CN109345657A - 一种轨道交通车载数据记录装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道交通车载数据记录装置，可对系统资源实现统一配置和管理，提高了列车运维的自动化等级，降低了运营成本，满足了系统的特种防护存储要求，降低了设备设计成本，增加了设备数据的保密性和安全性，提高了系统数据存储的安全性，丰富了数据转储手段，提高了可用性。

Description

一种轨道交通车载数据记录装置

技术领域

本发明涉及数据记录装置，具体涉及轨道交通行业的车载数据采集与存储的装置。

背景技术

轨道交通领域中有大量的车载数据需要记录在设备中，以供后续的数据分析之用，如何采集、存储和管理这些数据成为轨道交通领域中的一大难题。目前缺乏对大量车载数据的统一的采集存储的平台化管理，也缺少对数据的分类存储和权限管理。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种轨道交通车载数据记录装置，可对系统资源实现统一配置和管理，提高了列车运维的自动化等级，降低了运营成本，满足了系统的特种防护存储要求，降低了设备设计成本，增加了设备数据的保密性和安全性，提高了系统数据存储的安全性，丰富了数据转储手段，提高了可用性。

本发明的技术方案为：本发明揭示了一种轨道交通车载数据记录装置，包括各类设备插件和主控插件，各类设备插件和主控插件之间按照统一的管理规则、统一的通信协议组成一个完整的系统，主控插件上运行一主控程序，主控程序配置为控制完成设备运行参数设置和系统运行状态的管理，主控程序按照预先导入的配置信息完成系统配置，并通过对硬件进行加密算法完成对软件的合法性检测以及各插件软件版本匹配性确认，以保证非法软件无法在本装置上运行。

根据本发明的轨道交通车载数据记录装置的一实施例，配置信息包括但不限于通信参数，文件管理参数，用户权限参数，执行序列联锁表。

根据本发明的轨道交通车载数据记录装置的一实施例，系统配置的对象包括但不限于系统通信参数、文件管理参数、用户权限、控制指令执行结果评估参数。

根据本发明的轨道交通车载数据记录装置的一实施例，各类设备插件包括但不限于电源插件、网络管理插件、MVB插件、GPS插件、扩展通信插件的任意组合。

根据本发明的轨道交通车载数据记录装置的一实施例，各类插件的数据先在网络管理插件中汇总后再转发至主控插件。

根据本发明的轨道交通车载数据记录装置的一实施例，主控插件包括用于存储日常数据或关键数据的非防护存储区和用于存储核心数据的防护存储单元，其中非防护存储区和防护存储单元的地址分别由不同权限的人员进行访问，大容量非防护存储区的数据通过包括U盘或者FTP通用工具在内的外设访问，防护存储单元的数据必须通过专用配套工具才能访问。

根据本发明的轨道交通车载数据记录装置的一实施例，装置被配置为对记录数据进行权限管理，向包括维护人员、列车操作者、系统管理人员在内的不同操作人员分别开放不同类型的数据使用权，数据访问前必须通过申请者的身份认证，如果发生越权访问，装置将拒绝本次操作并对访问信息进行记录。

根据本发明的轨道交通车载数据记录装置的一实施例，装置被配置为对不同类别的数据分别进行独立的管理，其中不同类型的数据被存储为不同标识的数据，不同标识的数据空间管理独立且互不影响。

根据本发明的轨道交通车载数据记录装置的一实施例，装置被配置为基于车地无线网络实现实时数据同步传输至地面，支持直接从车载设备通过USB进行文件转储。

根据本发明的轨道交通车载数据记录装置的一实施例，装置被配置为将待评估操作的执行序列，按照各信号发生的次序以及信号间的时序逻辑，编制为执行序列联锁表，其中一个完整的联锁表信息包含一组相关关联的动作单元D、各动作单元之间的允许时间差dt、以及整个执行流程的最大允许时长T；从某个操作被触发时，首先从联锁表中查找到本操作的对应序列，获得本次操作的D、dt以及T参数，在T窗口内对监测IO与MVB是否完成收到了D中所有动作单元，以及相邻动作单元之间的时刻差值是否处于dt的允许范围，其中参数dt的值与设备通信的耗时差异以及各单元对数据的处理周期有关，参数T值由系统对本操作规定的安全执行时间以及车辆指令各执行单元响应速度相关。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明通过设计具备配置功能的管理平台，利用管理平台对系统资源实现统一配置与管理，整个平台接口丰富，可灵活根据不同需求完成配置适应，而不用修改软硬件。本发明基于序列执行联锁表，对列车操作进行综合评估与分析，提高了列车运维的自动化等级，降低了运营成本。此外，本发明对输入数据按重要程度分别存储在不同区域，普通数据存储在一般存储芯片中，关键信息存储在特种防护单元，满足了系统的特种防护存储要求，降低了设备设计成本。本发明对数据进行权限管理，数据的访问和使用仅对符合权限的人员开放，防止发生越权访问的风险，增加了设备数据的保密性和安全性。另外，本发明对不同类型数据分别进行独立的空间管理，防止一种类型的故障会导致其他正常数据被破坏的风险，提高了系统数据存储的安全性。最后，本发明同时提供基于车载USB，车地无线通信网络的数据实时传输与文件转储方法，丰富了数据转储手段，提高了可用性。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了本发明的轨道交通车载数据记录装置的一实施例的原理图。

图2示出了本发明的轨道交通车载数据记录装置与外设的关联示意图。

图3示出了本发明的轨道交通车载数据记录装置中基于执行序列联锁表的列车操作状态判断的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。

图1示出了本发明的轨道交通车载数据记录装置的一实施例的原理，请参见图1，本实施例的轨道交通车载数据记录装置包括电源插件、主控插件、网络管理插件、MVB插件、GPS插件、扩展通信插件等。各插件之间按照统一的管理规则、统一的通信协议组成一个完整的系统。

主控插件的应用软件(亦即图1中的软件管理平台)作为整个系统的核心，控制完成设备运行参数设置，系统运行状态的管理。系统启动后，主控插件按照预先导入的配置信息(配置信息包括通信参数，文件管理参数，用户权限参数，执行序列联锁表等)，对系统通信参数、文件管理参数、用户权限、控制指令执行结果评估参数等完成配置。通过主控插件完成统一配置，并通过对硬件进行加密算法，完成对软件的合法性检测，以及各插件软件版本匹配性确认，保证其他非法软件无法在本装置平台上运行。

参见图2，本发明的装置接入信号系统通信网络，侦听ATP，ATO以及人机交互单元之间的交互数据。本发明的装置接入列车网络，通过MVB采集列车网络控制数据。本发明的装置通过IO直接采集信号向车辆发出的IO命令，并通过GPS插件获取标准时间。

本发明的装置中的其他插件所有数据首先在网络管理插件中汇总，再转发至主控插件，这样做的目的是减少主控插件的对外接口，降低其系统负载。

主控插件包含两个类型的存储区，分别为大容量性能的非防护存储区(亦即普通存储区)，以及满足IEC62625-1防护性能要求的防护存储单元。

主控插件按照输入数据的不同等级，将数据分别存储至大容量性能的非防护存储区或防护存储单元。两个区域的地址分别由不同权限的人员进行访问，大容量非防护存储区的数据通过U盘或者FTP通用工具即可访问，防护存储单元的数据必须通过专用的配套工具才能完成访问。

数据按照重要程度，分为日常数据、关键数据以及核心数据。其中日常数据和关键数据存储在用于非防护存储区的普通芯片中，核心数据被存储在用于防护存储单元的特种防护设备之中。特种防护存储单元符合IEC62625-1要求的B类防护属性要求。

为了提高整个装置的可适用性以及均衡内部各插件模块的处理负载，所有的输入(例如MVB，GPS和扩展单元)信息，全部通过内部网络发送至网络管理插件，再由网络管理插件整理后，发送有效信息给主控插件。

经过这种架构的设计，主控插件的设计复杂度被降低，主控插件对数据记录的性能得到保障，并且隔离了外部设备对主控插件的影响，主控插件不会因为某个外部设备错误的数据影响自身运行。网络管理插件可方便完成数据实时传输给某个接入设备的功能扩展，整个系统的扩展性能得到保障。

本发明的装置对记录数据进行权限管理，向维护人员、列车操作者、系统管理人员分别开放不同类型的数据使用权，数据访问前必须通过申请者的身份认证，如果发生越权访问，装置将拒绝本次操作，并对访问信息进行记录。

本发明的装置为不同类别的数据分别进行独立的管理。不同类型的数据被存储为不同标识的数据，不同标识的数据空间管理独立，互不影响。如有A和B类数据，分别配置1G，3G内存，当A类数据达到1G时，只会释放A类数据空间，而不释放B类数据空间。

相比现有的记录装置，本发明的装置提供更为丰富的数据落地与文件转储方法，装置基于车地无线网络，实现实时数据同步传输至地面，支持直接从车载设备通过USB进行文件转储。.

本发明的装置具备独立的GPS插件，可对本装置以及其他车载连接设备提供GPS时钟输入，提高了装置的使用范围。

此外，本发明的装置基于序列执行联锁表，对列车操作机械能综合评估与分析，提高了列车运维的自动化等级。具体如图3所示，装置将待评估操作的执行序列，按照各信号发生的次序，以及信号间的时序逻辑，编制为执行序列联锁表。一个完整的联锁表信息如图3所示，包含一组相关关联的动作单元(D)，各动作单元之间的允许时间差(dt)，以及整个执行流程的最大允许时长(T)。

从某个操作被触发时，如列车开门操作开始执行，装置首先从联锁表中查找到本操作的对应序列，获得本次操作的[D…][dt…]以及T参数。在T窗口内，对监测IO与MVB是否完成收到了[D…]中所有动作单元，以及相邻动作单元之间的时刻差值是否处于[dt…]的允许范围。

一般而言，dt的值与设备通信的耗时差异，以及各单元对数据的处理周期有关。而T值由系统对本操作规定的安全执行时间以及车辆指令各执行单元响应速度相关。

如列车开门操作的执行，正常的执行序列应该是[1.ATP向IO输出开门使能],[2.MVB反馈开门使能]，[3.ATO向IO输出开门命令]，[4.MVB反馈开门命令]，[5.MVB反馈开门打开状态]。假设各动作单元之间的dt值都设置为100ms，门机械控制的响应时间为1000ms。那么当整个序列依次执行，且1234动作之间时间差不超过100ms，4与5之间不超过1000ms，可评估本次开门操作状态正常。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑板块、模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (10)

1.一种轨道交通车载数据记录装置，其特征在于，包括各类设备插件和主控插件，各类设备插件和主控插件之间按照统一的管理规则、统一的通信协议组成一个完整的系统，主控插件上运行一主控程序，主控程序配置为控制完成设备运行参数设置和系统运行状态的管理，主控程序按照预先导入的配置信息完成系统配置，并通过对硬件进行加密算法完成对软件的合法性检测以及各插件软件版本匹配性确认，以保证非法软件无法在本装置上运行。

2.根据权利要求1所述的轨道交通车载数据记录装置，其特征在于，配置信息包括但不限于通信参数，文件管理参数，用户权限参数，执行序列联锁表。

3.根据权利要求1所述的轨道交通车载数据记录装置，其特征在于，系统配置的对象包括但不限于系统通信参数、文件管理参数、用户权限、控制指令执行结果评估参数。

4.根据权利要求1所述的轨道交通车载数据记录装置，其特征在于，各类设备插件包括但不限于电源插件、网络管理插件、MVB插件、GPS插件、扩展通信插件的任意组合。

5.根据权利要求4所述的轨道交通车载数据记录装置，其特征在于，各类插件的数据先在网络管理插件中汇总后再转发至主控插件。

6.根据权利要求1所述的轨道交通车载数据记录装置，其特征在于，主控插件包括用于存储日常数据或关键数据的非防护存储区和用于存储核心数据的防护存储单元，其中非防护存储区和防护存储单元的地址分别由不同权限的人员进行访问，大容量非防护存储区的数据通过包括U盘或者FTP通用工具在内的外设访问，防护存储单元的数据必须通过专用配套工具才能访问。

7.根据权利要求1所述的轨道交通车载数据记录装置，其特征在于，装置被配置为对记录数据进行权限管理，向包括维护人员、列车操作者、系统管理人员在内的不同操作人员分别开放不同类型的数据使用权，数据访问前必须通过申请者的身份认证，如果发生越权访问，装置将拒绝本次操作并对访问信息进行记录。

8.根据权利要求1所述的轨道交通车载数据记录装置，其特征在于，装置被配置为对不同类别的数据分别进行独立的管理，其中不同类型的数据被存储为不同标识的数据，不同标识的数据空间管理独立且互不影响。

9.根据权利要求1所述的轨道交通车载数据记录装置，其特征在于，装置被配置为基于车地无线网络实现实时数据同步传输至地面，支持直接从车载设备通过USB进行文件转储。

10.根据权利要求1所述的轨道交通车载数据记录装置，其特征在于，装置被配置为将待评估操作的执行序列，按照各信号发生的次序以及信号间的时序逻辑，编制为执行序列联锁表，其中一个完整的联锁表信息包含一组相关关联的动作单元D、各动作单元之间的允许时间差dt、以及整个执行流程的最大允许时长T；从某个操作被触发时，首先从联锁表中查找到本操作的对应序列，获得本次操作的D、dt以及T参数，在T窗口内对监测IO与MVB是否完成收到了D中所有动作单元，以及相邻动作单元之间的时刻差值是否处于dt的允许范围，其中参数dt的值与设备通信的耗时差异以及各单元对数据的处理周期有关，参数T值由系统对本操作规定的安全执行时间以及车辆指令各执行单元响应速度相关。