基于云计算的列车运行控制系统诊断中心

列车运行控制系统故障诊断是保证列车安全稳定运行的重要环节，是保持和提高列车运输能力的重要因素。随着分布式诊断组件应用的增加，对集中式诊断系统的需求也逐渐增强。运营商可以利用集中式诊断系统实时获取列车运行控制系统的当前状态数据，对所有相关的系统组件进行诊断，从而了解并记录其功能状态。西门子（Siemens）公司开发的Sidis Workstations（WS）诊断中心就是基于云计算的集中式诊断和预测系统（图 1），本文将对其结构和功能进行介绍。

1 本地诊断组件

Sidis WS诊断中心的本地诊断组件是一个由数据采集单元（DCU）和具有相应存储介质的Sidis数据存储应用程序（Sidis DS）组成的数据记录系统。

DCU以非交互的方式从列车各系统中提取数据，并将其以Wireshark（用于分析和准备数据协议的免费软件）兼容的PCAPNG（Packet CAPure Next Generation）格式保存。

Sidis数据转换器用于对获取的原始数据进行实时转换，并将其分类存储在本地数据库中。电控集中装置（EIL）、数字集中装置（DIL）、欧洲列车控制系统（ETCS）和列车运行控制系统（OCS）中都配置了相应的本地数据转换器。Sidis数据转换器应用程序支持用户界面的语言切换和各种输出格式，提供多种过滤器选项，可根据选择内容显示电子维护手册中的相关说明和提示。借助这些功能，用户可在本地诊断组件上利用诊断中心对列车运行控制系统各组件进行详细的故障分析。

2 诊断中心系统结构

Sidis WS诊断中心的核心组件是带有互联网信息服务器（IIS）的Sidis WS计算机、网络服务器及数据库。这是一个可用性非常高的冗余系统，具有2个电源和1 个由数块硬盘组成的磁盘阵列（RAID）系统。

诊断中心通过宽带诊断网络与所有监控区域连接。用户可根据监控区域的大小和结构，在监控区域中设置控制区及其下属子中心（图2）。诊断中心还配备了1个网络监视系统（Sidis NMS），可对整个诊断网络和本地的下级诊断组件进行监控和诊断，例如监视本地的数据存储系统，識别其是否对DCU的所有配置通道进行了正确记录。

2.1 与控制区的连接

Sidis WS诊断中心通过诊断网络与待监控的控制区连接。用户可以借助Sidis运行控制系统（Sidis OC）监控该区域中列车运行控制系统组件（硬件和软件）的状态。相关数据将通过DCU以非交互的方式传输给Sidis远程应用程序（Sidis OCR），并在诊断中心中显示。

2.2 与子中心的连接

Sidis WS诊断中心通过诊断网络与待监控的子中心连接。监控对象包括西门子公司生产的各种电控集中装置，如EIL、DIL及Trainguard 200型RBC设备。运行控制系统组件的监视方式与控制区中所使用的诊断系统相同。目前，研发人员正在研究将Simis平交道口保护系统（LC）连接到诊断中心的方法，以便对其进行诊断。

2.3 用户界面

Sidis WS诊断中心的用户界面由地图视图、概览和消息窗口3部分组成（图3）。

用户界面左侧为地图视图，可根据用户选定的区域和结构显示细节程度（本地组件、控制区或子中心）显示地图。地图显示基于OpenStreetMap服务（可通过代理服务器提供）。

概览位于用户界面右侧，可显示选定区域中的所有受监控组件。对于每个组件，会根据选定的结构显示细节程度显示一个图示，其中包含其当前状态及故障数量的信息。

用户界面下部是消息窗口，用于显示选定区域中的相关信息。消息窗口中的信息可以单独排序和过滤。消息窗口中还提供故障消息与维护手册相关内容的链接。

通过点击右上角的菜单选项，用户还可以调用其他功能（如语言切换功能）和信息（如维护手册、技术文档等）。

3 角色理念

Sidis WS诊断中心遵循基于角色的应用程序理念，可为每个使用者分配相应的角色;使用者可根据其角色拥有相应的权限和负责区域，例如，柏林轻轨（S-Bahn）总部的地区经理可以看到柏林轻轨的所有控制区及下属子中心（图4）。使用者管理和角色分配的任务由用户负责。

4 云连接

Sidis WS诊断中心通过西门子物联网（IoT）平台MindSphere的Railigent数字系统与云端中央共享数据库连接，为客户提供多种选择。通过访问云端中央共享数据库，调用其中的数据资源，可以将诊断技术的优势与数据分析的预测功能相结合。客户可以通过双重身份验证在移动终端上（如平板电脑、手机等）使用这些功能;可以通过移动终端从中央共享数据库中方便地调出有关各组件历史故障的信息，如哪些故障在哪些组件上反复发生，以及出现过哪些跨集中装置和跨系统的故障;还可以根据需要进行定期的统计评估。

在未来，Sidis WS诊断中心还将通过中央诊断接口提供用于连接外部系统的非专有数据模型（如用于过程控制的对象连接与嵌入统一架构（OPC UA）、开放平台通信统一架构等）。

5 结语

Sidis WS诊断中心具有标准化的用户界面和连接解决方案，客户可通过该系统快速有效地对装配了现代化列车运行控制系统的大面积区域进行诊断。通过使用基于云计算的中央共享数据库，可将诊断和预测结合起来，简化故障诊断，并得出预防措施。在未来，西门子公司计划将Sidis WS诊断中心与更多系统连接起来，并创建一个开放的诊断接口，以便通过非专有接口集成来自其他信号装备制造商的诊断数据。

参考文献

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

苏靖棋 编译

收稿日期 2020-06-18