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【摘 要】机车信号分析软件是机车信号车载设备数据分析的重要组成部分。实现自动化的车载设备维护状态检测和智能化的机车信号数据记录分析，已成为设备使用和维护过程中的突出问题。针对此问题，论文提出了研制机车信号作业网络维护系统，该系统具有功能全、操作简便、人机友好、供电方式灵活、携带方便等特点，极大地提高了电务维护人员的工作效率。
【Abstract】The cab signal analysis software is an important part of cab signal on-board equipment data analysis. In recent years， with the widespread application of JT-C series cab signal equipment in the whole railway， paper puts forward the development of cab signal operation network maintenance system， which has the characteristics of full function， simple operation， friendly man-machine， flexible power supply mode and convenient portability. This system greatly improves the work efficiency of electrical maintenance personnel.
【關键词】机车信号;维护系统;自动化;网络监测
【Keywords】cab signal; maintenance system; automation; network monitoring
【中图分类号】TP274+.2 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2019）10-0152-02
1 概述
目前，铁路运营企业所使用的机车信号分析软件为单机版软件，各个计算机之间的数据不能共享，无法满足现实工作的需要。因此，通过现场调研以及深入分析，机车信号作业网络维护系统实现以下三个功能。
①网络版记录分析软件。用户可以利用该软件通过对从JT-C（2000）型机车信号记录板下载的数据进行管理。②便携式机车信号作业维护终端。通过无线传输的方式从JT-C（2000）型机车信号记录板将所记录的用户作业日志和列车运行数据传输到便携式机车信号作业维护终端中，所存储的数据包括记录板记录的所有数据。③设备应具备系统时钟校准功能，与网络时间进行同步，以保证记录数据的实时性和有效性。
2 系统设备的组成和功能
机车信号网络维护系统由中心服务器、Web服务器、数据服务器、分析终端、作业浏览器和维护接口服务器构成。维护接口服务器是可选服务器，主要实现与维护终端交换数据的功能。整个系统框架如图1所示。
中心服务器是系统数据交互中心，由通信协议模块、服务器接口模块（包括Web服务器数据和维护接口服务器数据接口）、消息管理模块、连接管理模块、权限管理模块、数据传输模块、文件列表维护模块构成，为分析终端和其它服务器与中心服务器的连接提供服务支持，存储各终端上传的转储数据，管理与维护所有终端的连接、数据传输协议、用户权限、用户工作日志。
数据服务器与中心服务器连接，实现对记录数据文件、消息数据、作业日志数据的存取功能。数据服务器默认使用SQLite存储以方便部署，系统可以通过配置文件选择使用SQLite或SQL Server数据库进行数据存储。数据服务器主要由通信协议模块、数据操作接口模块、文件存取模块、定期维护模块组成，数据服务器与中心服务器和Web服务器连接，响应中心服务器和Web服务器的数据操作请求。
数据服务器主要由通信协议模块、数据操作接口模块、文件存取模块、定期维护模块组成，数据服务器与中心服务器和Web服务器连接，响应中心服务器和Web服务器的数据操作请求。
Web服务器主要实现作业浏览器浏览分析终端和维护终端作业日志的功能。该功能以Web服务器方式实现，Web服务器连接到中心服务器和数据服务器，实现消息的发送和作业日志记录的查询与下载。作业浏览器的用户通过浏览器登录Web服务器，在浏览器以网页方式查看作业日志。
Web服务器主要由通信协议模块、作业日志管理模块（包括日志查询、日志浏览、日志统计）、登陆管理、消息管理组成，Web服务器与中心服务器和数据服务器连接，实现向中心服务器发送消息和相应数据服务器查询数据的操作请求[1]。
分析终端则除了实现原单机版机车信号分析软件的所有功能外，还增加了与中心服务器的连接控制、数据传输协议的实现、数据的上传与下载、用户权限控制、用户动作与日志记录等功能。分析终端主要由通信协议模块、工作模式配置模块、服务器登陆管理模块、用户权限管理模块、终端数据传输模块、作业日志记录模块、消息管理模块组成。
3 系统工作原理
3.1 工作原理概述 机车信号分析软件网络版主要实现机车信号数据的共享分析功能以及作业管理功能，各分析终端将转储的机车信号记录数据上传到中心服务器后，由中心服务器统一管理并维护数据列表。各分析终端通过中心服务器更新数据列表并下载选定的机车信号记录数据进行分析。各分析终端的作业日志通过作业浏览器进行查看[2]。
3.2 数据记录及通信方法
3.2.1 作业日志记录
JT-C（2000）型机车信号设备记录板采用STM32作为记录CPU，记录机车信号设备运行数据和作业日志数据，使用ATWINC1500模块作为无线网络接入点实现与便携维护终端的连接。
检修人员按检修作业规范的步骤对机车信号设备进行操作，记录板会将操作动作按时间、类别、名称记录在内部存储区。检修作业完毕后，通过连接到机车信号设备的便携维护终端将作业日志数据提取到便携维护终端，再通过4G移动网络或Wi-Fi网络将作业日志记录上传到服务器。
3.2.2 无线网络连接
JT-C（2000）型机车信号设备以无线网络接入点的方式等待便携维护终端的接入。便携维护终端连接到机车信号设备后，使用连接码向机车信号设备发送连接请求。待机车信号设备验证连接请求成功后，向便携维护终端返回机车信号设备号和机车号。
便携维护终端通过Android的Java应用程序实现与JT-C（2000）型机车信号设备和服务器的通信。通过Wi-Fi方式连接到机车信号设备的无线接入点，通过移动4G网络或Wi-Fi方式连接到服务器。
3.2.3 通信協议
网络通信采用TCP Socket方式连接，协议格式采用长度、标识、数据区的方式定义。在数据区承载具体的业务内容，通过协议地址、协议版本码、数据命令类型、压缩标识、业务类型码、业务子类型码、业务数据内容的方式进行定义。各设备的协议通过不同的协议版本码、业务类型码进行区分。
3.2.4 数据文件同步
机车信号分析终端与服务器之间在后台自动实现文件同步，当某个机车信号分析终端导入新记录数据或便携维护终端上传记录文件后，其他联网的机车信号分析终端将新纪录数据自动同步到本地。机车信号分析终端和服务器采用C#编写的.NET Framework应用程序实现。机车信号分析终端和服务器之间采用事件触发通知的方式同步数据文件。服务器采用异步多线程方式，允许同时处理多个分析终端的文件传输过程。
4 系统技术特点
4.1 技术特点
系统设计为兼容单机版和网络版的架构（允许用户自行选择工作方式）。数据采用统一存储，分析车间的人员能上传与共享所有的机车信号数据，从而使数据分析无需在多台计算间切换。其中的用户管理与用户操作记录功能更为规范，为工区人员的作业流程提供了管理依据。
4.2 交互特点
系统应用模块化设计、人性化提示、优化测量软件算法，操作简便、人机友好、供电方式灵活、携带方便。记录分析人员或检修人员通过简单的操作即可完成对机车信号设备的出入库检测和设备状态的监测，并且可通过网络的方式将作业日志和记录数据上传至服务器以便操作者查看，可最大程度地提高电务维护人员的工作效率。
5 结语
本次研发完成了机车信号的传统技术手段与新时代网络信息科技的融合，结合JT-C（2000）型机车信号设备记录分析系统的特点，针对设备检修规程和记录分析统计设计了完备便捷的网络维护方法，进一步提高了JT-C（2000）型机车信号设备的针对性和实用性，可以更有效地服务于安全生产。
【参考文献】
【1】金亮.基于3G网络的视频传输技术的研究与仿真[D].保定：华北电力大学，2008.
【2】EN 50129—2003 铁路应用：通信、信号和处理系统安全相关的信号电子系统[S].
【Abstract】The cab signal analysis software is an important part of cab signal on-board equipment data analysis. In recent years， with the widespread application of JT-C series cab signal equipment in the whole railway， paper puts forward the development of cab signal operation network maintenance system， which has the characteristics of full function， simple operation， friendly man-machine， flexible power supply mode and convenient portability. This system greatly improves the work efficiency of electrical maintenance personnel.
【關键词】机车信号;维护系统;自动化;网络监测
【Keywords】cab signal; maintenance system; automation; network monitoring
【中图分类号】TP274+.2 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2019）10-0152-02
1 概述
目前，铁路运营企业所使用的机车信号分析软件为单机版软件，各个计算机之间的数据不能共享，无法满足现实工作的需要。因此，通过现场调研以及深入分析，机车信号作业网络维护系统实现以下三个功能。
①网络版记录分析软件。用户可以利用该软件通过对从JT-C（2000）型机车信号记录板下载的数据进行管理。②便携式机车信号作业维护终端。通过无线传输的方式从JT-C（2000）型机车信号记录板将所记录的用户作业日志和列车运行数据传输到便携式机车信号作业维护终端中，所存储的数据包括记录板记录的所有数据。③设备应具备系统时钟校准功能，与网络时间进行同步，以保证记录数据的实时性和有效性。
2 系统设备的组成和功能
机车信号网络维护系统由中心服务器、Web服务器、数据服务器、分析终端、作业浏览器和维护接口服务器构成。维护接口服务器是可选服务器，主要实现与维护终端交换数据的功能。整个系统框架如图1所示。
中心服务器是系统数据交互中心，由通信协议模块、服务器接口模块（包括Web服务器数据和维护接口服务器数据接口）、消息管理模块、连接管理模块、权限管理模块、数据传输模块、文件列表维护模块构成，为分析终端和其它服务器与中心服务器的连接提供服务支持，存储各终端上传的转储数据，管理与维护所有终端的连接、数据传输协议、用户权限、用户工作日志。
数据服务器与中心服务器连接，实现对记录数据文件、消息数据、作业日志数据的存取功能。数据服务器默认使用SQLite存储以方便部署，系统可以通过配置文件选择使用SQLite或SQL Server数据库进行数据存储。数据服务器主要由通信协议模块、数据操作接口模块、文件存取模块、定期维护模块组成，数据服务器与中心服务器和Web服务器连接，响应中心服务器和Web服务器的数据操作请求。
数据服务器主要由通信协议模块、数据操作接口模块、文件存取模块、定期维护模块组成，数据服务器与中心服务器和Web服务器连接，响应中心服务器和Web服务器的数据操作请求。
Web服务器主要实现作业浏览器浏览分析终端和维护终端作业日志的功能。该功能以Web服务器方式实现，Web服务器连接到中心服务器和数据服务器，实现消息的发送和作业日志记录的查询与下载。作业浏览器的用户通过浏览器登录Web服务器，在浏览器以网页方式查看作业日志。
Web服务器主要由通信协议模块、作业日志管理模块（包括日志查询、日志浏览、日志统计）、登陆管理、消息管理组成，Web服务器与中心服务器和数据服务器连接，实现向中心服务器发送消息和相应数据服务器查询数据的操作请求[1]。
分析终端则除了实现原单机版机车信号分析软件的所有功能外，还增加了与中心服务器的连接控制、数据传输协议的实现、数据的上传与下载、用户权限控制、用户动作与日志记录等功能。分析终端主要由通信协议模块、工作模式配置模块、服务器登陆管理模块、用户权限管理模块、终端数据传输模块、作业日志记录模块、消息管理模块组成。
3 系统工作原理
3.1 工作原理概述 机车信号分析软件网络版主要实现机车信号数据的共享分析功能以及作业管理功能，各分析终端将转储的机车信号记录数据上传到中心服务器后，由中心服务器统一管理并维护数据列表。各分析终端通过中心服务器更新数据列表并下载选定的机车信号记录数据进行分析。各分析终端的作业日志通过作业浏览器进行查看[2]。
3.2 数据记录及通信方法
3.2.1 作业日志记录
JT-C（2000）型机车信号设备记录板采用STM32作为记录CPU，记录机车信号设备运行数据和作业日志数据，使用ATWINC1500模块作为无线网络接入点实现与便携维护终端的连接。
检修人员按检修作业规范的步骤对机车信号设备进行操作，记录板会将操作动作按时间、类别、名称记录在内部存储区。检修作业完毕后，通过连接到机车信号设备的便携维护终端将作业日志数据提取到便携维护终端，再通过4G移动网络或Wi-Fi网络将作业日志记录上传到服务器。
3.2.2 无线网络连接
JT-C（2000）型机车信号设备以无线网络接入点的方式等待便携维护终端的接入。便携维护终端连接到机车信号设备后，使用连接码向机车信号设备发送连接请求。待机车信号设备验证连接请求成功后，向便携维护终端返回机车信号设备号和机车号。
便携维护终端通过Android的Java应用程序实现与JT-C（2000）型机车信号设备和服务器的通信。通过Wi-Fi方式连接到机车信号设备的无线接入点，通过移动4G网络或Wi-Fi方式连接到服务器。
3.2.3 通信協议
网络通信采用TCP Socket方式连接，协议格式采用长度、标识、数据区的方式定义。在数据区承载具体的业务内容，通过协议地址、协议版本码、数据命令类型、压缩标识、业务类型码、业务子类型码、业务数据内容的方式进行定义。各设备的协议通过不同的协议版本码、业务类型码进行区分。
3.2.4 数据文件同步
机车信号分析终端与服务器之间在后台自动实现文件同步，当某个机车信号分析终端导入新记录数据或便携维护终端上传记录文件后，其他联网的机车信号分析终端将新纪录数据自动同步到本地。机车信号分析终端和服务器采用C#编写的.NET Framework应用程序实现。机车信号分析终端和服务器之间采用事件触发通知的方式同步数据文件。服务器采用异步多线程方式，允许同时处理多个分析终端的文件传输过程。
4 系统技术特点
4.1 技术特点
系统设计为兼容单机版和网络版的架构（允许用户自行选择工作方式）。数据采用统一存储，分析车间的人员能上传与共享所有的机车信号数据，从而使数据分析无需在多台计算间切换。其中的用户管理与用户操作记录功能更为规范，为工区人员的作业流程提供了管理依据。
4.2 交互特点
系统应用模块化设计、人性化提示、优化测量软件算法，操作简便、人机友好、供电方式灵活、携带方便。记录分析人员或检修人员通过简单的操作即可完成对机车信号设备的出入库检测和设备状态的监测，并且可通过网络的方式将作业日志和记录数据上传至服务器以便操作者查看，可最大程度地提高电务维护人员的工作效率。
5 结语
本次研发完成了机车信号的传统技术手段与新时代网络信息科技的融合，结合JT-C（2000）型机车信号设备记录分析系统的特点，针对设备检修规程和记录分析统计设计了完备便捷的网络维护方法，进一步提高了JT-C（2000）型机车信号设备的针对性和实用性，可以更有效地服务于安全生产。
【参考文献】
【1】金亮.基于3G网络的视频传输技术的研究与仿真[D].保定：华北电力大学，2008.
【2】EN 50129—2003 铁路应用：通信、信号和处理系统安全相关的信号电子系统[S].