列控設(shè)備動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化升級研究

靳 俊

列控設(shè)備動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng) （以下簡稱DMS）綜合運用了監(jiān)測、計算機、網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，在動車組運行過程中，完成列控車載設(shè)備狀態(tài)和報警信息、軌道電路信息、應答器及報文信息、RBC報文等列控信息，及列車運行速度、位置、司機操控情況等動車組運行狀態(tài)信息的實時采集，并對所采集的數(shù)據(jù)進行實時存儲、處理、組包和發(fā)送，實現(xiàn)對動車組列控車載相關(guān)設(shè)備工作狀態(tài)的實時監(jiān)測和報警分析。2007年開始，DMS在全路逐步推廣應用，目前已全部安裝在上線運行的1500多列動車組上，覆蓋了鐵路總公司的17個鐵路局，為電務(wù)部門的列控設(shè)備應急故障處理和維修、維護提供了技術(shù)支持手段，在動車組運營維護管理中發(fā)揮了重要作用。

1 現(xiàn)狀及問題

1．DMS車載設(shè)備穩(wěn)定性和擴展性不高。2006年，在著手DMS研發(fā)、測試和試驗時，車載設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)是針對當時CTCS2－200H單一類型進行設(shè)計的，并在此基礎(chǔ)上，針對引進的多種ATP類型接口，DMS車載設(shè)備進行了局部改造。近幾年，按照業(yè)務(wù)需求，DMS車載設(shè)備擴展了多種插板和軟件模塊，可以向車載工務(wù)晃車儀、車載綜合無線通信平臺 （簡稱CIR）、動車組司機操控信息分析系統(tǒng) （簡稱EOAS）、車輛電子標簽等設(shè)備提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。DMS車載設(shè)備需要適應性改造，以支持多種類型ATP設(shè)備的接口和協(xié)議解析，需要與其他專業(yè)系統(tǒng)共享、處理、分發(fā)必要的數(shù)據(jù)，這些都對DMS車載設(shè)備的運算處理能力、擴展空間及硬件穩(wěn)定性提出更高的要求。同時，早期設(shè)計中也未考慮關(guān)鍵板卡的冗余熱備，造成DMS車載設(shè)備運用中設(shè)備宕機、軟件運行占用內(nèi)存大、數(shù)據(jù)處理延遲等故障時有發(fā)生。

2．DMS誤報、漏報比較多。目前在用的DMS軟件是2011年發(fā)布的版本，通過現(xiàn)場運用并結(jié)合實例分析發(fā)現(xiàn)，DMS運用過程中經(jīng)常出現(xiàn)誤報、漏報、報警不準確和用戶使用不方便等問題，原因是DMS數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)處理和報警邏輯設(shè)計不周全、相關(guān)數(shù)據(jù)綜合分析不到位。另外，隨著列控車載設(shè)備軟件的多次升級，DMS沒有及時同步升級解析部分新擴展的數(shù)據(jù)，也造成漏報警。

3．DMS數(shù)據(jù)智能分析和統(tǒng)計分析功能比較弱。目前，鐵路局電務(wù)維護人員的日常數(shù)據(jù)查詢下載、分析和檢修維護的工作量越來越大，DMS系統(tǒng)雖存儲了列控設(shè)備日常運用過程中的大量數(shù)據(jù)，但對數(shù)據(jù)的應用僅僅局限于實時查詢、報警和回放，沒有實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的整合分析，以達到細化指導運用檢修的目的。DMS軟件對數(shù)據(jù)的分析僅停留在實時分析，沒有有效地考慮數(shù)據(jù)的相互關(guān)聯(lián)性，實現(xiàn)智能分析；未能充分挖掘已積累的大量數(shù)據(jù)中蘊含的有用信息，未能進行有效的融合，實現(xiàn)專項統(tǒng)計、對比分析等。

4．重要的信息源采集不夠。DMS報警信息描述還不具體，故障原因指向還不準確。有些非正常停車無法識別是機控還是人控觸發(fā)的；有些斷電無法識別是外部車輛供電出現(xiàn)故障，還是系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)問題；有些報不出備份設(shè)備工作狀態(tài)等。DMS無法明確故障報警信息的原因大多是因為信息源采集還不夠，尤其缺少進路、列控車載設(shè)備轉(zhuǎn)換開關(guān)、主／備系工作狀態(tài)、關(guān)鍵繼電器、故障代碼、結(jié)合部和EOAS中司機操控等重要信息。

2 DMS優(yōu)化升級研究

針對以上DMS運用中存在的問題，結(jié)合系統(tǒng)使用人員反饋的意見和建議，研究提出DMS軟硬件框架優(yōu)化整改措施和方案，對DMS進行標準化、規(guī)范化、智能化升級，并對下一步DMS發(fā)展和提高，提出思路和見解。

DMS系統(tǒng)優(yōu)化升級工作總體設(shè)想：完善DMS軟硬件設(shè)計，提高DMS車載設(shè)備穩(wěn)定性、可擴展性，增強DMS數(shù)據(jù)中心智能分析和統(tǒng)計水平，強化DMS車載和地面中心局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理，提高全網(wǎng)設(shè)備運行監(jiān)控能力。

2．1 完善DMS車載設(shè)備設(shè)計和地面數(shù)據(jù)中心、終端軟件

2．1．1 提高DMS車載設(shè)備穩(wěn)定性

1．選用具備高運算能力、高穩(wěn)定性和多擴展接口的處理器，摒棄現(xiàn)有DMS車載設(shè)備的普通處理器。

2．設(shè)備的關(guān)鍵單元采用冗余方式配置，例如電源插板和CPU插板，并充分考慮板卡熱源分布和散熱均勻。

3．將設(shè)備目前的分布式多插板架構(gòu)方式調(diào)整為組合式、高集成結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)硬件上較小的空間占用和布局，既可實現(xiàn)目前系統(tǒng)的基本功能，又提高系統(tǒng)的擴展空間和擴展能力。

2．1．2 提高DMS軟件可用性

1．組織設(shè)備廠家對目前系統(tǒng)暴露出來的漏報、誤報等問題，結(jié)合現(xiàn)場運用進行分析，對因軟件自身處理邏輯產(chǎn)生的問題，通過優(yōu)化DMS地面服務(wù)器和用戶端的軟件進行解決。包括：部分C2線路動車組運行里程判斷不準確；部分站內(nèi)發(fā)生的非正常停車判斷不準確；列控設(shè)備近期擴展的部分DMI文本報警信息DMS不顯示；軟件界面對部分報警信息分類不合理、不方便用戶查詢等。

2．組織DMS廠家和列控車載設(shè)備相關(guān)廠家，規(guī)范各類型ATP車載設(shè)備與DMS之間的通信接口及協(xié)議，明確電務(wù)維護人員所關(guān)注的所有DMI文本、故障代碼的含義，加入DMS實時報警信息欄，完善DMS報警信息。

3．增加信息源點采集，增加列控車載設(shè)備開關(guān)位置信息采集等功能，顯示列控車載設(shè)備隔離開關(guān)及冗余開關(guān)等位置，用于確定是否隔離，及哪一系處于工作狀態(tài)，方便故障定位及指導故障處理，增加無線通道傳輸質(zhì)量監(jiān)測，采集EOAS司機操控相關(guān)信息等。

4．在DMS軟件優(yōu)化的同時，對DMS地面設(shè)備及軟件的安全性進行完善，包括增加防火墻、網(wǎng)閘等安全設(shè)備，加強數(shù)據(jù)包加密、用戶身份驗證等安全措施，提高DMS系統(tǒng)安全性。

2．2 擴展DMS智能分析和統(tǒng)計分析

2．2．1 實現(xiàn)應答器報文智能分析報警功能

在既有DMS系統(tǒng)采集，并展示列控車載設(shè)備報出的應答器丟失和鏈接不一致報警的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對應答器報文內(nèi)部的ETCS－5、21、27等數(shù)據(jù)包的完全解析，增加以下功能。

1．根據(jù)應答器報文中的鏈接關(guān)系包和［CTCS－1］包結(jié)合分析，實現(xiàn)對動車組進路的預判，分析進站應答器報文信息的覆蓋完整性，信息不完整即報警，提醒電務(wù)人員及時解決，避免出現(xiàn)列控車載設(shè)備因應答器信息不完整而發(fā)生的停車。

2．通過對應答器報文的解析，獲取應答器位置信息、分相區(qū)位置信息和線路限速等信息，并與各鐵路局提供的線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行對比分析，發(fā)現(xiàn)不一致即報警。提醒電務(wù)人員及時分析，是屬于應答器報文或安裝位置錯誤，還是線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)未更新，并及時調(diào)整。

3．增加應答器報文內(nèi)容發(fā)生變化時的提醒功能。系統(tǒng)通過記錄應答器報文的歷史數(shù)據(jù)，與實時解析出的報文數(shù)據(jù)進行對比分析，發(fā)現(xiàn)報文發(fā)生變化即報警，可以方便電務(wù)人員對線路應答器更換或報文更換后，及時實現(xiàn)動態(tài)驗證。同時也有利于實現(xiàn)應答器日常維護工作的規(guī)范化管控。

2．2．2 完善補充RBC報文智能分析和運用功能

在既有DMS系統(tǒng)對部分RBC報文解析和實時查看功能的基礎(chǔ)上，擴展RBC全部報文的解析處理，并增加以下功能。

1．在DMS用戶端軟件主功能欄，增加RBC報文功能區(qū)。除了目前圖形界面上對單個RBC報文的實時點擊查看功能外，增加RBC報文查詢功能 （支持按照車次、車號、時間、里程等查詢條件）、回放功能和下載功能，方便用戶日常運用。

2．根據(jù)所解析的RBC報文數(shù)據(jù)內(nèi)容，與應答器報文內(nèi)容進行對比分析，對共同涵蓋的信息進行核對。同時結(jié)合部分列控系統(tǒng)內(nèi)部邏輯進行分析，發(fā)現(xiàn)不一致即報警。

2．2．3 實現(xiàn)各類型列控設(shè)備故障信息的統(tǒng)計分析

目前DMS可以獲取全路不同動車組、線路、列控設(shè)備類型的相關(guān)信息，已經(jīng)形成了大數(shù)據(jù)庫。在系統(tǒng)既有實時、獨立報警的基礎(chǔ)上，通過對數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析、統(tǒng)計分析和展示，可以為電務(wù)用戶更快捷的判斷故障原因、制定解決方案和更科學的應急指揮提供技術(shù)支持。主要增加以下功能。

1．實現(xiàn)應答器故障關(guān)聯(lián)分析。若不同動車組在不同時間，運行至同一線路，經(jīng)過同一組應答器時，均觸發(fā)應答器故障，DMS應能實現(xiàn)關(guān)聯(lián)分析，并給出該應答器組可能存在問題的提示。若同一動車組在運行至不同線路時，均頻繁觸發(fā)應答器故障，而經(jīng)過該線路的其他動車組無異常報警，DMS應能實現(xiàn)關(guān)聯(lián)分析，并給出該動車組列控設(shè)備可能存在問題的提示。

2．實現(xiàn)應答器故障統(tǒng)計分析。DMS需支持任意時間段內(nèi)，任一應答器的全部報警統(tǒng)計分析，并將報警數(shù)量較高的應答器編號進行報警，提示電務(wù)人員及時分析解決。

3．實現(xiàn)無線超時故障統(tǒng)計分析和關(guān)聯(lián)分析。DMS需支持任意時間段內(nèi)、任意線路的所有無線鏈接超時報警信息的統(tǒng)計分析。并根據(jù)報警觸發(fā)的位置進行統(tǒng)計，自動篩選出發(fā)生無線超時報警幾率較高的里程或區(qū)間，給出報警提示，為電務(wù)人員及時篩查、判斷該位置網(wǎng)絡(luò)是否存在干擾提供數(shù)據(jù)。同時也支持通過DMS統(tǒng)計出列控車載設(shè)備慣性無線超時的動車組車號，為電務(wù)人員及時篩查、判斷列控車載設(shè)備工作不穩(wěn)定提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

4．實現(xiàn)同一列控設(shè)備類型、不同故障類型數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。例如：目前DMS能夠獲取CTCS2－200H類型列控車載設(shè)備的 “STM信息不合理”、“DMI傳送不良”、“STM故障”、VC1故障、“應答器故障”等報警，DMS需實現(xiàn)任意時間段內(nèi)，任一列動車組或批量動車組不同故障類型的觸發(fā)數(shù)量統(tǒng)計，并結(jié)合動車組運行里程或運行時間，計算故障率，為電務(wù)人員和列控設(shè)備廠家分析故障原因提供統(tǒng)計數(shù)據(jù)參考。

5．實現(xiàn)不同列控車載設(shè)備類型、同一故障類型數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。為電務(wù)維護人員對本路局內(nèi)配屬不同類型的列控車載設(shè)備故障對比分析，督促設(shè)備廠家制定解決方案提供數(shù)據(jù)支撐。

6．實現(xiàn)列控車載設(shè)備故障與列控車載設(shè)備軟、硬件版本的關(guān)聯(lián)分析，為電務(wù)人員查找不同列控設(shè)備軟、硬件版本與現(xiàn)場運行故障之間的關(guān)系提供數(shù)據(jù)支撐。

2．3 強化DMS車載和地面中心設(shè)備運行監(jiān)控功能

2．3．1 實現(xiàn)DMS車載設(shè)備的自檢和自診斷功能

1．增加DMS與外部通信接口的監(jiān)測，及時判斷ATP、EOAS等設(shè)備工作是否處于良好狀態(tài)。

2．增加DMS車載設(shè)備自診斷監(jiān)測，定時對自身的運行情況進行診斷，能夠自動無縫切換熱備板卡工作，板卡或裝置發(fā)生故障，及時通知地面維護人員進行處理。

2．3．2 實現(xiàn)總公司DMS數(shù)據(jù)中心全網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督管理功能

實時監(jiān)督全路在線動車組DMS車載設(shè)備運行工作狀態(tài)，在線統(tǒng)計動車組出庫、入庫DMS車載設(shè)備工作狀態(tài)，無故掉線、缺失及時報警，實時統(tǒng)計列控設(shè)備運行工作里程等。同時通過鐵路辦公網(wǎng)，實現(xiàn)總公司DMS數(shù)據(jù)中心對各鐵路局數(shù)據(jù)中心的工作狀態(tài)監(jiān)控。各鐵路局數(shù)據(jù)中心將關(guān)鍵服務(wù)器的工作狀態(tài)信息、網(wǎng)絡(luò)狀況，以及各用戶終端的上線運行情況等信息定時發(fā)送給總公司數(shù)據(jù)中心，發(fā)現(xiàn)異?？梢约皶r報警，提醒電務(wù)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)管人員及時處理故障，不影響系統(tǒng)的正常運用。

3 優(yōu)化升級實施建議

DMS系統(tǒng)優(yōu)化升級應針對目前系統(tǒng)應用中凸顯的問題及現(xiàn)場用戶的需求進行，新一代DMS重點體現(xiàn)在：進一步提高DMS系統(tǒng)穩(wěn)定性和可用性；在DMS所獲取和累計的大數(shù)據(jù)背景下，加強動車組列控設(shè)備相關(guān)報警的智能分析；實現(xiàn)針對不同類型列控設(shè)備及報警信息的統(tǒng)計分析，為電務(wù)維護部門日常的列控設(shè)備維修、維護、管理提供數(shù)據(jù)統(tǒng)計支持。

DMS系統(tǒng)優(yōu)化升級工作也可分步實施：

第1步，完成DMS軟件處理邏輯和安全策略的優(yōu)化，對DMS用戶端軟件進行升級，解決目前需求最為急迫的誤報、漏報和數(shù)據(jù)缺失問題，提高報警準確性。

第2步，安排部署新版DMS車載設(shè)備樣機的研發(fā)、測試和上道試驗工作，經(jīng)方案、試驗和技術(shù)評審后，結(jié)合動車組高級修逐步進行DMS車載設(shè)備更新。

第3步，根據(jù)用戶需求規(guī)范DMS與列控車載設(shè)備、CIR、EOAS以及結(jié)合部等設(shè)備的通信標準、數(shù)據(jù)格式等，完成新一代DMS技術(shù)條件的制定，組織完成DMS智能分析和統(tǒng)計分析功能的軟件開發(fā)，該項工作受DMS車載設(shè)備更新影響不大，也可提前進行。

4 結(jié)束語

通過對既有DMS系統(tǒng)在運用中存在的問題分析，并結(jié)合現(xiàn)場用戶對DMS的新需求，提出了系統(tǒng)優(yōu)化升級工作的研究思路、主要工作內(nèi)容和實施推進步驟。新一代DMS實施部署后，系統(tǒng)將更加穩(wěn)定、功能更加強大，更貼近總公司、鐵路局、站段不同層面用戶的需求，將為電務(wù)維護人員提供更好的維修維護分析平臺，在設(shè)備的維修維護和應急故障處理指導工作中發(fā)揮更大的作用。

［1］ 靳?。锌卦O(shè)備動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng) ［M］北京：中國鐵道出版社，2014