两片FLASH存储器之间通过片选信号线、控制总线和I/O总线连接。上述的主控制器还通过USB接口连接监控记录插件。USB接口是在线编程器与PC机软件/监控记录插件之间的信息交互通道，PC机软件对在线编程器写待编程文件以及编程器对监控记录插件的编程操作都是通过此通道实现。

除此之外，主控制器通过MCU调试接口连接状态指示灯，状态指示灯用来指示编程器的工作状态，即与PC机软件/被编程器之间通信过程的状态指示；同时，电源转换芯片通过从USB接口取5V电源，经过转换后为主控制器进行供电，整个在线编程器再无需其他电源供给，应用时通过USB接口，或从PC机USB接口取电，或从被编程器设备USB接口取电，易于操作。

本发明中在线编程器对监控记录插件进行编程操作流程，即将在线编程器插入监控记录插件USB接口并给设备上电之后，如图7、8所示，该图描述了监控记录插件及编程器端的处理流程，现对其中的关键流程进行说明：

（1）监控记录插件：

（I）监控记录插件上电后先执行引导程序即步骤201，此时会判断有无USB设备连接，若有USB设备则执行步骤202发送打开写保护命令，该命令采用密文方式发送，密钥由监控记录插件与在线编程器约定；

（II）在步骤203收到在线编程器的回应后判断该回应是否正确，若正确则表明身份识别阶段完成，此时即可进行步骤205文件合法性校验，若回应不正确或无USB设备，则监控记录插件会转向步骤204执行应用程序；

（III）在执行步骤205时，其合法性判断根据配置文件的创建时间、修改时间、文件名、编程器ID号、配置文件的CRC校验以及配置文件的校验文件CRC校验等信息进行判断，在这里，即使该文件被拷贝，但由于其创建时间不同，故CRC校验也不一致，监控记录插件将视其为非法文件；

（IV）在配置文件合法性校验通过后，执行步骤206待编程文件合法性校验，类似于步骤205，即使该文件被拷贝，由于其创建时间不同， CRC校验也不一致，监控记录插件也将视其为非法文件；这些操作极大地提高了安全性；

（V）当所有文件合法性校验通过后，监控记录插件会用待编程文件去更新自身的程序/数据，编程完成后执行步骤207向编程器写记录日志，若编程成功，则执行步骤208按更新后的程序/数据执行，若更新失败，或在前面合法性校验阶段未通过，都将执行步骤209设备宕机，设备重新上电后将正常运行。

（2）在线编程器端：

（I）在线编程器在步骤210收到打开写保护命令请求后，进行解密判断命令是否合法，若合法则执行步骤211回应监控记录插件并打开写保护，若不合法则在线编程器对监控记录插件来说只是一个写保护的U盘，只可以对其进行查看操作，不可以进行删除、修改以及格式化等操作；

（II）当在线编程器在步骤212收到编程状态标志时，通过状态指示灯向用户传递编程成功/失败的信息；

（III）当编程器收到记录日志文件写入请求时，执行步骤213将记录日志写入两片FLASH存储器中，写入时根据FLASH存储器坏块信息进行相应的替换，以保证每个文件被正确的写入存储；

（IV）在步骤213之后，执行步骤214对写入的文件进行读出比较，以保证两片FLASH存储器中写入记录日志的正确性及一致性，并回应写入标志，以上过程执行完成则表明一次编程操作成功，记录日志中会反映此次编程的成功标志、认证码、编程时间、监控记录插件的ID、待编程文件生成时间等信息。

由于在线编程器采用双片冗余比较的FLASH存储器，有效保证了存储信息的可靠性；同时在向在线编程器写入待编程文件时，采用专用PC机软件对其进行操作，非专用PC机软件对本发明中在线编程器操作无效，此专用PC机软件对普通U盘操作无效，即专用PC机软件匹配专用编程器，有效保证了编程器信息的安全性；此外在编程器对监控记录插件进行编程操作时，监控记录插件与编程器之间的身份识别以及文件的合法性判断，也体现了专用编程器匹配专用监控记录插件的特征，有效保证了编程器存储文件的安全性及编程操作过程的安全性。

如图9所示，监控记录插件实时从程序数据更新设备中获取更新数据，更新数据通过USB接口或RS232接口被送入监控记录插件的CPU中，CPU将更新数据送入CRC处理单元中进行校验，校验后的更新数据存入程序数据存储单元中；同时，CPU将校验后的更新数据通过VME接口、同步通信接口、CAN总线接口发送出去。

如图10所示，本发明包括监控记录插件110、列车速度获取单元120、机车工况获取单元130、机车压力获取单元140、绝缘节信息获取单元150、轨道电路信号获取单元160、通信处理单元170和输出单元180。其中，列车速度获取单元120、机车工况获取单元130、机车压力获取单元140、绝缘节信息获取单元150和轨道电路信号获取单元160统称为车载数据采集单元，它实时获取列车所需的车载数据，并将得到的车载数据传送至监控记录插件110。监控记录插件110对得到的车载数据进行存储和调用，并对列车的运行状态进行记录和分析。具体地说，其中速度获取单元120读取机车轮对上的速度传感器信号，并传递给主处理单元，主处理单元计算出机车速度、加速度、运行方向、里程等信息；监控记录插件110根据车载数据以及轨道电路信号160获取单元传递来的机车信号并结合绝缘节信息获取单元150传递来的绝缘节信息计算出列车的速度防护曲线；轨道电路获取单元160通过与通用机车信号或主体化机车信号通信获取轨道电路信息；机车压力获取单元140不仅检测列车管压力还检测机车均衡风缸压力和制动缸压力，均衡风缸压力信号用于反馈控制以提高常用制动减压量控制精度；制动缸压力信号主要用作状态记录依据。最后，监控记录插件110根据列车的运行状态输出控制命令，并实时通过通信单元170与外部设备通信，通过输出单元180输出相关执行动作。通信处理单元170主要完成列车运行监控装置与其他设备间的通信管理，以使不同通信格式、不同通信接口和速率的设备可以和LKJ交换数据。

通过上述实施例，可以提供一种符合列车运行监控装置技术规范的、能够对列车运行进行监控的车载设备。

图11是采用主从机热备冗余架构的一个实施例，即列车运行监控装置包含两个车载数据采集单元、两个主处理单元21A，21B、两个输出单元28A，28B和两个通信处理单元27A，27B，其中，两个主处理单元之间通信连接，两个输出单元之间通信连接，两个通信处理单元之间通信连接；车载数据采集单元包括机车速度获取单元22A，22B、机车工况获取单元23A，23B、轨道电路信号获取单元24A，24B、绝缘节信息获取单元25A，25B和机车压力获取单元26A，26B。工作时为主从机热备冗余的工作方式，由A、B两组独立的单元组成，每组单元都有完整的信号输入及控制输出接口。主备机同时工作，并随时通过同步总线交换数据，一旦主机出现故障，备机立即接替主机工作任务，实现监控的不间断运行。在本实施例中，两组单元位于同一个机箱中，以机箱中心线为基准对称排列，两组单元以及各个单元之间通过母板连接，进行通信和数据交换，所有的输入输出信号均通过机箱背板连接器引出，这些输入输出信号再通过线缆连接至安装于机车上的传感器或执行装置。这些传感器和执行装置不属于本发明的范围，为了便于技术人员实现，在这里用图12表示出来外围装置与列车运行监控装置的连接关系。传感器的输入信号同时输入至A、B两组相应地处理单元中进行处理，两组单元中的输出信号通过串联或并联后进行输出。除此之外，本发明的体系结构还包括但不仅限于三模冗余、2乘二取二等方式。

Claims (10)

1.一种车载数据更新方法，其特征在于：PC机获取列车运行的铁路基础数据，并将铁路基础数据进行格式转换得到数据文件，然后将数据文件写入在线编程器中，在线编程器将数据文件更新至监控记录插件中；所述的监控记录插件位于列车运行监控装置中，所述的监控记录插件接收传送来的数据文件，并将数据文件传送给列车运行监控装置。

2.根据权利要求1所述的车载数据更新方法，其特征在于：在PC机将数据文件写入在线编程器时，在在线编程器中为写入的数据文件生成一个身份识别验证文件，所述的身份识别验证文件中记录有数据文件的创建时间、修改时间和数据文件的原始文件名；在线编程器对监控记录插件进行数据更新时，监控记录插件首先对在线编程器中的身份识别验证文件进行合法验证，经验证合法后，在线编程器向待更新设备进行数据更新。

3.根据权利要求2所述的车载数据更新方法，其特征在于：利用PC机向在线编程器写入数据文件之前，首先校验在线编程器的合法性。

4.根据权利要求2所述的车载数据更新方法，其特征在于：对写入的数据文件内容和生成的身份识别验证文件均进行加密和校验处理。

5.根据权利要求4所述的车载数据更新方法，其特征在于：所述的校验处理包括CRC校验处理和回读处理，所述的回读处理是指在线编程器写入数据文件成功后，将写入的数据文件与计算机上的文件进行比对校验。

6.实施权利要求1—5任一的更新方法所需的车载数据更新系统，其特征在于，它包括：

PC机，获取列车运行的铁路基础数据，并将铁路基础数据进行格式转换得到数据文件，最后将数据文件写入在线编程器；

在线编程器，在线编程器将数据文件更新至监控记录插件中；

监控记录插件，将数据文件传送给列车运行监控装置。

7.根据权利要求6所述的车载数据更新系统，其特征在于：所述的在线编程器包括主控制器和两片FLASH存储器；所述的主控制器与两片FLASH存储器之间通过片选信号线、控制总线和I/O总线连接；所述的主控制器通过USB接口连接监控记录插件。

8.根据权利要求7所述的车载数据更新系统，其特征在于：所述的主控制器通过MCU调试接口连接状态指示灯。

9.根据权利要求6所述的车载数据更新系统，其特征在于：所述的监控记录插件从在线编程器中获取数据文件，数据文件送入监控记录插件的CPU中，CPU将数据文件送入CRC处理单元中进行校验，校验后的数据文件存入程序数据存储单元中；同时，CPU将校验后的数据文件通过接口发送出去。

10.根据权利要求9所述的车载数据更新系统，其特征在于：所述CPU通过USB接口或RS232接口获取数据文件；所述CPU通过VME接口、同步通信接口或CAN总线接口将校验后的数据文件发送出去。

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