專利名稱：快速軌道列車故障數(shù)據(jù)采集自動(dòng)糾錯(cuò)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種快速軌道列車故障數(shù)據(jù)采集自動(dòng)糾錯(cuò)方法。
背景技術(shù)：
軌道交通列車在運(yùn)行過程中有很多的設(shè)備是實(shí)時(shí)在線進(jìn)行監(jiān)測(cè)和存儲(chǔ)的，它包括中央 處理控制設(shè)備、牽引控制設(shè)備、輔助逆變器、機(jī)械制動(dòng)控制設(shè)備、空調(diào)電器設(shè)備等，當(dāng)這 些設(shè)備在運(yùn)行過程中發(fā)生故障，故障數(shù)據(jù)就會(huì)被采集并存儲(chǔ)在采集設(shè)備的存儲(chǔ)器中，目前 由于在正線上這些故障數(shù)據(jù)不能被及時(shí)傳送給檢修人員，造成很多的列車故障不能被及時(shí) 判斷和處理，往往導(dǎo)致列車帶病運(yùn)行，給列車的安全運(yùn)營(yíng)帶來了嚴(yán)重隱患。
目前狀況列車回庫(kù)后，所有的控制單元的故障數(shù)據(jù)都要通過人工進(jìn)行采集和數(shù)據(jù)集中 存儲(chǔ)，然后再由人工對(duì)故障文件進(jìn)行分析和處理，最后才能進(jìn)行故障處理。人工故障采集 方式實(shí)施至今，已經(jīng)不再適應(yīng)目前地鐵列車的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐，特別是針對(duì)列車較多的線路， 下面我們列舉了幾點(diǎn)人工故障采集方式在生產(chǎn)實(shí)踐工作中暴露出的問題
(1) 人工故障采集存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作時(shí)間長(zhǎng)等問題。以一號(hào)線為例，目前共有45列 車，每列車為8節(jié)編組，每節(jié)車平均有5個(gè)采集點(diǎn)，每個(gè)采集點(diǎn)的故障采集時(shí)間平均為30 秒鐘左右， 一列車的故障采集工作共需20分鐘左右，這樣所有列車的故障采集時(shí)間共需 45*20=900分鐘=15小時(shí)，也就是說如果由三個(gè)熟練工進(jìn)行故障數(shù)據(jù)采集，完成全部列車 的故障采集工作共需五個(gè)小時(shí)左右。
(2) 人工故障采集極大地影響到了故障處理效率和故障數(shù)據(jù)質(zhì)量。由于人工故障采集存 在勞動(dòng)強(qiáng)度大、采集時(shí)間長(zhǎng)等問題，這就導(dǎo)致了在故障處理的方式上我們不可能做到快速 和高效，同時(shí)由于全手工操作，極有可能由于人為因素造成故障數(shù)據(jù)錯(cuò)誤和故障數(shù)據(jù)丟失。
(3) 人工故障采集方式目前采用的采集設(shè)備是便攜式計(jì)算機(jī)，由于故障采集點(diǎn)多，熱撥 插使用頻率高，極有可能引起計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集接口損壞，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)由于無法采集數(shù)據(jù) 而送修，從而影響到了故障采集、分析和判斷工作。
地鐵事故的分析和處理是一項(xiàng)復(fù)雜的、經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)的技術(shù)工作，地鐵發(fā)生事故的原因 很多，要求快速、有效、準(zhǔn)確地識(shí)別故障原因并采取有效措施及時(shí)恢復(fù)地鐵正常運(yùn)行，這 還是一個(gè)值得深入研究的工作。近年來，在安全科學(xué)領(lǐng)域中計(jì)算機(jī)技術(shù)已與安全管理、安 全評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)分析預(yù)測(cè)等工程技術(shù)廣泛結(jié)合，并且推動(dòng)了安全科學(xué)發(fā)展的進(jìn)程。利用計(jì)算
3機(jī)準(zhǔn)確及高速度的科學(xué)計(jì)算功能進(jìn)行安全分析、事故診斷、安全決策等任務(wù)。目前，地鐵 普遍安裝了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，但對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的作用沒有得到充分發(fā)揮，需要有一個(gè)后臺(tái)的 故障處理和分析系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控信號(hào)的處理，充分實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的智能化監(jiān)控，提高整個(gè) 監(jiān)控系統(tǒng)的利用率，要實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控信號(hào)的及時(shí)處理，就要解決故障數(shù)據(jù)采集無線通信的問 題，研究、開發(fā)無線自動(dòng)故障數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在軌道交通的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車的故障數(shù)據(jù)的 自動(dòng)采集，首先實(shí)現(xiàn)列車進(jìn)庫(kù)后自動(dòng)進(jìn)行故障數(shù)據(jù)無線采集和分析的能力，提高采集數(shù)據(jù) 的自動(dòng)化和準(zhǔn)確性，縮短對(duì)車的檢修和維護(hù)時(shí)間，并逐步可以實(shí)現(xiàn)站一站故障數(shù)據(jù)采集和 通信，使列車在運(yùn)行過程中就可以對(duì)其進(jìn)行運(yùn)行故障的監(jiān)測(cè)和采集，以確保列車的安全行 使，提高工作效率和便捷性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種使人員的勞動(dòng)強(qiáng)度減小，排除隨機(jī)性和偶然性 的事故發(fā)生，使事故發(fā)生的概率控制在可控范圍內(nèi)的快速軌道列車故障數(shù)據(jù)采集自動(dòng)糾錯(cuò) 方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所釆用的技術(shù)方案是提供一種快速軌道列車故障數(shù)據(jù)采集自 動(dòng)糾錯(cuò)方法，包括地鐵列車上的無線收發(fā)器，無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，車庫(kù)中的無線收發(fā)器，車庫(kù) 中的有線局域網(wǎng)，交換機(jī)，車庫(kù)中無線中端采集PC機(jī)及后臺(tái)服務(wù)器，所述的方法包括下 列步驟
(1) 由車庫(kù)中的無線中端采集PC機(jī)通過車庫(kù)中的無線收發(fā)器向列車中無線收發(fā)器發(fā) 出采集命令；
(2) 列車上的無線收發(fā)器接到命令后，把列車中的故障數(shù)據(jù)通過串口采集到車上的無 線收發(fā)器中，車上的無線收發(fā)器取得數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行IP編址和RS編碼及巻積交 織編碼運(yùn)算，然后將處理好的數(shù)據(jù)發(fā)送出去；
(3) 車庫(kù)中的無線收發(fā)器接收到數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)首先進(jìn)行CRC校驗(yàn)，再進(jìn)行解交積 運(yùn)算，然后再進(jìn)行RS解碼糾錯(cuò)，還原成正確的數(shù)據(jù)后，并將其通過交換機(jī)送入車庫(kù)
無線中端采集PC機(jī)中；
(4) 無線中端采集PC機(jī)通過后臺(tái)服務(wù)器的專家分析數(shù)據(jù)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同
時(shí)將結(jié)果輸出，并將數(shù)據(jù)和結(jié)果傳送到后臺(tái)服務(wù)器中備份。 所述的收發(fā)器是半雙工收發(fā)器，可進(jìn)行一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的全透明實(shí)時(shí)傳輸，它由無線收發(fā) 模塊和數(shù)據(jù)糾錯(cuò)編解碼系統(tǒng)兩部分組成。
4有益效果
本發(fā)明把人工"采集故障數(shù)據(jù)"改為自動(dòng)化"采集故障數(shù)據(jù)"，不僅使人員的勞動(dòng)強(qiáng)度 的減小，更重要的是它排除了隨機(jī)性和偶然性的事故發(fā)生，使事故發(fā)生的概率控制在可控 范圍內(nèi)。


圖1本發(fā)明原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù) 人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限
定的范圍。
如圖1所示，本發(fā)明包括地鐵列車上的無線收發(fā)器，無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，車庫(kù)中的無線收 發(fā)器，車庫(kù)中的有線局域網(wǎng)，交換機(jī)，車庫(kù)中無線中端采集PC機(jī)及后臺(tái)服務(wù)器，所述的 方法包括下列步驟
(1) 由車庫(kù)中的無線中端采集PC機(jī)通過車庫(kù)中的無線收發(fā)器向列車中無線收發(fā)器發(fā) 出采集命令；
(2) 列車上的無線收發(fā)器接到命令后，把列車中的故障數(shù)據(jù)通過串口采集到車上的無 線收發(fā)器中，車上的無線收發(fā)器取得數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行IP編址和RS編碼及巻積交 織編碼運(yùn)算，然后將處理好的數(shù)據(jù)發(fā)送出去；
(3) 車庫(kù)中的無線收發(fā)器接收到數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)首先進(jìn)行CRC校驗(yàn)，再進(jìn)行解交積 運(yùn)算，然后再進(jìn)行RS解碼糾錯(cuò)，還原成正確的數(shù)據(jù)后，并將其通過交換機(jī)送入車庫(kù) 無線中端采集PC機(jī)中；
(4) 無線中端采集PC機(jī)通過后臺(tái)服務(wù)器的專家分析數(shù)據(jù)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同
時(shí)將結(jié)果輸出，并將數(shù)據(jù)和結(jié)果傳送到后臺(tái)服務(wù)器中備份。 所述的收發(fā)器是半雙工收發(fā)器，可進(jìn)行一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的全透明實(shí)時(shí)傳輸，它由無線收發(fā) 模塊和數(shù)據(jù)糾錯(cuò)編解碼系統(tǒng)兩部分組成。
為了保證無線數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量,我們采用前向糾錯(cuò)編碼(FEC)來提高無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽?性，Reed-Solomon(RS)碼是一種重要的糾錯(cuò)碼，它對(duì)隨機(jī)性和突發(fā)性錯(cuò)誤有極強(qiáng)的糾錯(cuò) 能力，在當(dāng)前通信系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛，為了保證無線傳輸?shù)倪^程中數(shù)據(jù)不丟失，不亂碼，校驗(yàn)是識(shí)別錯(cuò)誤碼中必不可少的，但是我們?cè)诓杉^程中，還要做到不但能校驗(yàn)出錯(cuò)誤數(shù) 據(jù)，并且還要能糾正錯(cuò)誤，使錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)被恢復(fù)，真正保證數(shù)據(jù)正確，對(duì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行自
動(dòng)恢復(fù)以保證數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量，是我們的主要研究技術(shù)之一，在這里主要研究的是RS的
編碼、譯碼電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，以及對(duì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的自動(dòng)恢復(fù)能力。
為了保證數(shù)據(jù)的傳輸安全，該器件完成以下的功能:1.對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行RS編碼即插 入冗余糾錯(cuò)碼2.插入IP+ID的識(shí)別碼3.對(duì)RS編碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行巻積交識(shí)編碼，提高抗錯(cuò)能力 4.對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解交織和RS解碼糾錯(cuò)。
當(dāng)將串口讀入的數(shù)據(jù)進(jìn)行RS編碼處理產(chǎn)生RS校驗(yàn)糾錯(cuò)碼，并進(jìn)行巻積交織運(yùn)算，
接收器從發(fā)射器中接收到數(shù)據(jù)后首先進(jìn)行CRC校驗(yàn)外，其后并對(duì)錯(cuò)誤碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行解交
織和RS譯碼糾錯(cuò)并恢復(fù)正確有數(shù)據(jù)，以要保證串口的數(shù)據(jù)發(fā)射到接收的正確性。
在地鐵列車上進(jìn)行故障數(shù)據(jù)采集中，最主要受干擾的有高壓電磁干擾及無線頻段的干
擾，對(duì)于無線的頻段的干擾我們可以釆用避開頻段的辦法選擇采用高效前向糾錯(cuò)信道編碼
技術(shù)，提高了數(shù)據(jù)抗突發(fā)干擾和隨機(jī)干擾的能力，在信道誤碼率為10-3時(shí)，可得到實(shí)際誤
碼率10-5-10-6
對(duì)于高壓電磁干擾我們?cè)谶x擇CPU的芯片上，要做試驗(yàn)，選擇具有高速，對(duì)電源電壓 使用范圍寬，能有效防止程序走飛，有高抗干擾性能的CPU，在這里我們選擇了可重設(shè)啟 動(dòng)復(fù)位的AVR系列單片機(jī)。
AVR系列有內(nèi)部電源開關(guān)啟動(dòng)計(jì)數(shù)器，可將低電平復(fù)位(/RESET)直接接到Vcc端。當(dāng)電 源開時(shí)，由于利用內(nèi)部RC的看門狗定時(shí)器,可延遲MCU啟動(dòng)執(zhí)行程序。這種延時(shí)使I/O 口 穩(wěn)定后執(zhí)行程序，以提高單片機(jī)工作可靠性。有的AVR單片機(jī)還有復(fù)位電壓調(diào)節(jié)功能供選 擇，適用于單片機(jī)使用不同電源電壓的場(chǎng)合。有看門狗定時(shí)器(WDT)，安全保護(hù)，防止程序 走亂(飛)，提了高產(chǎn)品的抗干擾能力。
故障數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)軟件要采用B/S結(jié)構(gòu)，程序要做成模塊化的方式，能夠遠(yuǎn)程升級(jí)和
維護(hù)，分析的數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確無誤?？蛻舳丝芍苯硬捎脼g覽器方式，可根據(jù)權(quán)限和職能安裝不
同的模塊，做到責(zé)、權(quán)分開，管理明確。
對(duì)于無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在列車上的應(yīng)用也已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)了 ，首先考慮列車上的干擾和
傳輸距離等問題。我們采用FSK調(diào)頻方式又稱移頻鍵控，簡(jiǎn)記為FSK，它是載波頻率隨數(shù)
字信號(hào)而變化的一種調(diào)制方式。對(duì)二進(jìn)制數(shù)字傳輸?shù)恼{(diào)制又叫2FSK就是用數(shù)字信號(hào)去調(diào)
制載波的頻率(移頻鍵控)，由于它具有方法簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、抗噪聲和抗衰落性能較強(qiáng)
等優(yōu)點(diǎn)，因此在現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)的低、中速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛應(yīng)用。
6設(shè)備ID+IP多路識(shí)別和端口復(fù)用技術(shù)
多路數(shù)據(jù)采集每路數(shù)據(jù)包字頭加"設(shè)備ID+IP識(shí)別"，十六位ID地址充分預(yù)留了擴(kuò)展的空
間，確保地址唯一性，在數(shù)據(jù)傳輸中采用循環(huán)冗余校驗(yàn)(簡(jiǎn)稱CRC)，以保證數(shù)據(jù)的正確和
安全，CRC是一種可靠性很高且實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單的串行數(shù)據(jù)校驗(yàn)方法，在通信及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存
儲(chǔ)中得到了廣泛應(yīng)用。
多通道串口復(fù)用一個(gè)收發(fā)器，可由軟件自動(dòng)識(shí)別和分別釆集TCU、 CCU、 BCU等數(shù)據(jù)。 本發(fā)明可以做到分別識(shí)別被測(cè)列車、車內(nèi)數(shù)據(jù)、并將采集數(shù)據(jù)保存、分析和傳到數(shù)據(jù)
中心，對(duì)無線設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)檢測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)。
由車庫(kù)內(nèi)的無線收發(fā)器組成了數(shù)據(jù)采集的局域網(wǎng)，每個(gè)收發(fā)器有一個(gè)固定IP，集中至
二十四口交換機(jī)中，數(shù)據(jù)傳到應(yīng)用程序服務(wù)器中，應(yīng)用程序服務(wù)器通過路由器和數(shù)據(jù)中心
連接，維修工程師可以通過外網(wǎng)調(diào)出列車的故障分析數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種快速軌道列車故障數(shù)據(jù)采集自動(dòng)糾錯(cuò)方法，包括地鐵列車上的無線收發(fā)器，無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，車庫(kù)中的無線收發(fā)器，車庫(kù)中的有線局域網(wǎng)，交換機(jī)，車庫(kù)中無線中端采集PC機(jī)及后臺(tái)服務(wù)器，其特征在于所述的方法包括下列步驟(1)由車庫(kù)中的無線中端采集PC機(jī)通過車庫(kù)中的無線收發(fā)器向列車中無線收發(fā)器發(fā)出采集命令；(2)列車上的無線收發(fā)器接到命令后，把列車中的故障數(shù)據(jù)通過串口采集到車上的無線收發(fā)器中，車上的無線收發(fā)器取得數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行IP編址和RS編碼及卷積交織編碼運(yùn)算，然后將處理好的數(shù)據(jù)發(fā)送出去；(3)車庫(kù)中的無線收發(fā)器接收到數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)首先進(jìn)行CRC校驗(yàn)，再進(jìn)行解交積運(yùn)算，然后再進(jìn)行RS解碼糾錯(cuò)，還原成正確的數(shù)據(jù)后，并將其通過交換機(jī)送入車庫(kù)無線中端采集PC機(jī)中；(4)無線中端采集PC機(jī)通過后臺(tái)服務(wù)器的專家分析數(shù)據(jù)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同時(shí)將結(jié)果輸出，并將數(shù)據(jù)和結(jié)果傳送到后臺(tái)服務(wù)器中備份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速軌道列車故障數(shù)據(jù)采集自動(dòng)糾錯(cuò)方法，其特征在于所述的收發(fā)器是半雙工收發(fā)器，可進(jìn)行一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的全透明實(shí)時(shí)傳輸，它由無線收發(fā) 模塊和數(shù)據(jù)糾錯(cuò)編解碼系統(tǒng)兩部分組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種快速軌道列車故障數(shù)據(jù)采集自動(dòng)糾錯(cuò)方法，包括下列步驟由車庫(kù)中的無線中端采集PC機(jī)通過車庫(kù)中的無線收發(fā)器向列車中無線收發(fā)器發(fā)出采集命令；列車上的無線收發(fā)器接到命令后，把列車中的故障數(shù)據(jù)通過串口采集到車上的無線收發(fā)器中，然后將處理好的數(shù)據(jù)發(fā)送出去；車庫(kù)中的無線收發(fā)器接收到數(shù)據(jù)后，還原成正確的數(shù)據(jù)后，并將其通過交換機(jī)送入車庫(kù)無線中端采集PC機(jī)中；無線中端采集PC機(jī)通過后臺(tái)服務(wù)器將結(jié)果輸出，并將數(shù)據(jù)和結(jié)果傳送到后臺(tái)服務(wù)器中備份。本發(fā)明不僅使人員的勞動(dòng)強(qiáng)度的減小，更重要的是它排除了隨機(jī)性和偶然性的事故發(fā)生，使事故發(fā)生的概率控制在可控范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)B61L23/00GK101602370SQ20091005004
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月27日
發(fā)明者王棱馨 申請(qǐng)人:上海大陸信息服務(wù)有限公司;上?；蹣螂姎庾詣?dòng)化有限公司;王棱馨