CN114816274B - 轨道车辆列车控制和管理系统的设备故障存储系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轨道车辆列车控制和管理系统的设备故障存储系统及方法。包括：故障检测模块，用于实时更新故障上下文到故障处理模块；故障处理模块，用于使用上下文记录队列进行循环存储固定时间段的上下文信息；故障存储模块：用于维护一个循环队列以循环存储需要写入存储介质的故障记录；并在当接收到计数信号量时，将循环队列中的故障记录出队并写入存储介质。本发明采用NVSRAM作为故障存储缓冲队列，解决掉电数据丢失问题；本发明又新增加了掉电中断处理功能，能够解决数据损坏问题；本发明采用循环队列机制对故障数据分块文件进行管理，解决相同文件个数可存储更多故障条数和便于循环存储的问题。

Description

轨道车辆列车控制和管理系统的设备故障存储系统及方法
技术领域
本发明涉及一种设备故障存储系统及方法，属于轨道交通技术领域，具体是涉及一种轨道车辆列车控制和管理系统的设备故障存储系统及方法。
背景技术
列车控制和管理系统TCMS是轨道交通车辆的（包括高铁、地铁、轻轨等）大脑，负责指挥整个车辆的运行，如果发生故障，会影响列车的正常运行，因此在TCMS发生故障时能够快速定位故障、防止故障进一步扩散，故障存储对车辆的故障诊断、维修有着至关重要的作用。当TCMS检测到故障时，TCMS需要将故障码、故障发生时间以及故障发生前后的上下文内容进行存储。等待车辆入库后通过上位机下载存储的故障新信息，并解析显示，进行故障分析，指导故障处理或系统优化。
现有技术之一在对TCMS的内容进行存储时，将发生的故障信息通过内存进行缓存，然后通过无线设备储存到云端。该方法存在以下问题：（1）通过无线设备存储到云端的方案在设备无线中断的情况下会造成数据丢失，在没有无线信号工况下方案失效；（2）对发生的故障直接进行存储或者通过内存进行缓存，不通过非易失性存储器（NVSRAM）进行缓存，设备突然断电时对已经发生尚未存储的故障不能保存，造成数据丢失；（3）由于未设计掉电保护功能，设备突然断电时可能会造成文件系统损坏，并且文件系统缓冲区中的数据丢失，造成已存储的故障数据不完整，上位机发生数据解析错误；（4）不能存储故障发生前后一段时间的上下文，只能存储故障发生时刻的上下文。
现有技术之二采用将故障文件直接写到FLASH存储器中的方式对数据进行存储。该方法存在以下缺点：（1）当故障频繁发生时，存储大量文件不利于故障下载和文件管理；（2）可在文件数量上进行限制，但当故障频发发生时，历史故障存储记录较少；（3）对故障记录文件所占用的总存储量不能设置。
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。
本发明主要的目的是解决现有技术中所存在的技术问题，提供了一种系统及方法，
为解决上述问题，本发明的方案是：
一种轨道车辆列车控制和管理系统的设备故障存储系统，包括：
故障检测模块，用于实时更新故障上下文到故障处理模块；
故障处理模块，用于使用上下文记录队列进行循环存储固定时间段的上下文信息，并在检测故障标记上升沿时开始计时，并在计时到达预先设定的故障触发时间阈值时，将故障上下文记录队列中的数据写入至故障存储模块并且发送计数信号量告知故障存储模块需要存储的故障个数；
故障存储模块：用于维护一个循环队列以循环存储需要写入存储介质的故障记录；并在当接收到计数信号量时，将循环队列中的故障记录出队并写入存储介质。
优选的，上述的一种轨道车辆列车控制和管理系统的设备故障存储系统，所述故障处理模块维护一个故障上下文缓冲队列，用于存储故障发生前后的上下文数据。
优选的，上述的一种轨道车辆列车控制和管理系统的设备故障存储系统，所述故障处理模块实时检测故障检测模块发出的故障标记，当在所述故障标记被置位后开始进行故障触发后的时间计时，当计时时间到达设定的故障触发时间阈值时，将上下文缓冲队列的数据写入故障存储模。
优选的，上述的一种轨道车辆列车控制和管理系统的设备故障存储系统，所述故障存储模块的循环队列为非易失性SRAM队列结构。
优选的，上述的一种轨道车辆列车控制和管理系统的设备故障存储系统，所述NVSRAM队列结构维护一个环形队列，接收故障处理模块的入对操作。
优选的，上述的一种轨道车辆列车控制和管理系统的设备故障存储系统，所述故障存储模块初始化完成后，对NVSRAM中的存储队列进行判空操作，如果检测到队列不为空，则将NVSRAM中的数据写入故障存储介质中。
一种轨道车辆列车控制和管理系统的设备故障存储方法，包括：
故障检测步骤，用于实时更新故障上下文信息；
故障处理步骤，用于使用上下文记录队列进行循环存储固定时间段的上下文信息，并在检测故障标记上升沿时开始计时，并在计时到达预先设定的故障触发时间阈值时，将故障上下文记录队列中的数据写入至循环队列且发送计数信号量，所述计数信号量包括需要存储的故障个数；
故障存储步骤：用于维护所述循环队列以循环存储需要写入存储介质的故障记录；并在当接收到计数信号量时，将循环队列中的故障记录出队并写入存储介质。
优选的，上述的一种轨道车辆列车控制和管理系统的设备故障存储方法，所述故障处理步骤维护一个故障上下文缓冲队列，用于存储故障发生前后的上下文数据。
优选的，上述的一种轨道车辆列车控制和管理系统的设备故障存储方法，所述故障处理步骤实时检测故障检测模块发出的故障标记，当在所述故障标记被置位后开始进行故障触发后的时间计时，当计时时间到达设定的故障触发时间阈值时，将上下文缓冲队列的数据写入循环队列。
优选的，上述的一种轨道车辆列车控制和管理系统的设备故障存储方法，所述故障存储步骤维护的循环队列为非易失性SRAM队列结构。
因此，本发明具备以下优点：
故障存储掉电数据丢失问题，本方案在设计中添加NVSRAM作为存储缓冲队列，在设备掉电时，已在存储缓冲队列中但尚未来得及存储的数据，掉电后依然保存在NVSRAM中，等下次上电后可自动将数据搬运到存储介质中，解决了数据丢失问题；
故障存储存掉电时数据损坏问题，本方案在设计中加入掉电中断保护功能，在掉电后依靠板载电容短时间的供电，可对未关闭的文件或者未同步到存储介质的数据做关闭或者数据同步处理，保证数据不损坏。
对于数据存储文件数量太多不利于下载或者存储故障条数少的问题，本方案设计存储文件分块的方法，每个文件中可以存储多条故障，因此在相同的文件个数下提高了故障存储条数的少的问题。采用循环队列管理机制对存储文件进行管理，便于在各工况下控制文件数量和存储容量，通过上位机简单设置便可实现，并且在存储容量或者存储的故障条数到达设定的阈值时，可方便快速找到最旧的存储文件快速删除。
附图说明
并入本文并形成说明书的一部分的附图例示了本发明的实施例，并且附图与说明书一起进一步用于解释本发明的原理以及使得所属领域技术人员能够制作和使用本公开。
图1例示了本发明实施例中的轨道车辆列车控制和管理系统的设备故障存储系统示意图；
图2-4例示了本发明实施例中的故障存储模夫及其工作流程示意图；
图5-6例示了本发明实施例中的故障处理模块及其工作流程示意图；
图7例示了本发明实施例中的上位机工作流程示意图。
将参照附图描述本发明的实施例。
具体实施方式
实施例
如图1所示，为本发明实施例的轨道车辆列车控制和管理系统的设备故障存储系统及方法。
该系统包括4部分：故障检测模块、故障处理模块、故障存储模块和上位机模块。
故障检测模块: 负责实时更新故障上下文到故障处理模块、检测故障发生并设置故障标记、清除故障标记等，该模块分散在整个系统的各个功能模块，在系统上电或运行过程中进行自检，自检到故障后设置故障标记，由故障处理模块进行计时、上下文数据封包等处理操作；
故障处理模块：使用上下文记录队列进行循环存储固定时间段的上下文信息；检测故障标记上升沿时开始计时，计时到达设定的故障触发后时间阈值时，将故障上下文记录队列中的数据写入NVSRAM存储队列，并发送计数信号量告诉故障存储模块需要存储的故障个数；
故障存储模块：使用一个NVSRAM实现的循环队列，循环存储需要写入存储介质（FALSH、SATA、EMMC等）的故障记录；当接收到计数信号量时，将NVSRAM中的故障记录出队并写入存储介质，存储介质采用循环队列和文件分块管理技术，便于删除旧记录和提高故障记录数量；
上位机：上位机通过FTP协议对存储在存储介质的数据记录进行下载，配合故障代码表对数据进行解析，并将解析的数据信息显示在上位机界面进行故障分析。
如图2-4所示，为故障存储模块的方法。
故障存储模块包含3部分，分别为NVSRAM队列结构、故障存储任务、断电中断处理模块；NVSRAM队列结构维护一个环形队列，提供出队和入队接口，由故障处理模块进行入对操作，故障存储任务进行出队操作；故障存储任务将出队的数据写入存储介质，并维护存储介质队列，保证故障存储维持在设定的数据量；断电中断处理函数在断电时被调用，并将缓存中的数据同步到存储介质。
在故障存储模块初始化完成后，需要对NVSRAM（掉电不丢失存储介质）中的存储队列进行判空操作，如果检测到队列不为空，需要将NVSRAM中的数据写入故障存储介质（EMMC、SATA、 FALSH等）中，已达到掉电不丢失的目的。
如图5-6所示，为本实施例的故障处理模块示意图。
故障处理模块启动单独任务周期性运行，任务维护一个故障上下文缓冲队列，用于存储故障发生前后的上下文数据，并实时检测故障标记，当故障发生后，故障标记备置位，开始进行故障触发后的时间计时，当计时时间到达设定的时间后，将上下文缓冲队列的数据全部出队，组包、写入故障存储模块。
如图7所示，为本实施例的上位机示意图。上位机主要包含3部分：故障表导入、故障数据下载、故障数据解析和显示。故障代码表包含故障码、故障名称、故障上下文信息等，通过此表对下载的故障数据进行解析显示。故障下载：上位机通过FTP功能实现文件下载
注意到，说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”、“一些实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可以不必包括所述特定特征、结构或特性。而且，这样的短语不必指代同一实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，无论是否明确描述，结合其他实施例来实现这样的特征、结构或特性将在所属领域的技术人员的知识范围内。
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 (1)

1.一种轨道车辆列车控制和管理系统的设备故障存储系统，其特征在于，包括：
故障检测模块，用于实时更新故障上下文到故障处理模块；
故障处理模块，用于使用上下文记录队列进行循环存储固定时间段的上下文信息，并在检测故障标记上升沿时开始计时，并在计时到达预先设定的故障触发时间阈值时，将故障上下文记录队列中的数据写入至故障存储模块并且发送计数信号量告知故障存储模块需要存储的故障个数；
故障存储模块：用于维护一个循环队列以循环存储需要写入存储介质的故障记录；并在当接收到计数信号量时，将循环队列中的故障记录出队并写入存储介质；
其中，故障处理模块启动单独任务周期性运行，任务维护一个故障上下文缓冲队列，用于存储故障发生前后的上下文数据，并实时检测故障标记，当故障发生后，故障标记备置位，开始进行故障触发后的时间计时，当计时时间到达设定的时间后，将上下文缓冲队列的数据全部出队，组包、写入故障存储模块；
其中，故障存储模块的循环队列为非易失性NVSRAM队列结构，
故障存储模块初始化完成后，对NVSRAM中的存储队列进行判空操作，如果检测到队列不为空，则将NVSRAM中的数据写入故障存储介质中。
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