CN105068849A

CN105068849A - Lkj数据无线换装方法和系统

Info

Publication number: CN105068849A
Application number: CN201510555620.6A
Authority: CN
Inventors: 阳亦斌; 欧盛芬; 王业流; 叶理辉; 梁飞; 彭哲徐; 张舒晋; 胡嗣钦; 杨献; 吴俊亮; 张家欢
Original assignee: Zhuzhou CSR Times Electric Co Ltd
Current assignee: Hunan CRRC Times Signal and Communication Co Ltd
Priority date: 2015-09-02
Filing date: 2015-09-02
Publication date: 2015-11-18

Abstract

本发明提供了一种对LKJ数据进行无线换装的方法和系统。所述系统包括方法包括地面子系统以及安装在列车上的车载子系统。所述方法包括地面子系统接收更新的LKJ数据文件；所述地面子系统发起与安装在列车上的车载子系统的无线通信以确定所述列车是否需要进行LKJ数据换装；响应于所述列车需要进行LKJ数据换装并且满足数据换装条件，所述地面子系统将相应的LKJ数据更新数据无线发送给所述车载子系统；以及所述车载子系统根据接收到的所述LKJ数据更新数据自动地对所述列车的LKJ数据进行数据换装。

Description

LKJ数据无线换装方法和系统

技术领域

本发明涉及铁路行业列车运行监控(LKJ)生产管理领域，更具体地，涉及LKJ数据无线换装方法和系统。

背景技术

目前全路共有机车两万多台，分布在全国各大干线担当牵引运输任务。因施工、防洪防汛等因素导致各大干线需频繁修改地面线路数据，仅2014年全路进行数据换装次数到达1180次之多，平均每个路局每月发生6次以上LKJ车载数据版本更换，给铁路运输生产带来巨大生产压力和数据换装工作强度。由于铁路电务部门对LKJ车载数据版本更换采取人工换装的方式，每次换装周期为10到15天，不但需投入大量人力和物力，在多个部门之间进行协调，而且需组织人员在库内、关键站、线路所、库修点等地点拦截机车对机车进行数据换装作业，为确保数据换装过程安全可控，各路局规定执行双人双确认的方式进行LKJ车载数据人工换装。随着机车长交路跨局运行，各路局电务部门通过邮件、传真、委托换装通知书的方式通知对方路局在库内对其所属机车进行数据换装作业，或派遣换装人员驻留外局对其所属机车进行数据换装作业。综上所述，如何改变现有LKJ数据换装管理现状，突破LKJ数据采取人工换装的瓶颈，让数据换装过程由“人控”变为“机控”，一直是决策者最为头疼的事情。

随着科学技术的不断发展，已有LKJ2000型列车运行监控系统列控产品正在发生技术革新，其作为国内机车的主要监控设备已在全路全面推广，为保障机车行车运输安全发挥显著的作用。目前铁路行业内已经开始利用无线网络通过远程的方式进行数据换装，比如LKJ数据远程载入的数据处理方法。虽然同样采取无线的方式进行LKJ数据换装，减少了工作强度，避免了大量人工参与，但其通过列车运行状态信息系统(LAIS)平台与车载主机内CAN连接进行接口，或通过H型监控记录插件的USB接口与车载主机进行接口，实现LKJ车载数据的车地传输。同时上述LKJ数据远程载入的数据处理方法只针对完整LKJ车载数据文件的换装，无法解决在途运行机车的LKJ数据换装问题，已在途运行机车的LKJ数据换装还需要换装人员在关键站和线路所进行拦截人工更换。

现有技术存在如下缺点：

a)现有LKJ数据换装采用人工作业方式，存在安全隐患，LKJ数据换装情况无法及时把控，错换、漏换、提前换一直是电务部门决策者的难题。因线路施工导致线路数据发生变化，但何时启用新的线路数据，启用时间是否存在提前或滞后，在途机车经过施工点是能换还是不能换，特别是因多点施工导致线路数据多处发生变化时，各施工点的数据启用时间不一致，给电务部门制定机车数据换装计划带来很大的挑战，换装人员需要携带新、旧两版芯片数据，根据各施工点的数据启用时间以及换装点至施工点的直通时间来确定某时刻是否可换装，且换装是否正确只能通过人工确认；

b)现有LKJ数据换装采用人工作业方式，工作强度大，参与换装人员多。由换装人员携带芯片数据或LKJ数据转存器(USB存储介质)在库内或在途上机车进行LKJ数据换装作业，在换装过程中采取双人双确认的方式进行换装作业；

c)现有LKJ数据换装采用人工作业方式，换装周期长，每次启动数据换装的周期为10到15天，同时需要与机务、工务、调度等多个部门沟通协调。库内机车可由换装人员上机车进行LKJ数据换装作业，在途机车需要换装人员携带芯片数据前往关键站、线路所日夜蹲守，根据机务、调度部门提供的机车计划信息拦截机车进行换装作业。在途进行LKJ数据换装过程中，机车需要在车站停车20分钟左右，对机车运输效益有一定影响；

d)现有LKJ数据换装采用人工作业方式，跨局换装成难题。需要路局电务部门通过邮件、传真、委托换装通知书的方式通知对方路局在库内对所属机车进行LKJ数据换装作业，或派遣换装人员驻留外局对所属机车进行LKJ数据换装作业；

e)现有的LKJ数据远程载入的数据处理方法虽然采取无线的方式实现LKJ数据换装，但由于只针对LKJ完整数据文件进行换装，没有考虑各施工地点的新数据启用时间，需要人为参与复杂的数据换装机车计划制定，由计划制定人员根据换装点至施工点的直通时间、机车计划周转图、施工点的新数据启用时间，计算当前机车最早数据换装开始时间；当多点发生施工，对于在途机车由于经过第一个施工点新数据启用时间已到达，但经过第二个施工点新数据启用时间还尚未到达，此时需要换装人员在关键站/线路所现场拦截机车进行数据换装。因此没有真正意义上改变现有LKJ数据换装管理现状，未突破LKJ数据采取人工换装的瓶颈；

f)现有的LKJ数据远程载入的数据处理方法中，机车在途数据换装没有明确表述如何解决，但采取LKJ完整数据文件进行换装的方式，由于LKJ完整数据文件大小可能≥30M，机车在关键站/线路所进行无线远程数据换装期间，机车必须停车且停车时间较长，严重影响铁路运输效率。

基于此，为了解决LKJ2000型监控装置数据换装对铁路运输的影响，需要研制一种新的基于无线局域网和移动通信网络的LKJ数据换装方法，实现机车/动车组LKJ车载数据在库内(机务段/动车所)、在途(关键站/线路所)自动换装。采用无线局域网络(WLAN)进行LKJ完整数据换装和移动通信网络(GSM-R/3G/4G)进行LKJ块数据换装相结合的方式，与地面服务器连接，通过软件控制实现车地通信，并对LKJ车载数据换装过程及机车车载数据版本进行追踪，减少人工干预，避免错换、楼换、提前换。

发明内容

提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

本发明提供了一种用于对LKJ数据进行无线换装的方法，该方法包括：地面子系统接收更新的LKJ数据文件；地面子系统发起与安装在列车上的车载子系统的无线通信以确定所述列车是否需要进行LKJ数据换装；响应于所述列车需要进行LKJ数据换装并且满足数据换装条件，地面子系统将相应的LKJ数据更新数据无线发送给所述车载子系统；以及所述车载子系统根据接收到的所述LKJ数据更新数据自动地对所述列车的LKJ数据进行数据换装。

本发明还提供了一种用于对LKJ数据进行无线换装的系统，包括：地面子系统，以及安装在列车上的车载子系统；所述地面子系统被配置成：接收更新的LKJ数据文件；发起与所述车载子系统的无线通信以确定所述列车是否需要进行LKJ数据换装；以及响应于所述列车需要进行LKJ数据换装并且满足数据换装条件，将相应的LKJ数据更新数据无线发送给所述车载子系统；所述车载系统被配置成：根据接收到的来自所述地面子系统的所述LKJ数据更新数据自动地对所述列车的LKJ数据进行数据换装。

通过阅读下面的详细描述并参考相关联的附图，这些及其他特点和优点将变得显而易见。应该理解，前面的概括说明和下面的详细描述只是说明性的，不会对所要求保护的各方面形成限制。

附图说明

为了能详细地理解本发明的上述特征所用的方式，可以参照各实施例来对以上简要概述的内容进行更具体的描述，其中一些方面在附图中示出。然而应该注意，附图仅示出了本发明的某些典型方面，故不应被认为限定其范围，因为该描述可以允许有其它等同有效的方面。

图1是根据本发明的一个实施例的系统架构图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的示例性施工场景。

图3示出了根据本发明的一个实施例的完整数据换装过程的时序图。

图4是根据本发明的一个实施例的无线局域网数据更新示意图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的块数据换装过程的时序图。

图6示出了可用于本发明中的一个示例性LKJ车载数据存储结构。

图7示出了根据本发明的一个实施例的LKJ块数据换装的启动过程。

图8示出了可用于实现本发明的无线数据换装的示例性通信处理架构。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明，本发明的特点将在以下的具体描述中得到进一步的显现。

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种专门针对铁路企业LKJ管理特点，符合铁路企业运输需求的基于无线局域网和移动通信网络，通过采取LKJ完整数据换装与LKJ块数据换装相结合的方法，实现铁路电务部门与机务、工务、调度等铁路部门在LKJ数据换装过程中的协同工作、步调一致、过程可控。LKJ无线数据换装的实现，减少了人工参与LKJ数据换装，在提高数据换装工作效率的同时，降低了工作强度，车间作业人员得以释放；LKJ完整数据与LKJ块数据相结合的换装方法，彻底改变了现有LKJ数据换装管理现状，真正让LKJ数据换装过程由“人控”转变为“机控”。

为到达以上目的，本发明提供了一种新的基于无线局域网和移动通信网络的LKJ数据换装方案。

方案架构

图1是根据本发明的一个实施例的系统架构图。如图1所示，整个系统由地面部分、传输网络(WLAN、移动通信网络)、以及车载部分组成。

地面部分由应用服务器、数据服务器、通信服务器、WLAN通信工作站、换装专机专用、大屏幕显示终端、以及各查询终端组成。网络部分可包括WLAN、移动通信网络(诸如GSM-R、3G、4G等)、或其它任何合适的无线通信网络。车载部分可包括车载主机和扩展通信插件。其中车载主机至少包括主机控制单元和主机通信单元，扩展通信插件则至少包括以太网交换机和移动通信插件(WLAN/GSM-R/3G/4G)。在无线数据换装过程中，更新的LKJ车载数据文件从地面部分经由网络部分上传到车载部分。

基于WLAN的完整数据换装

LKJ地面线路数据经常因施工、防洪防汛等因素而需要进行修改。图2示出了根据本发明的一个实施例的示例性施工场景。在这一示例中，示出了在某一电务段内的两个库内换装点(即换装点1和换装点N)，在这两个换装点之间的线路上存在四个车站(即车站1-车站4)，并且有四个施工点(即施工点A-施工点D)。假设施工点A－施工点D的施工结束时间(或新数据启用时间)分别为t(b₁)、t(b₂)、t(b₃)、t(b₄)。在相关的LKJ地面线路数据修改完成后，自动生成新版本的LKJ完整地面线路数据文件。“完整数据换装”过程的目的主要就是将该LKJ完整地面线路数据文件从地面传输至车载主机。

图3示出了根据本发明的一个实施例的完整数据换装过程的时序图。已换装了针对某施工地点编辑的新版本数据的LKJ车载数据文件的机车必须在该施工点新数据启用时间之后才允许正常通过运行。因此，完整数据换装过程的开始时间(t(a_大))≥本次换装任务最后一个施工点的新数据启用时间(t(b_迟))，完整数据换装过程的结束时间(t(c_大))≤数据换装电报中明确的换装结束时间(t(d_结))。以图2的示例施工场景为例，t(b_迟)是t(b₁)－t(b₄)中最迟的那个时间。

基于WLAN的完整数据换装过程是当数据换装时间t满足t(a_大)≤t≤t(c_大)时，且机车驻留在WLAN网络范围内(机务段/动车所库内)，机车速度﹦0时，由地面发起与机车进行通信，完成LKJ完整地面线路数据文件从地面服务器到车载主机的传输过程。

图4是根据本发明的一个实施例的无线局域网数据更新示意图。如图4所示，各个机务段(关键站)的基站系统(通常假设在车库内)可连接路网系统，进而可连接到路网中的数据服务器和通信工作站。基站系统可经由WLAN进行地面UDP广播。当机车接收到地面UDP广播包数据时，主动请求与地面服务器进行TCP/IP连接注册。地面服务器实时接收在线机车两系主机数据的版本信息，实时监测在线机车/动车是否有换装计划，且在换装时间范围内LKJ车载数据版本与计划版本不一致时，立即启动数据上传至车载主机设备。另一方面，车载主机可对LKJ车载数据进行校验，当检测到不合法时，向地面请求，将车载主机的LKJ数据版本发送给地面服务器，由地面服务器进行判断，并完成LKJ车载数据文件的上传。车载I系主机和II系主机的数据版本必须保持一致。

由于LKJ完整地面线路数据文件的大小最大可为30M，本发明基于无线局域网WLAN进行数据换装，利用了WLAN传输速度快的优点，能有效保证数据快速实现换装。

基于WLAN的块数据换装

除了“完整数据换装”，本发明的无线数据换装还包括“块数据换装”。当因施工、防洪防汛等因素对LKJ地面线路数据进行修改时，除了在修改完成后自动生成新版本LKJ完整地面线路数据文件，还可同时对应各施工点自动生成LKJ块地面线路数据文件。与完整数据换装相对，块数据换装的目的主要是将LKJ块地面线路数据文件从地面传输至车载主机。针对现场多点施工但各施工点新数据启用时间不同的现状，目前只能协同机务、调度、工务等部门靠人工进行换装作业。块数据换装的提出，机车在途运行过程中，车载主机可自动识别前方施工点对应LKJ块地面线路数据文件的新数据启用时间，判断是否启用新数据块进行跳转，从而让数据换装过程由“人控”转变为“机控”。

图5示出了根据本发明的一个实施例的块数据换装过程的时序图。类似地，已换装了针对某施工地点编辑的新版本数据的LKJ车载数据文件的机车必须在该施工点新数据启用时间之后才允许正常通过运行。因此，块数据换装的开始时间(t(a_块))≥换装电报明确换装开始时间，块数据换装结束时间(t(c_块))＜本次换装任务最早一个施工点新数据启用时间(t(b_早))。以图2的施工场景为例，t(b_早)是t(b₁)－t(b₄)中最早的那个时间。

基于WLAN的块数据换装是当数据换装时间t满足t(a_块)≤t≤t(c_块)时，且机车驻留在WLAN网络范围内(机务段/动车所库内)，机车速度≤预定阈值速度(例如，20KM/H)时，由地面发起与机车进行通信，完成LKJ块地面线路数据文件从地面服务器到车载主机的传输过程。LKJ块地面线路数据文件上传车载主机后，在LKJ车载数据存储区域内创建一个块数据存储空间进行存储。机车在运行途中，车载主机根据机车所处运行区段、上下行、公里标位置等信息获取前方施工点对应的块数据，读取块数据中新数据启用时间。如果时间还尚未启用，则按照旧版本老数据执行，否则通过寻址跳转至块数据存储空间中对应的块数据进行执行。待机车回库后，如果换装时间t满足t(a_大)≤t≤t(c_大)，则在WLAN网内通过上文所述的完整数据换装完整进行数据替换。

图6示出了可用于本发明中的一个示例性LKJ车载数据存储结构。在这一示例中，一个完整的LKJ车载数据存储结构可包括交路数据和基础数据，并且可选地可进一步包括块数据。基础数据可包括文件头和一个或多个数据块(数据块1-数据块N)。块数据可包括一个或多个数据块(例如，数据块M、数据块G)以及变更说明。

图7示出了根据本发明的一个实施例的LKJ块数据换装的启动过程。在这一示例中，原始的LKJ车载数据文件包括交路数据和基础数据，其中基础数据包括文件头和多个数据块，数据块包括数据块1、数据块2、……、数据块M和数据块G。假定目前因为施工而需要修改基础数据，具体来说，需要修改数据块M和数据块G。根据本发明的一个实施例，可通过上述的块数据换装过程，从地面部分经由网络上传块数据给车载部分。在这一示例中，上传的块数据包括新的数据块M和数据块G，并且还包括描述要修改的数据块的变更说明(例如，数据块M和数据块G需要修改)，从而使得车载部分知晓哪些数据块要被修改。根据上述的块数据换装过程，数据块仅在符合时序条件时才被逐个启用。例如，数据块M首先被启用，此时对数据块M的引用将被替换为对块数据中的数据块M的引用。之后，类似的，当数据块G被启用时，对数据块G的引用将被替换为对块数据中的数据块G的引用，从而完成这一块数据换装启动过程。

基于移动通信网络的完整数据换装

在现实中，本局机车可能会长期驻留在外，例如担当牵引任务。由于驻留时间过长，通过基于WLAN的块数据换装可能已无法解决这类机车的数据版本更新问题。为解决这类机车的数据换装问题，本发明的无线数据换装方案还包括采用基于移动通信网络进行完整数据换装。

基于移动通信网络的完整数据换装是当数据换装时间t满足t(a大)≤t≤t(c大)时，机车在非局域网范围内，机车速度﹦0时，通过移动通信网络(例如，GSM-R、3G、4G等)来实现由地面发起与机车进行通信，从而完成LKJ完整地面线路数据文件从地面服务器到车载主机的传输过程。对需要通过基于移动通信网络进行完整数据换装的机车，在制定机车数据换装计划时需要做标志选定。并且，在换装过程中，由于LKJ完整地面线路数据文件比LKJ块地面线路数据文件大(LKJ完整地面线路数据文件的大小可能达到30M，LKJ块地面线路数据文件的大小一般为1M)，因此数据换装传输的时间要更长。

基于移动通信网络的块数据换装

对于在途机车，在数据换装时间t满足t(a_块)≤t≤t(c_块)时，可启动基于移动通信网络(例如，GSM-R、3G、4G)的块数据换装。具体来说，当数据换装时间t满足t(a_块)≤t≤t(c_块)时，且机车在非局域网范围内，机车速度≤预定阈值速度(例如，20KM/H)时，通过移动通信网络(例如，GSM-R、3G、4G)来实现由地面发起与机车进行通信，完成LKJ块地面线路数据文件从地面服务器到车载主机的传输过程。其他方面可参照基于WLAN的块数据换装

通信处理架构

对于基于无线局域网(WLAN)的无线数据换装，地面实时向机车广播数据包，机车入网后主动与地面服务器进行TCP/IP链路连接，同时发送身份验证数据包，由地面对验证数据包进行入网验证。

对于基于移动通信网络(GSM-R/3G/4G)的无线数据换装，车载主机通过移动通信网络与地面服务器进行TCP/IP链路连接，同时发送身份验证数据包，由地面对验证数据包进行入网验证。

通信层采用IOCP通信模型，IOCP全称为I/OCompletionPort，适用于(能控制并发执行)高负载服务器的通信技术。IOCP属于异步I/O的API，它可以高效地将I/O事件通知给应用程序，与使用select()或是其它异步方法不同，一个套接字(socket)与一个完成端口关联起来，然后可继续进行Winsock操作。当一个事件发生时，此完成端口将被操作系统加入到一个队列中，应用程序可以对核心层进行查询以得到此完成端口。

通信层将接受的数据写入MQ队列，MQ队列进行分布式部署。业务逻辑处理采用调度线程与业务线程相结合的方式，主调度线程负责从MQ读取的数据投递给业务线程(多线程)进行业务逻辑处理，将处理结果保存至Oracle数据库，反馈写入MQ队列，再由通信层发送至车载主机。

以上所已经描述的内容包括所要求保护主题的各方面的示例。当然，出于描绘所要求保护主题的目的而描述每一个可以想到的组件或方法的组合是不可能的，但本领域内的普通技术人员应该认识到，所要求保护主题的许多进一步的组合和排列都是可能的。从而，所公开的主题旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和范围内的所有这样的变更、修改和变化。

Claims

1.一种用于对LKJ数据进行无线换装的方法，其特征在于，包括：

地面子系统接收更新的LKJ数据文件；

所述地面子系统发起与安装在列车上的车载子系统的无线通信以确定所述列车是否需要进行LKJ数据换装；

响应于所述列车需要进行LKJ数据换装并且满足数据换装条件，所述地面子系统将相应的LKJ数据更新数据无线发送给所述车载子系统；以及

所述车载子系统根据接收到的所述LKJ数据更新数据自动地对所述列车的LKJ数据进行数据换装。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述列车位于机务段的WLAN范围内时，所述无线通信是WLAN通信，当所述列车不位于机务段的WLAN范围内时，所述无线通信是移动数据通信，所述移动数据通信包括以下的至少之一：GSM-R、3G、4G。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述列车是否需要进行LKJ数据换装包括确定所述列车的LKJ数据文件的版本号是否与所述更新的LKJ数据文件的版本号不一致。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据换装条件包括以下的至少之一：

所述列车的速度是否为0；

所述列车的速度是否小于等于预定阈值速度；

当前时间是否处在与所述更新的LKJ数据文件相关联的完整数据换装时间范围内；以及

当前时间是否处在与所述更新的LKJ数据文件相关联的块数据换装时间范围内。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述列车的速度为0并且当前时间处在与所述更新的LKJ数据文件相关联的完整数据换装时间范围内时，所述LKJ数据更新数据是所述更新的LKJ数据文件的完整文件，并且

当机车所述列车的速度小于等于所述预定阈值速度并且当前时间处在与所述更新的LKJ数据文件相关联的块数据换装时间范围内时，所述LKJ数据更新数据是块数据，其中所述块数据包括所述更新的LKJ数据文件中的经过更新的数据块以及相应的变更说明。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述车载子系统根据接收到的所述LKJ数据更新数据自动地对所述列车的LKJ数据进行数据换装包括：

当接收的所述LKJ数据更新数据是所述更新的LKJ数据文件的完整文件时，所述车载子系统用所述更新的LKJ数据文件替换所述列车的原LKJ数据文件；以及

当接收的所述LKJ数据更新数据是块数据时，将所述块数据存储在所述车载子系统的块数据存储中，并且响应于当前时间晚于所述块数据中的经过更新的数据块的启用时间，启用所述经过更新的数据块。

7.一种用于对LKJ数据进行无线换装的系统，其特征在于，包括：

地面子系统，以及

安装在列车上的车载子系统；

所述地面子系统被配置成：

接收更新的LKJ数据文件；

发起与所述车载子系统的无线通信以确定所述列车是否需要进行LKJ数据换装；以及

响应于所述列车需要进行LKJ数据换装并且满足数据换装条件，将相应的LKJ数据更新数据无线发送给所述车载子系统；所述车载系统被配置成：

根据接收到的来自所述地面子系统的所述LKJ数据更新数据自动地对所述列车的LKJ数据进行数据换装。

8.一种如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述地面系统包括WLAN基站系统，用于当所述列车位于机务段的WLAN范围内时，与所述车载子系统建立WLAN通信连接。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，当所述列车不位于机务段的WLAN范围内时，所述地面子系统和所述车载子系统建立移动数据通信连接，所述移动数据通信包括以下的至少之一：GSM-R、3G、4G。

10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述地面子系统还包括以下设备中的至少一个：

应用服务器、数据服务器、通信服务器、WLAN通信工作站、换装专机专用、大屏幕显示终端、以及查询终端。