一种基于应答机制的列车故障多点无线上传方法及应用

宋扬　姜仲昊　王建强　孙文静　张磊

摘要：本文提出了一种基于应答机制的列车故障多点无线上传方法，能够有效避免由于网络环境波动及重传次数限制造成的数据丢失，有效的保证地面服务器端故障数据统计的准确性和完整性，并阐述了所提出的方法在实际地铁项目上的应用。

关键字：故障;无线上传;蜂窝移动网络;应答机制;地铁;

0.引言

随着社会快速发展，地铁列车也在不断发展和普及，如何更为高效、精准、实时的掌握地铁列车健康状态称为近年来相对热门的话题。故障无线上传系统的出现为地铁运营和维护人员对于地铁列车安全运营维护的高效性、准确性、实时性提供了一定的便利。

传统的故障无线上传机制多依赖于网络环境，即便依靠服务器反馈信息目加推故障重传机制，也会受到重传次数的限制，且耗费数据流量，无法有效的保证故障数据的完整性和准确性，对服务器数据解析和显示易造成歧义和缺失。

本文提出一种基于应答机制的故障多点无线上传方法，能够有效的避免由于网络环境的限制造成的重传故障数据丢失或失败，并描述了所提出方法在实际地铁项目上的成功应用情况。

1.工作原理

1.1 故障存储原理

列车故障数据無线上传主要源推送设备为具有故障诊断与存储列车数据记录仪。故障诊断多采用触发式机制，即存在故障触发或解除时，对规定内存区域进行整体存储一次，存储形式为滚动式FIFO（先进先出），存储至故障记录文件中。

1.2 故障无线上传原理

故障无线上传主要集成在车地无线传输系统中，由车载设备进行筛选和推送，通过专用的传输通道将数据报推送至地面服务器。故障数据包由车载数据记录仪组包，推送至具有WIFI/移动蜂窝数据功能的车载无线主机，通过车载天线传送至公网，由具有Internet访问功能的地面服务器接收并解析和存储并形成统计图表。如下图为原理示意：

1.3 传统故障无线上传机制

当任意故障存在触发或解除条件，数据记录仪将所有故障内容放入故障包的数据区进行统一上传;当受到收发双端网络环境网络不稳定、信号强度不够等复杂工况影响时，启动故障信息重传机制，即地面服务器接收到有效故障数据包，反馈对应接收数据包的帧序列号至车载数据记录仪，数据记录仪收到反馈后认为故障传送成功，否则在规定时间内未收到反馈则认为故障传送失败，开启重传机制。但传统故障无线上传数据包内容较多，不仅占用资源，耗费流量，重传也会受到次数的限制，导致地面端接收的故障信息不完整，影响地面对故障显示信息及统计信息的完整性。

1.4 故障多点无线上传机制

为了实现故障数据完整的上传至地面服务器，保证数据在地面服务器有效接收故障信息并在存储前不丢失，车载数据记录仪设备采用故障数据文件缓存机制。当故障触发或解除时，按单条故障触发、解除顺序逐条存入缓存文件，缓存文件同时作为数据发送队列控制数据发送。当车载设备发送单条故障数据并接收到地面有效反馈时，则进行下一条数据的发送，否则将重复发送。

由于缓存文件为硬盘存储数据，区别于内存缓存机制，作为车载设备掉电保持功能的载体，对缓存文件实施掉电保存机制，即使在无线上传作业未完成期间出现掉电、卡死或通信中断等，当前触发或解除的故障信息均能完整的保存在缓存文件中，设备或通信恢复后，故障无线上传作业会正常进行，保证任何情况下的数据完整性。同时，故障上传条件和车辆的故障故障记录条件存在重叠，可在既有的故障记录基础上增加故障多点记录的功能机制，进一步的节省了系统运用资源，提高了系统的使用效率。多点存储和上传机制使得故障信息分散化，即仅对存在触发或解除的故障筛选后进行上传，正常或重传工况下避免了大篇幅故障的集中性堆积和反复推送，减少了流量资源浪费，能够有效的减轻地面服务器的处理压力。

2.系统应用

所提出的一种基于应答机制的列车故障多点无线上传方法已经成功应用于北京地铁6号线西延线车地无线传输系统及兰州地铁1号线车地无线传输系统。如下图为所提出机制在兰州地铁1号线应用后某月内的故障数据统计情况：

该方法能够稳定、准确、有效的应用，保证了数据的完整，为现场车辆的应用提供了完整的故障统计数据和准确的故障报警提示。

4.总结

所提出的一种基于应答机制的列车故障多点无线上传方法能够有效的保证故障上传数据的完整性，提高设备使用效率，节省资源空间，减少因上传机制的缺陷、网络波动及设备异常造成的成本浪费，并在实际地铁车辆上能够稳定、有效的应用。

参考文献

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