CN114006922A - 一种列车通信网络安全检测系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于列车通信网络领域,提供了一种列车通信网络安全检测系统及检测方法。其中,该系统包括列车局域网、传感模块、车载系统、控制模块、地面管理系统和运营监控后台;列车局域网用于将传感模块检测的相关数据通过控制模块传送到车载系统,车载系统与地面管理系统相互通信,地面管理系统包括多个路侧单元,路侧单元根据与车载系统的通信距离分散安装在运行路段沿线,用于接收车载系统发送的车辆数据,并将车辆数据发送到运营监控后台;运营监控后台用于基于车辆数据对车载系统进行测试,还用于接收控制模块传输的通信设备的实时状态数据及无线运行路段的环境监控数据,以实现环境异常监控和运行路段状态的评估。
Description
技术领域
本发明属于列车通信网络领域,尤其涉及一种列车通信网络安全检测系统及检测方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息,不必然构成在先技术。
列车运行安全保障和运维仍主要依靠定期检修及事后故障修,列车运行安全状态的实时全面获取和在途预警体系化技术与装备的缺乏是城轨交通安全水平和运维效率提升的重大瓶颈。
发明人发现,现有的列车在车地数据传输、数据处理和管理过程中,无法实现列车的车载设备与地面设备之间双向、有效、安全的数据交换,运维人员无法实时捕获列车运行过程中出现的异常,使得检测速度缓慢,效率低下;并且由于运行的车辆速度较快与地面系统之间不能实时通信,容易造成数据丢失,从而导致检测精度低,不能全面对列车进行状态检测,降低了列车运行的可靠性。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的技术问题,本发明提供一种列车通信网络安全检测系统及检测方法,其能有效地加快检测速度和提高精度,确保列车运行可靠性。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种列车通信网络安全检测系统,其包括列车局域网、传感模块、车载系统、控制模块、地面管理系统和运营监控后台;
所述列车局域网用于将传感模块检测的相关数据通过控制模块传送到车载系统,所述车载系统与地面管理系统相互通信;
所述地面管理系统包括多个路侧单元,所述路侧单元根据与车载系统的通信距离分散安装在运行路段沿线,用于接收车载系统发送的车辆数据,并将车辆数据发送到运营监控后台;
所述运营监控后台用于基于车辆数据对车载系统进行测试,及接收控制模块传输的通信设备的实时状态数据及无线运行路段的环境监控数据,以实现环境异常监控和运行路段状态的评估。
本发明的第二个方面提供一种如上述所述的列车通信网络安全检测系统的检测方法,其包括:
列车局域网将传感模块检测的相关数据通过控制模块传送到车载系统;
路侧单元接收车载系统发送的车辆数据,并将车辆数据发送到运营监控后台;
运营监控后台基于车辆数据对车载系统进行测试,接收控制模块传输的通信设备的实时状态数据及无线运行路段的环境监控数据,实现环境异常监控和运行路段状态的评估。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明的城轨列车通信网络安全检测系统,利用运营监控后台基于车辆数据对车载系统进行测试,还能够接收控制模块传输的通信设备的实时状态数据及无线运行路段的环境监控数据,能实现列车正线运行时的实时信道传输以及列车停站时的静止信道传输,满足城轨列车大容量安全监测数据传输的需求,能有效地加快检测速度和提高精度,确保列车运行可靠性。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例的列车通信网络安全检测系统结构示意图;
图2是本发明实施例的控制模块中控制接口通信示意图;
图3是本发明实施例的遥信信号波形图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
参照图1,本实施例的一种列车通信网络安全检测系统,其包括列车局域网、传感模块、车载系统、控制模块、地面管理系统和运营监控后台;
所述列车局域网用于将传感模块检测的相关数据通过控制模块传送到车载系统,所述车载系统与地面管理系统相互通信;
所述地面管理系统包括多个路侧单元,所述路侧单元根据与车载系统的通信距离分散安装在运行路段沿线,用于接收车载系统发送的车辆数据,并将车辆数据发送到运营监控后台;
所述运营监控后台用于基于车辆数据对车载系统进行测试,还用于接收控制模块传输的通信设备的实时状态数据及无线运行路段的环境监控数据,以实现环境异常监控和运行路段状态的评估。
在本实施例中,所述车辆数据包括但不限于充电数据、行驶数据、电池数据和车辆身份信息。
在具体实施中,如图2所示,所述控制模块包括主控子模块和检测子模块,主控子模块通过设定规约(例如:通过网络接口的IEC60870-5-104规约)与列车局域网连接,控制输出通过测试线与被测设备的遥信输入连接;检测子模块用于根据主控子模块的指令输出指定时间间隔的多路遥信信号。在其他实施例中,所述控制模块还用于将充电指令发送到控制单元,由控制单元执行充电命令,控制路段车载系统进行充电。所述控制模块还用于接收车辆运行的实时状态数据,并通过有线网络传输给运营监控后台。其中,所述实时状态数据包括充电电压、电流、功率的状态量和开关量。
在一个或多个实施例中,所述车载系统包括车载无线通信主机和车载无线信道单元,车载无线通信主机用于确定信息传输机制及传输方式,对需要传输的数据进行打包和缓存,并分发到车载无线信道单元中。
具体地,车载无线信道单元包括车载实时信道单元、车载实时信道天线、车载静止信道单元和车载静止信道天线;车载无线通信主机,用于根据信息传输优先级确定传输机制,对故障告警信息采用最高优先级实时传输方式,对车辆和乘客实时状态信息采用实时传输或周期传输方式,对低优先级信息采用静止信道大容量传输方式;对需要传输的数据进行打包和缓存,并分发到相应的信道单元,对实时信道单元、静止信道单元进行控制,自动均衡实时无线信道与大容量静止信道的传输资源,实现列车在途状态信息向地面中心的实时传输。
在一个或多个实施例中,所述运营监控后台包括:
(a)确定模块,其用于根据测试需求选择相应协议,确定车载系统的有限状态机。
其中,所述确定模块用于根据列车设备状态、车载系统接入网络的初始状态、触发车载系统状态的转移调控信号以及控制车载系统开断和功率档位变换的状态转移函数来确定车载系统的有限状态机。
具体地,通过下式确定车载系统的有限状态机:
M=(S,S0,E,T)
其中,M为车载系统的有限状态机,S为列车设备状态,S0为车载系统接入网络的初始状态,E为触发车载系统状态的转移调控信号,T为控制车载系统开断和功率档位变换的状态转移函数。
(b)选择模块,其用于采用所述有限状态机,在预先定义的测试用例库中获取能够覆盖所述车载系统所有状态的测试用例。
(c)测试模块,其用于根据获取的测试用例对车载系统进行检测。
在具体实施中,所述测试模块包括:
(c1)交互子模块,用于将一致性测试软件平台与车载系统进行交互;
(c2)读取子模块,用于通过一致性测试软件平台的人机界面读取并解析测试用例;
(c3)执行子模块,用于根据测试用例的类型执行测试用例,生成执行所述测试用例的结果报文;
(c4)测试子模块,用于基于所述结果报文对车载系统进行性能测试;
具体地,所述测试子模块,还用于在所述结果报文中获取车载系统的性能指标参数,判断所述性能指标参数是否满足车载系统的性能测试声明的标准,若满足,则性能测试通过;若不满足,则性能测试失败。
其中,所述车载系统的性能指标包括可调功率、信号处理时间和调节速度。
在图3中,给出了比如遥信1、遥信2和遥信3这些遥信信号捕捉SOE(sequence ofevent)信号,也就是事件顺序记录信号,以事件顺序记录的波形图。
具体地,如图3所示,在所述测试子模块中,基于所述结果报文对车载系统进行性能测试的具体过程为:
测试接线的有效性;
根据被测设备的SOE分辨率精度指标TE,定义起始测试时间间隔T=1/2*TE和T=TE-4*TS的较小值;
启动主控软件开始监测被测设备的SOE报文;
控制多个输出从0到1变位,且时间间隔依次为T,检测SOE上传报文是否完整,若完整则停止SOE报文监测,将控制输出置为0;
判断所有SOE报文时标是否均不一致,若有一致项,则设定时间间隔T=T+TS,重复确定起始测试时间间隔;若所有SOE报文时标均不一致,则保留当前的间隔T重复试验设定次数(比如:5次);
如果重复试验设定次数(比如:5次)的SOE时标均不一致,则标定当前时间间隔T为被测设备的SOE分辨率并结束测试;否则,时间间隔T递增TS重复上述操作。
(c5)告警子模块,用于根据车载系统和控制模块数据,实时监测环境监控设备的环境监控数据并根据数据变化趋势和告警阈值获取环境监控设备的报警数据。
其中,所述报警数据包括发射端电流或者电压数据变化异常导致超出告警阈值,接收端电流、电压或网络数据变化异常导致超过告警阈值以及环境监控设备自身发出的报警的数据。
在其他实施例中,所述列车通信网络安全检测系统还包括环境监控设备,其用于监控无线运行路段的环境异常,并将环境监控数据发送到运营监控后台,实现环境异常报警。
所述运营监控后台还包括评估模块,用于根据环境监控设备发送的环境监控和报警数据,以评估运行路段状态。
此处需要说明的是,运行路段指标值包括
实施例二
本实施例提供了一种基于如上述所述的列车通信网络安全检测系统的检测方法,其包括:
列车局域网将传感模块检测的相关数据通过控制模块传送到车载系统;
路侧单元接收车载系统发送的车辆数据,并将车辆数据发送到运营监控后台;
运营监控后台基于车辆数据对车载系统进行测试,接收控制模块传输的通信设备的实时状态数据及无线运行路段的环境监控数据,实现环境异常监控和运行路段状态的评估。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种列车通信网络安全检测系统,其特征在于,包括列车局域网、传感模块、车载系统、控制模块、地面管理系统和运营监控后台;
所述列车局域网用于将传感模块检测的相关数据通过控制模块传送到车载系统,所述车载系统与地面管理系统相互通信;
所述地面管理系统包括多个路侧单元,所述路侧单元根据与车载系统的通信距离分散安装在运行路段沿线,用于接收车载系统发送的车辆数据,并将车辆数据发送到运营监控后台;
所述运营监控后台用于基于车辆数据对车载系统进行测试,及接收控制模块传输的通信设备的实时状态数据及无线运行路段的环境监控数据,以实现环境异常监控和运行路段状态的评估。
2.如权利要求1所述的列车通信网络安全检测系统,其特征在于,所述控制模块包括主控子模块和检测子模块,主控子模块通过设定规约与列车局域网连接,控制输出通过测试线与被测设备的遥信输入连接;检测子模块用于根据主控子模块的指令输出指定时间间隔的多路遥信信号。
3.如权利要求2所述的列车通信网络安全检测系统,其特征在于,所述控制模块还用于将充电指令发送到控制单元,由控制单元执行充电命令。
4.如权利要求2所述的列车通信网络安全检测系统,其特征在于,所述控制模块还用于接收车辆运行的实时状态数据,并通过有线网络传输给运营监控后台。
5.如权利要求4所述的列车通信网络安全检测系统,其特征在于,所述实时状态数据包括充电电压、电流、功率的状态量和开关量。
6.如权利要求1所述的列车通信网络安全检测系统,其特征在于,所述车载系统包括车载无线通信主机和车载无线信道单元,车载无线通信主机用于确定信息传输机制及传输方式,对需要传输的数据进行打包和缓存,并分发到车载无线信道单元中。
7.如权利要求1所述的列车通信网络安全检测系统,其特征在于,所述车辆数据包括充电数据、行驶数据、电池数据和车辆身份信息。
8.如权利要求1所述的列车通信网络安全检测系统,其特征在于,所述运营监控后台包括:
确定模块,其用于根据测试需求选择相应协议,确定车载系统的有限状态机;
选择模块,其用于采用所述有限状态机,在预先定义的测试用例库中获取能够覆盖所述车载系统所有状态的测试用例;
测试模块,其用于根据获取的测试用例对车载系统进行检测。
9.如权利要求8所述的列车通信网络安全检测系统,其特征在于,所述确定模块用于根据列车设备状态、车载系统接入网络的初始状态、触发车载系统状态的转移调控信号以及控制车载系统开断和功率档位变换的状态转移函数来确定车载系统的有限状态机。
10.如权利要求8所述的列车通信网络安全检测系统,其特征在于,所述测试模块包括:
交互子模块,用于将一致性测试软件平台与车载系统进行交互;
读取子模块,用于通过一致性测试软件平台的人机界面读取并解析测试用例;
执行子模块,用于根据测试用例的类型执行测试用例,生成执行所述测试用例的结果报文;
测试子模块,用于基于所述结果报文对车载系统进行性能测试;
告警子模块,用于根据车载系统和控制模块数据,实时监测环境监控设备的环境监控数据并根据数据变化趋势和告警阈值获取环境监控设备的报警数据。
11.如权利要求10所述的列车通信网络安全检测系统,其特征在于,所述测试子模块,还用于在所述结果报文中获取车载系统的性能指标参数,判断所述性能指标参数是否满足车载系统的性能测试声明的标准,若满足,则性能测试通过;若不满足,则性能测试失败。
12.如权利要求11所述的列车通信网络安全检测系统,其特征在于,所述车载系统的性能指标包括可调功率、信号处理时间和调节速度。
13.如权利要求10所述的列车通信网络安全检测系统,其特征在于,在所述测试子模块中,基于所述结果报文对车载系统进行性能测试的具体过程为:
测试接线的有效性;
根据被测设备的事件顺序记录信号的分辨率精度指标TE,定义起始测试时间间隔T=1/2*TE和T=TE-4*TS的较小值;
启动主控软件开始监测被测设备的事件顺序记录信号报文;
控制多个输出从0到1变位,且时间间隔依次为T,检测事件顺序记录信号上传报文是否完整,若完整则停止事件顺序记录信号报文监测,将控制输出置为0;
判断所有事件顺序记录信号报文时标是否均不一致,若有一致项,则设定时间间隔T=T+TS,重复确定起始测试时间间隔;若所有事件顺序记录信号报文时标均不一致,则保留当前的间隔T重复试验设定次数;
如果重复试验设定次数的事件顺序记录信号的时标均不一致,则标定当前时间间隔T为被测设备的事件顺序记录信号的分辨率并结束测试;否则,时间间隔T递增TS重复上述操作。
14.如权利要求1所述的列车通信网络安全检测系统,其特征在于,所述列车通信网络安全检测系统还包括环境监控设备,其用于监控无线运行路段的环境异常,并将环境监控数据发送到运营监控后台,实现环境异常报警。
15.一种如权利要求1-14中任一项所述的列车通信网络安全检测系统的检测方法,其特征在于,包括:
列车局域网将传感模块检测的相关数据通过控制模块传送到车载系统;
路侧单元接收车载系统发送的车辆数据,并将车辆数据发送到运营监控后台;
运营监控后台基于车辆数据对车载系统进行测试,接收控制模块传输的通信设备的实时状态数据及无线运行路段的环境监控数据,以实现环境异常监控和运行路段状态的评估。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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