CN104683413A - 列车数据传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种列车数据传输系统。本发明提供的列车数据传输系统包括：车载设备和地面设备；所述车载设备包括数据记录仪和车载无线AP，所述数据记录仪与所述车载无线AP相连接；所述地面设备包括地面无线AP、服务器；所述地面无线AP与所述服务器相连接；所述数据记录仪，用于通过列车总线获取列车数据，生成对应的记录文件存储在所述数据记录仪的硬盘，并将所述记录文件按照预定的通信协议发送给所述车载无线AP；所述地面无线AP，用于通过无线传输方式接收所述车载无线AP发送的所述记录文件，根据所述预定的通信协议进行解析并转发给所述服务器；所述服务器，用于根据所述记录文件对列车进行故障分析。本发明方案可提高故障分析效率。

Description

列车数据传输系统

技术领域

本发明涉及一种轨道交通控制技术，尤其涉及一种列车数据传输系统。

背景技术

目前，列车控制与监控系统（Train Control and Monitoring System，TCMS）已经广泛应用于地铁、轻轨车辆等的配套网络，未来还将应用于更广泛的领域。列车数据记录仪作为TCMS的一个重要部件，负责对司乘人员的操作及列车数据进行记录。

现有的技术中，往往是列车回库后，由维护人员携带数据下载装置，如专用的数据下载装置或笔记本电脑等上车对上报故障车辆的TCMS中列车数据记录仪进行数据下载，并带回至列车数据分析室进行分析。

然而，采用这样操作模式，由于上报故障的每列车都需要维护人员上车进行列车数据的下载，工作效率较低。

发明内容

本发明提供一种列车数据传输系统，以解决现有技术中对故障车辆的维护及故障分析效率低的问题。

本发明提供一种列车数据传输系统，包括：车载设备和地面设备；所述车载设备包括数据记录仪和车载无线接入热点AP，所述数据记录仪与所述车载无线AP通过线缆相连接；所述地面设备包括地面无线AP、服务器；所述地面无线AP与所述服务器通过线缆相连接；

所述数据记录仪，用于通过列车总线获取列车数据，生成对应的记录文件存储在所述数据记录仪的硬盘，并将所述记录文件按照预定的通信协议发送给所述车载无线AP；

所述车载无线AP，用于将所述记录文件通过无线传输方式发送给所述地面无线AP；

所述地面无线AP，用于通过无线传输方式接收所述车载无线AP发送的所述记录文件，根据所述预定的通信协议进行解析，并转发给所述服务器；

所述服务器，用于根据所述记录文件对列车进行故障分析。

本发明提供的列车数据传输系统，通过位于列车上的车载无线AP将数据记录仪根据其所获取的列车数据生成的记录文件发送给位于车库的地面无线AP，由地面无线AP传输给服务器，对列车进行故障分析，无需维护人员携带数据下载装置下载列车数据即可进行故障分析，提高列车故障的分析效率。

附图说明

图1为本发明实施例一所提供的列车数据传输系统的结构示意图。

附图标记说明：

101：列车数据传输系统；

102：车载设备；

103：地面设备；

104：数据记录仪；

105：车载无线AP；

106：地面无线AP；

107：服务器。

具体实施方式

实施例一

图1为本发明实施例一所提供的列车数据传输系统的结构示意图。如图1所示，该实施例提供的列车数据传输系统101，包括：车载设备102和地面设备103。

车载设备102包括数据记录仪104和车载无线接入热点（Access Point，简称AP）105，其中，数据记录仪104与车载无线AP105通过线缆相连接；地面设备103包括地面无线AP106、服务器107；其中，地面无线AP106与服务器107通过线缆相连接。

数据记录仪104，用于通过列车总线获取列车数据，生成对应的记录文件存储在数据记录仪104的硬盘，并将该记录文件按照预定的通信协议发送给车载无线AP105。

车载无线AP105，用于将该记录文件通过无线传输方式发送给地面无线AP106。

地面无线AP106，用于通过无线传输方式接收车载无线AP105发送的记录文件，根据预定的通信协议进行解析，并转发给服务器107。

服务器107，用于根据该记录文件对列车进行故障分析。

具体地，列车上有互操作性和互换性要求的互连设备都通过串行数据通信总线，连接在一起，也就是说列车的设备的接收命令与具体执行操作等数据都存在列车总线上。

列车内部总线主要包括车辆通信网络（Train Communication Network，简称TCN）架构总线、控制局域网络（Control Area Network，简称CAN）架构总线等。本发明所提供的数据记录仪，具有多功能车辆总线（Multifunction Vehicle Bus，简称MVB）接口可以与TCN架构总线进行通信、还具有CAN接口可以与CAN架构总线进行通信。因此，数据记录仪可通过TCN架构总线及CAN架构总线获取列车数据。

数据记录仪将从列车总线上获取的列车数据进行逻辑处理和存储，并根据列车数据类型、获取时间等，生成不同的记录文件。该记录文件至少还包括文件标识信息，如类型，建立时间。每列车上都包括具有该数据记录仪和车载无线AP的车载设备，因此，数据记录仪根据其获取的列车所生成的记录文件至少还应包括列车的编号信息。

数据记录仪还需将该记录文件按照预定的通信协议传输给车载无线AP。

由于在同一时间，位于多列车的多台数据数据记录仪可能同时通过各自的车载无线AP和地面无线AP与服务器通信，因此该约定的通信协议中至少包括通信的请求和竞争机制，以使地面设备可有序地接收不同列车的车载设备所传输的数据，从而避免数据传输堵塞；该预定的通信协议还包括地址识别、分配信息；为避免无线传输过程中的不稳定性因素，如丢包，该预定的通信协议还包括断点续传信息；由于列车可能频繁进出无线覆盖区域，因此该预定的通信协议至少还考虑避免数据重复传输下载的问题。

车载无线AP将接收到的数据记录仪生成的记录文件无线发送给地面无线AP。

列车数据记录仪以特定周期向服务器发送连接请求，当列车完成当天的运营回库时，列车进入车辆段地面无线AP的无线局域网的覆盖范围后，位于列车内部数据记录仪便通过车载无线AP将其生成的记录文件发送给地面无线AP。列车数据记录仪在发送完数据后，将对自身硬盘上的记录数据自动删除，以节省数据记录仪硬盘的记录空间。地面服务器具有大容量硬盘，可以容纳两年的数据记录时间，当地面服务器记录容量接近最大限度后，将发出告警信息，提示用户进行数据备份和删除处理。

车载无线AP具有一定的传输带宽，若采用无线传输速率为54Mbps，那么传输一列车的数据记录仪所存储的当天运营所有数据大概需要4分钟的时间，能够保证列车在进入车辆段无线覆盖区域后有限的时间内完成数据传输，从而保证了传输数据的完整性。

由于地面无线AP接收到的车载无线AP发送的记录文件是经过预定通信协议进行编码的文件，地面无线AP将该记录文件发送给服务器之前，还需要按照该预定的通信协议进行解析，以得到完整正确的记录文件，并存入服务器数据库，从而可保证根据该记录文件对列车的故障分析更准确。

为保证地面无线AP传输给服务器的数据的实时性，在地面无线AP与服务器之间还包括以太网交换机。由于是在工业现场环境中，该以太网交换机可优选为工业以太网交换机。一般的民用以太网交换机工作温度为0～60℃，而工业以太网交换机工作温度为-40～75℃，因此结合车辆段车库的现场环境温度，选取以太网交换机为工业以太网交换机。同时工业以太网交换机还具有防尘抗震、抗电磁干扰等特点。地面无线AP与工业以太网交换通过线缆连接、该工业以太网交换与服务器之间也通过线缆连接。

服务器在接收到该记录文件时，可根据该记录文件中所包括的列车数据进行统计分析，从而对列车进行故障分析。服务器还可提供列车故障的查询系统，通过服务器可查询某列车的所有的故障，也可查询某列车在某个时间段内的故障情况，还可查询某列车上某个特定设备的故障情况等。

本发明实施例提供的列车数据传输系统，通过位于列车上的车载无线AP将数据记录仪根据其所获取的列车数据生成的记录文件发送给位于车库的地面无线AP，由地面无线AP传输给服务器，对列车进行故障分析。该实施例所提供方案，无需维护人员携带数据下载装置下载列车数据即可进行故障分析，提高列车故障的分析效率。

由于TCMS并非所有的故障情况都上报为列车故障，如出现故障预警的列车TCMS并不会上报故障，虽然TCMS不会上报故障，但是数据记录仪还是会获取该数据。本实施例提供的系统，可对所有进入列车库的无线局域网范围内的所有列车的数据通过车载无线AP和地面无线AP传输给服务器进行故障分析，基于该系统的列车故障分析在对上报故障的车辆进行故障分析的基础上，还对未上报故障的车辆进行故障分析，可发现一些潜在的故障因素，尽早对存在潜在故障的列车进行故障排查，以避免列车在行驶过程中发生故障，从而更好地保证列车的行驶安全。

由于本实施例方案无需针对每列车进行单独操作，同时还实现了列车的统一管理。

实施例二

本实施例还提供一种列车数据传输系统。在上述方案的基础上，其中列车数据包括运行数据、故障数据、累计数据、测试数据。

具体地，运行数据包括列车在运行过程中各个子系统，如牵引、制动、辅助、门、空调等的状态数据、预警提示，以及与司机操作相关的控制命令等数据。数据记录仪对于运行数据的获取与生成记录文件的过程，采用周期性的方式，记录周期通常为100ms。用户还可以通过预先配置，进行记录周期的选择或更变，如将记录周期配置为500ms或1s。

故障数据包括故障发生的日期、时间、故障代码、故障所属系统、故障名称、故障解除时刻、故障环境变量，如网压、速度、级位、当前站、距离等数据。数据记录仪对于故障数据的获取的过程，仅是当故障发生时进行获取记录。数据记录仪通常可容纳30000条故障，采用先进先出的堆栈方式进行。

累计数据包括列车行驶总里程、牵引能耗、电制动能耗、辅助能耗、空压机工作时间等相关累计数据。数据记录仪对累计数据的获取及对应记录文件的生成与运行数据类似，在此不再赘述。

实验数据指的是，列车进行试运行试验和加减速试验时进行获取的列车数据，包括：试验日期、试验时间、测定种类、加减速度、级位、再生电量、制动初速度、制动距离等数据。数据记录仪对于试验数据在列车正常运行过程中并不进行获取。

由于列车的数据包括运行数据、故障数据、累计数据、测试数据，数据记录仪根据获取到的该些数据生成的记录文件则至少包括运行数据文件、故障数据文件、累计数据文件、测试数据文件。

由于数据记录仪的硬盘容量有限，因此对于根据列车数据生成的运行数据文件、故障数据文件、累计数据文件预定的时间，如通过车载无线AP无线发送给地面无线AP之后，进行文件清理过程，以释放硬盘的存储空间。

进一步地，在上述方案的基础上，数据记录仪与车载无线AP的线缆接口均为M12接口；

地面无线AP和服务器的线缆接口为RJ45接口。

数据记录仪和车载无线AP作为车载设备位于列车上，为避免列车行驶产生的震动对车载内部连接的影响，从而影响数据传输。本实施例方案中，数据记录仪与车载无线的线缆接口采用抗震性较强的工业以太网接口，M12接口。

对于包括地面无线AP和服务器的地面设备，位于车辆段的地面，通常情况下不存在强烈的震动，由于M12接口的成本较高，因而地面无线AP和服务器的线缆接口选用民用以太网接口，RJ45即可。

当地面无线AP与服务器之间还存在工业以太网交换机，那么地面无线AP与工业以太网交换机、工业以太网交换机与服务器之间的线缆接口均为RJ45接口。那么也就是说，工业以太网交换机为具有RJ45接口的工业以太网交换机。

本实施例提供的方案，可更好地保证车载设备与地面设备之间的数据传输，从而使得服务器对于列车的故障分析更准确。

实施例三

本实施例还提供一种列车数据传输系统。在上述实施例方案的基础上，其中，设定的通信协议包括传输控制协议（Transmission ControlProtocol，简称TCP）。

上述方案中的预定的通信协议具体可以为TCP。

进一步地，在上述方案的基础上，地面无线AP包括至少一个无线AP；

当地面无线AP包括大于等于两个的无线AP时，该大于等于两个的无线AP之间的距离按照车库布局进行设置；该大于等于两个的无线AP将发送给服务器的记录文件进行交互。

由于位于无线局域网覆盖范围内的车辆段车库中的轨道较长，且车库中多存在多条轨道，为保证地面无线AP所接收的，通过轨道上行驶的列车内的车载无线AP传输的无线信号数据的准确性，在整个轨道上可以设置多个的无线AP。该多个的无线AP之间的距离可根据车库布局进行设置。该车库布局主要包括轨道长度、轨道间距、立柱布置。若地面设置的多个无线AP接收的车载无线AP所发送的无线信号相互独立，则该多个无线AP可等距分布设置，如每150m或200m设置一个无线AP。然而，由于车库内不同轨道上列车的车载无线AP所发送的无线信号，即电磁波信号，之间还存在一定的电磁干扰、且车库内所布置的立柱也对电磁波信号的传播造成一定的影响，因此，多个无线AP之间的距离还需根据轨道间距及立柱布置等车库布局进行适当的调整。举例来说，若某处轨道间距较小，相邻轨道的电磁信号对设置在该处的地面无线AP所接收的无线信号造成电磁干扰，或者，由于车库在该处的立柱使得接收到的无线信号强度减弱，则可适当减小设置在该处的地面无线AP之间的间距。反之，则可适当增大设置在该处的地面无线AP之间的间距。

由于不同位置的无线AP所接收到的无线信号的强度及数据均有所不同，因此，该不同位置的无线AP需将接收到无线数据，也就是车载无线AP发送到记录文件数据进行交互，以获得完整准确的数据，继而再发送给服务器。

当地面无线AP包括大于等于两个的无线AP时，且地面无线AP与服务器之间若设置以太网交换机，那么该以太网交换机至少包括大于等于两个的线缆接口，且均为RJ45接口。

进一步地，在上述实施例所示技术方案的基础上，其中，服务器，还用于根据预定的通信协议向地面无线AP发送控制文件；

地面无线AP，还用于将控制文件发送给车载无线AP；

车载无线AP，还用于将接收到控制文件转发给数据记录仪；

数据记录仪，还用于将控制文件根据预定的通信协议进行解析，并根据解析得到的控制数据对列车上的被控单元进行参数设置及控制。

本实施例提供的方案，服务器还可通过地面无线AP与车载无线AP向数据记录仪发送控制文件，即该服务器可通过远程无线控制对于列车参数进行设置及控制，无需维护人员上车逐一进行设置，减少人力成本，提高工作效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种列车数据传输系统，其特征在于，包括：车载设备和地面设备；所述车载设备包括数据记录仪和车载无线接入热点AP，所述数据记录仪与所述车载无线AP通过线缆相连接；所述地面设备包括地面无线AP、服务器；所述地面无线AP与所述服务器通过线缆相连接；

所述数据记录仪，用于通过列车总线获取列车数据，生成对应的记录文件存储在所述数据记录仪的硬盘，并将所述记录文件按照预定的通信协议发送给所述车载无线AP；

所述车载无线AP，用于将所述记录文件通过无线传输方式发送给所述地面无线AP；

所述地面无线AP，用于通过无线传输方式接收所述车载无线AP发送的所述记录文件，根据所述预定的通信协议进行解析，并转发给所述服务器；

所述服务器，用于根据所述记录文件对列车进行故障分析。

2.根据权利按要求1所述的系统，其特征在于，所述列车数据包括运行数据、故障数据、累计数据、测试数据。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据记录仪与所述车载无线AP的线缆接口均为M12接口；

所述地面无线AP和所述服务器的线缆接口为RJ45接口。

4.根据权利按要求1所述的系统，其特征在于，所述设定的通信协议包括传输控制协议TCP。

5.根据权利按要求1所述的系统，其特征在于，所述地面无线AP包括至少一个无线AP；

当所述地面无线AP包括大于等于两个的无线AP时，所述大于等于两个的无线AP之间的距离按照车库布局进行设置；所述大于等于两个的无线AP将发送给所述服务器的所述记录文件进行交互。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于，所述服务器，还用于根据所述预定的通信协议向所述地面无线AP发送控制文件；

所述地面无线AP，还用于将所述控制文件发送给车载无线AP；

所述车载无线AP，还用于将接收到所述控制文件转发给所述数据记录仪；

所述数据记录仪，还用于将所述控制文件根据所述预定的通信协议进行解析，并根据解析得到的控制数据对列车上的被控单元进行参数设置及控制。