基于云計(jì)算的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)診斷中心

列車運(yùn)行控制系統(tǒng)故障診斷是保證列車安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，是保持和提高列車運(yùn)輸能力的重要因素。隨著分布式診斷組件應(yīng)用的增加，對(duì)集中式診斷系統(tǒng)的需求也逐漸增強(qiáng)。運(yùn)營(yíng)商可以利用集中式診斷系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)所有相關(guān)的系統(tǒng)組件進(jìn)行診斷，從而了解并記錄其功能狀態(tài)。西門子（Siemens）公司開發(fā)的Sidis Workstations（WS）診斷中心就是基于云計(jì)算的集中式診斷和預(yù)測(cè)系統(tǒng)（圖 1），本文將對(duì)其結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行介紹。

1 本地診斷組件

Sidis WS診斷中心的本地診斷組件是一個(gè)由數(shù)據(jù)采集單元（DCU）和具有相應(yīng)存儲(chǔ)介質(zhì)的Sidis數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用程序（Sidis DS）組成的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。

DCU以非交互的方式從列車各系統(tǒng)中提取數(shù)據(jù)，并將其以Wireshark（用于分析和準(zhǔn)備數(shù)據(jù)協(xié)議的免費(fèi)軟件）兼容的PCAPNG（Packet CAPure Next Generation）格式保存。

Sidis數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器用于對(duì)獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換，并將其分類存儲(chǔ)在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中。電控集中裝置（EIL）、數(shù)字集中裝置（DIL）、歐洲列車控制系統(tǒng)（ETCS）和列車運(yùn)行控制系統(tǒng)（OCS）中都配置了相應(yīng)的本地?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。Sidis數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器應(yīng)用程序支持用戶界面的語言切換和各種輸出格式，提供多種過濾器選項(xiàng)，可根據(jù)選擇內(nèi)容顯示電子維護(hù)手冊(cè)中的相關(guān)說明和提示。借助這些功能，用戶可在本地診斷組件上利用診斷中心對(duì)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)各組件進(jìn)行詳細(xì)的故障分析。

2 診斷中心系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Sidis WS診斷中心的核心組件是帶有互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)器（IIS）的Sidis WS計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫(kù)。這是一個(gè)可用性非常高的冗余系統(tǒng)，具有2個(gè)電源和1 個(gè)由數(shù)塊硬盤組成的磁盤陣列（RAID）系統(tǒng)。

診斷中心通過寬帶診斷網(wǎng)絡(luò)與所有監(jiān)控區(qū)域連接。用戶可根據(jù)監(jiān)控區(qū)域的大小和結(jié)構(gòu)，在監(jiān)控區(qū)域中設(shè)置控制區(qū)及其下屬子中心（圖2）。診斷中心還配備了1個(gè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視系統(tǒng)（Sidis NMS），可對(duì)整個(gè)診斷網(wǎng)絡(luò)和本地的下級(jí)診斷組件進(jìn)行監(jiān)控和診斷，例如監(jiān)視本地的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，識(shí)別其是否對(duì)DCU的所有配置通道進(jìn)行了正確記錄。

2.1 與控制區(qū)的連接

Sidis WS診斷中心通過診斷網(wǎng)絡(luò)與待監(jiān)控的控制區(qū)連接。用戶可以借助Sidis運(yùn)行控制系統(tǒng)（Sidis OC）監(jiān)控該區(qū)域中列車運(yùn)行控制系統(tǒng)組件（硬件和軟件）的狀態(tài)。相關(guān)數(shù)據(jù)將通過DCU以非交互的方式傳輸給Sidis遠(yuǎn)程應(yīng)用程序（Sidis OCR），并在診斷中心中顯示。

2.2 與子中心的連接

Sidis WS診斷中心通過診斷網(wǎng)絡(luò)與待監(jiān)控的子中心連接。監(jiān)控對(duì)象包括西門子公司生產(chǎn)的各種電控集中裝置，如EIL、DIL及Trainguard 200型RBC設(shè)備。運(yùn)行控制系統(tǒng)組件的監(jiān)視方式與控制區(qū)中所使用的診斷系統(tǒng)相同。目前，研發(fā)人員正在研究將Simis平交道口保護(hù)系統(tǒng)（LC）連接到診斷中心的方法，以便對(duì)其進(jìn)行診斷。

2.3 用戶界面

Sidis WS診斷中心的用戶界面由地圖視圖、概覽和消息窗口3部分組成（圖3）。

用戶界面左側(cè)為地圖視圖，可根據(jù)用戶選定的區(qū)域和結(jié)構(gòu)顯示細(xì)節(jié)程度（本地組件、控制區(qū)或子中心）顯示地圖。地圖顯示基于OpenStreetMap服務(wù)（可通過代理服務(wù)器提供）。

概覽位于用戶界面右側(cè)，可顯示選定區(qū)域中的所有受監(jiān)控組件。對(duì)于每個(gè)組件，會(huì)根據(jù)選定的結(jié)構(gòu)顯示細(xì)節(jié)程度顯示一個(gè)圖示，其中包含其當(dāng)前狀態(tài)及故障數(shù)量的信息。

用戶界面下部是消息窗口，用于顯示選定區(qū)域中的相關(guān)信息。消息窗口中的信息可以單獨(dú)排序和過濾。消息窗口中還提供故障消息與維護(hù)手冊(cè)相關(guān)內(nèi)容的鏈接。

通過點(diǎn)擊右上角的菜單選項(xiàng)，用戶還可以調(diào)用其他功能（如語言切換功能）和信息（如維護(hù)手冊(cè)、技術(shù)文檔等）。

3 角色理念

Sidis WS診斷中心遵循基于角色的應(yīng)用程序理念，可為每個(gè)使用者分配相應(yīng)的角色;使用者可根據(jù)其角色擁有相應(yīng)的權(quán)限和負(fù)責(zé)區(qū)域，例如，柏林輕軌（S-Bahn）總部的地區(qū)經(jīng)理可以看到柏林輕軌的所有控制區(qū)及下屬子中心（圖4）。使用者管理和角色分配的任務(wù)由用戶負(fù)責(zé)。

4 云連接

Sidis WS診斷中心通過西門子物聯(lián)網(wǎng)（IoT）平臺(tái)MindSphere的Railigent數(shù)字系統(tǒng)與云端中央共享數(shù)據(jù)庫(kù)連接，為客戶提供多種選擇。通過訪問云端中央共享數(shù)據(jù)庫(kù)，調(diào)用其中的數(shù)據(jù)資源，可以將診斷技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與數(shù)據(jù)分析的預(yù)測(cè)功能相結(jié)合?？蛻艨梢酝ㄟ^雙重身份驗(yàn)證在移動(dòng)終端上（如平板電腦、手機(jī)等）使用這些功能;可以通過移動(dòng)終端從中央共享數(shù)據(jù)庫(kù)中方便地調(diào)出有關(guān)各組件歷史故障的信息，如哪些故障在哪些組件上反復(fù)發(fā)生，以及出現(xiàn)過哪些跨集中裝置和跨系統(tǒng)的故障;還可以根據(jù)需要進(jìn)行定期的統(tǒng)計(jì)評(píng)估。

在未來，Sidis WS診斷中心還將通過中央診斷接口提供用于連接外部系統(tǒng)的非專有數(shù)據(jù)模型（如用于過程控制的對(duì)象連接與嵌入統(tǒng)一架構(gòu)（OPC UA）、開放平臺(tái)通信統(tǒng)一架構(gòu)等）。

5 結(jié)語

Sidis WS診斷中心具有標(biāo)準(zhǔn)化的用戶界面和連接解決方案，客戶可通過該系統(tǒng)快速有效地對(duì)裝配了現(xiàn)代化列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的大面積區(qū)域進(jìn)行診斷。通過使用基于云計(jì)算的中央共享數(shù)據(jù)庫(kù)，可將診斷和預(yù)測(cè)結(jié)合起來，簡(jiǎn)化故障診斷，并得出預(yù)防措施。在未來，西門子公司計(jì)劃將Sidis WS診斷中心與更多系統(tǒng)連接起來，并創(chuàng)建一個(gè)開放的診斷接口，以便通過非專有接口集成來自其他信號(hào)裝備制造商的診斷數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]Matthias Brandt. Diagnosezentrale Sidis WS[J]. Signal+Draht，2020，112（3）：13-16.

蘇靖棋 編譯

收稿日期 2020-06-18