CN113422802A - 一种itcs车载日志下载与分析系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种ITCS车载日志下载与分析系统及方法，其中系统包括车载子系统、无线通信网络、数据处理服务器，所述的系统还包括数据中转服务器和远端服务器，所述的无线通信网络包括铁路内网通信网络和铁路外网通信网络，所述的车载子系统通过铁路内网通信网络与数据中转服务器连接，所述的数据中转服务器与数据处理服务器连接，所述的车载子系统通过铁路外网通信网络与远端服务器连接。与现有技术相比，本发明具有提升了系统的安全性和可靠性等优点。

Description

一种ITCS车载日志下载与分析系统及方法
技术领域
本发明涉及ITCS列控系统，尤其是涉及一种ITCS车载日志下载与分析系统及方法。
背景技术
青藏线格拉段由于其特殊的自然环境，全线的信号控制系统采用ITCS列控系统。该系统以车载信号作为列车运行的主体信号控制列车运行，取消了轨道电路和应答器铺设，最大限度减少了轨旁设备。基于卫星定位及车地无线通信技术的信号控制系统，采用虚拟固定闭塞技术，在保证行车安全的前提下实现旅客列车与货物列车及不同速度等级列车的混跑，并有效提高运输能力。ITCS车载主控计算机模块称为OBC，负责数据处理和数据记录。
车载设备的可靠性和稳定性会直接影响ITCS系统列车控制信息的传输可靠性、影响列车运营效率，为列车运行安全带来隐患。随着ITCS车辆的增多和车速的提升，对车载设备的可靠性和稳定性提出了更严格的要求，同时也对高效分析车载设备数据，快速找出和解决车载设备问题提出了更高要求。
经过检索，中国专利公开号CN111277668A公开了一种适用于ITCS车载日志智能分析的系统，包括车载数据采集和传输单元、地面数据智能维护中心和智能分析维护终端，地面数据智能维护中心分别与车载数据采集和传输单元、及智能分析维护终端连接，车载数据采集和传输单元与车载OBC连接；该现有专利解决了部分日志下载和分析的问题，但在实际实验中有许多不足，具体问题如下：
(1)车载数据可以通过车站WLAN下载至地面服务器，但原始日志存在保密信息，无线传输存在安全隐患。
(2)车载数据可以通过车站WLAN下载至地面服务器，但直接接入内网存在安全隐患。
(3)GSM-R数据线路不能使用时，列车的实时数据地面无法实时获取。
(4)分析界面老旧，部分功能和界面需要更新。
(5)青藏线新增HXN3车型，系统无法解析。
(6)车载子系统增加电压数据无法获取，导致断电故障无法分析。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种ITCS车载日志下载与分析系统及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
根据本发明的一个方面，提供了一种ITCS车载日志下载与分析系统，包括车载子系统、无线通信网络、数据处理服务器，所述的系统还包括数据中转服务器和远端服务器，所述的无线通信网络包括铁路内网通信网络和铁路外网通信网络，所述的车载子系统通过铁路内网通信网络与数据中转服务器连接，所述的数据中转服务器与数据处理服务器连接，所述的车载子系统通过铁路外网通信网络与远端服务器连接。
作为优选的技术方案，所述的车载子系统包括车载数据采集与传输单元DRSU和车载OBC；
所述的车载数据采集与传输单元DRSU通过网口和串口两种方式从车载OBC下载数据。
作为优选的技术方案，所述的车载数据采集与传输单元DRSU通过网口下载的数据在列车到站后才能传送到地面服务器中，作为查找历史故障和展示历史回放的依据，为历史数据；
所述的车载数据采集与传输单元DRSU通过串口下载的数据实时传输到地面服务器中，用户可查看列车的实时状态，为实时数据。
作为优选的技术方案，所述的铁路内网通信网络包括WLAN和GSM-R，其中WLAN负责日志下载，GSM-R负责实时数据的传输。
作为优选的技术方案，所述的铁路外网通信网络采用4G外网，实现实时数据双网通信；在发现铁路内网通信网络中断时，启动外网通信。
作为优选的技术方案，所述的数据中转服务器对接收到的车载数据进行隔离检查后，再发送给铁路内网的数据处理服务器。
作为优选的技术方案，所述的车载子系统还具有实时采集车载电压数据的功能。
作为优选的技术方案，该系统适用青藏线NJ2车型和HXN3车型。
作为优选的技术方案，所述的车载数据采集与传输单元DRSU从车载OBC获取记录数据，并传送给地面数据智能维护中心，地面数据智能维护中心对接收到的记录数据校验其正确性和完整性，分类清洗、剔除重复和无用的数据，补充缺失字段，分类整理数据，统一各个数据的结构和时间，然后存储进地面数据库。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于所述ITCS车载日志下载与分析系统的方法，包括以下步骤：
步骤101：车载数据采集与传输单元DRSU进行自检，自检通过后执行步骤102；
步骤102：车载数据采集与传输单元DRSU读取初始化配置文件，并同时执行步骤103和步骤104；
步骤103：车载数据采集与传输单元DRSU通过串口获取车载OBC的实时数据，并将数据打包处理后通过WIFI发送给地面服务器，并执行步骤108；
步骤104：车载数据采集与传输单元DRSU通过网口获取车载OBC的历史数据，将数据打包处理并去除保密数据，然后执行步骤105；
步骤105：判断铁路内网通信网络是否顺畅，若为是，执行步骤106，否则执行步骤107；
步骤106：数据包通过铁路内网通信网络GSM-R发送给地面服务器，并执行步骤108；
步骤107：数据包通过铁路外网通信网络4G发送给地面服务器，并执行步骤108；
步骤108：地面服务器获得车载记录的数据包。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)车载数据可以通过车站WLAN下载至地面服务器，车载子系统除去了保密信息后再无线传输除去，增加了系统的安全性。防止敏感信息泄露。
(2)增加数据中转服务器，提升了系统的安全性和可靠性。
(3)增加4G通信，搭建了外网系统。保证数据通信的可靠。
(4)更新分析软件，提升软件友好度。
(5)在原有NJ2车型日志分析的基础上，增加了HXN3车型的数据分析。
(6)车载子系统增加获取电压数据功能，可以实时监测电压值。
附图说明
图1为本发明系统采用铁路内网通信网络的结构示意图；
图2为本发明系统采用铁路外网通信网络的结构示意图；
图3为本发明方法的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，一种ITCS车载日志下载与分析系统，包括车载子系统、无线通信网络、数据处理服务器，所述的系统还包括数据中转服务器和远端服务器，所述的无线通信网络包括铁路内网通信网络和铁路外网通信网络，所述的车载子系统通过铁路内网通信网络与数据中转服务器连接，所述的数据中转服务器与数据处理服务器连接，所述的车载子系统通过铁路外网通信网络与远端服务器连接。
对于车载子系统包括车载数据采集与传输单元DRSU和车载OBC。
数据采集流程与维护人员下载车载日志流程一致，软硬件层面还增加了额外的容错、防护机制。车载数据采集与传输单元，可通过网口和串口两种方式从OBC下载数据，即初始数据。其中，通过网口下载的数据在列车到站后才能传送到地面服务器中，作为查找历史故障和展示历史回放的依据，为历史数据；通过串口下载的数据可以实时传输到地面服务器中，用户可以查看列车的实时状态，为实时数据。同时车载子系统由采集电压数据的功能。
从OBC下载历史数据后，备份该数据在车载数据采集与传输单元的CF卡中，并进行校验检测数据的完整性；对相关数据进行脱密处理后，通过WIFI将数据打包发送给地面服务器。
从OBC下载实时数据后，通过数据重组处理写入相关文件中，备份该文件数据在车载数据采集与传输单元的CF卡中。并通过GSM_R(4G)通信，发送该数据到地面服务器。
对于无线通信网络：
无线通信网络之前均为铁路内网通信，WLAN和GSM-R均可直接接入铁路内网，其中WLAN负责日志下载，GSM-R负责实时数据的传输。但为了保证实时数据通信的可靠性。增加4G外网通信，实现实时数据双网通信。在发现内网通信中断时，启动外网通信。
对于数据中转服务器：
车载数据发至数据中转服务器后，中转服务器进行隔离检查，保证数据完整和无病毒后再发送给铁路内网的数据处理服务器，增加了系统的安全性和可靠性。
对于数据处理服务器：
数据处理服务器从地面数据库获取车辆数据，基于大量既有数据的分析汇总，形成计算机可接受和识别的专家知识库，通过数据挖掘技术，将记录数据与专家知识库进行匹配，自动对故障进行智能识别，设计不同纬度的决策树，对识别结果进行多个维度的评估，给出最佳的分析结果和解决措施。
利用知识专家库对数据进行智能分析，基于长期现场经验，提取用户关心的价值信息统计分析。分析统计方式灵活多样，自动实现重点故障类型或故障多发车体的统计，最大程度减少日常重复繁琐的故障统计工作，让用户更多专注于故障处置解决。支持故障统计信息修改、增加、删除，保证统计信息准确完整，满足用户需求。
自动完成对车载数据的分析，依赖专家知识库，覆盖全路所有问题；分析标准统一，同类故障的结果固定，包括故障时间，故障类型、故障分析、处理措施等。统计分析自动化，能够灵活按照设定的时间段、故障分类，完成分类统计对比等功能，自动生成分析报告图表。分析报告可根据不同需求定制，支持Word和Excel。
终端还有数据回放的功能，能动态展示列车运行的速度曲线、限速曲线、转速曲线，显示列车当前时刻的各种实时状态。加入信号机坐标，在回放页面上显示列车何时通过信号机，距前方信号机距离等信息。
另外，分析维护终端还支持日志原始数据上传和下载的功能。
本发明作为ITCS车载日志下载和分析的改进系统，对系统的安全性、可靠性、高效性进一步提升。针对之前只有GSM-R内网无线通信，增加4G外网通信。增加一套外网系统，提升系统的可靠性。增加数据中转服务器，使外部日志数据不直接与内网连接，增加系统的安全性。增加车载电压数据实时采集功能。
如图3所示，本发明用于所述ITCS车载日志下载与分析系统的方法，包括以下步骤：
步骤101：车载数据采集与传输单元DRSU进行自检，自检通过后执行步骤102；
步骤102：车载数据采集与传输单元DRSU读取初始化配置文件，并同时执行步骤103和步骤104；
步骤103：车载数据采集与传输单元DRSU通过串口获取车载OBC的实时数据，并将数据打包处理后通过WIFI发送给地面服务器，并执行步骤108；
步骤104：车载数据采集与传输单元DRSU通过网口获取车载OBC的历史数据，将数据打包处理并去除保密数据，然后执行步骤105；
步骤105：判断铁路内网通信网络是否顺畅，若为是，执行步骤106，否则执行步骤107；
步骤106：数据包通过铁路内网通信网络GSM-R发送给地面服务器，并执行步骤108；
步骤107：数据包通过铁路外网通信网络4G发送给地面服务器，并执行步骤108；
步骤108：地面服务器获得车载记录的数据包。
本发明通过车载数据采集与传输单元DRSU从ITCS车载OBC获取记录数据，并传送给地面数据智能维护中心。地面数据智能维护中心对接收到的记录数据校验其正确性和完整性，分类清洗、剔除重复和无用的数据，补充缺失字段，分类整理数据，统一各个数据的结构和时间，然后存储进地面数据库。智能分析维护终端从地面数据库获取数据并进行分析计算，并以界面方式显示统计结果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种ITCS车载日志下载与分析系统，包括车载子系统、无线通信网络、数据处理服务器，其特征在于，所述的系统还包括数据中转服务器和远端服务器，所述的无线通信网络包括铁路内网通信网络和铁路外网通信网络，所述的车载子系统通过铁路内网通信网络与数据中转服务器连接，所述的数据中转服务器与数据处理服务器连接，所述的车载子系统通过铁路外网通信网络与远端服务器连接。
2.根据权利要求1所述的一种ITCS车载日志下载与分析系统，其特征在于，所述的车载子系统包括车载数据采集与传输单元DRSU和车载OBC；
所述的车载数据采集与传输单元DRSU通过网口和串口两种方式从车载OBC下载数据。
3.根据权利要求2所述的一种ITCS车载日志下载与分析系统，其特征在于，所述的车载数据采集与传输单元DRSU通过网口下载的数据在列车到站后才能传送到地面服务器中，作为查找历史故障和展示历史回放的依据，为历史数据；
所述的车载数据采集与传输单元DRSU通过串口下载的数据实时传输到地面服务器中，用户可查看列车的实时状态，为实时数据。
4.根据权利要求1所述的一种ITCS车载日志下载与分析系统，其特征在于，所述的铁路内网通信网络包括WLAN和GSM-R，其中WLAN负责日志下载，GSM-R负责实时数据的传输。
5.根据权利要求1所述的一种ITCS车载日志下载与分析系统，其特征在于，所述的铁路外网通信网络采用4G外网，实现实时数据双网通信；在发现铁路内网通信网络中断时，启动外网通信。
6.根据权利要求1所述的一种ITCS车载日志下载与分析系统，其特征在于，所述的数据中转服务器对接收到的车载数据进行隔离检查后，再发送给铁路内网的数据处理服务器。
7.根据权利要求1所述的一种ITCS车载日志下载与分析系统，其特征在于，所述的车载子系统还具有实时采集车载电压数据的功能。
8.根据权利要求1所述的一种ITCS车载日志下载与分析系统，其特征在于，该系统适用青藏线NJ2车型和HXN3车型。
9.根据权利要求1所述的一种ITCS车载日志下载与分析系统，其特征在于，所述的车载数据采集与传输单元DRSU从车载OBC获取记录数据，并传送给地面数据智能维护中心，地面数据智能维护中心对接收到的记录数据校验其正确性和完整性，分类清洗、剔除重复和无用的数据，补充缺失字段，分类整理数据，统一各个数据的结构和时间，然后存储进地面数据库。
10.一种用于权利要求2所述ITCS车载日志下载与分析系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤101：车载数据采集与传输单元DRSU进行自检，自检通过后执行步骤102；
步骤102：车载数据采集与传输单元DRSU读取初始化配置文件，并同时执行步骤103和步骤104；
步骤103：车载数据采集与传输单元DRSU通过串口获取车载OBC的实时数据，并将数据打包处理后通过WIFI发送给地面服务器，并执行步骤108；
步骤104：车载数据采集与传输单元DRSU通过网口获取车载OBC的历史数据，将数据打包处理并去除保密数据，然后执行步骤105；
步骤105：判断铁路内网通信网络是否顺畅，若为是，执行步骤106，否则执行步骤107；
步骤106：数据包通过铁路内网通信网络GSM-R发送给地面服务器，并执行步骤108；
步骤107：数据包通过铁路外网通信网络4G发送给地面服务器，并执行步骤108；
步骤108：地面服务器获得车载记录的数据包。
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