故障数据无线下载系统在轨道车辆中的应用
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摘要：故障数据无线下载系统作为故障诊断系统的重要组成部分，是提高列车的运行安全性、确保维修维护便携性的重要设施。本文介绍了故障诊断系统概念及功能，详细阐述了故障数据无线下载系统的方案。
关键词：故障数据无线下载系统；故障诊断系统；方案；列车网络控制系统
中图分类号：U284文献标识码： A
1 引言
随着轨道车辆技术的不断发展进步，车辆功能越来越完善，故障诊断的信息越来越多，列车运行过程中产生大量的故障诊断数据，车辆段工作人员需要结合故障信息排查列车故障，以确保列车正常安全运行。通常当列车结束运行任务回到车辆段之后，由相关专业工作人员上车手动下载故障数据，这样就存在遗漏故障信息的可能，且增加了人员工作量。为响应用户对故障诊断信息的获取方式的改进需求，轨道车辆的故障数据无线下载系统应运而生。采用故障数据无线下载系统，可以保证当列车回库后及时准确地获得所有故障数据，同时也减轻了工作量。
2 列车故障诊断系统介绍
列车故障诊断功能由列车中央控制单元集中完成，并由列车数据记录仪进行故障数据的存储，数据记录仪具有足够的容量以特定的采样周期保存各种信息，读取的数据可以通过PTU和专用服务软件，通过可编辑图形模式或者文本模式的形式显示。
列车故障诊断功能能自动提供整组列车所有诊断信息以及列车故障信息。对于重要的故障信息包含相应的相关数据，通过相应的专家分析软件将下载的数据还原成可用于分析故障的故障记录表和相关的模拟量/数字量图形，分析过程在通用的PC机上完成。
3 故障数据无线下载系统功能
3.1故障记录及传输
列车数据记录仪能够实时接收列车网络控制系统传输过来的列车故障信息及运行相关数据，并对此记录保存。当列车入库时，系统自动通过车辆段无线局域网进行连接，将数据记录仪接收到的列车故障信息传输到管理服务器。
车载无线设备实时搜索车辆段无线网络，待列车进入车辆段时，车载无线设备与车辆段无线设备建立连接，然后把数据记录仪接收到的列车故障信息传输到管理服务器。
3.2故障管理
车辆段服务器收到数据记录仪发送过来的列车故障信息时，自动对故障进行分类、统计和评估，形成相的报表，并存入相的数据库中。车辆段管理人员可以通过车辆段服务器进行故障浏览。
3.3数据导出
车辆段管理人员可以通过装有我方开发的软件的笔记本电脑，通过网络与车辆段服务器建立连接，然后将车辆段服务器上的列车故障信息导出到笔记本电脑上，供车辆段管理人员使用。
3.4无线天线频段
建立连接使用IEEE802.11a标准。IEEE 802.11a由于传输速率可高达108Mbps，有五个独立频道，使用在点数比较多地环境下，有效带宽高，抗干扰能力强。可使用在更多的应用中，是目前最常使用的无线局域网络规格，802.11a选择具有能有效降低多重路径衰减与有效使用频率的OFDM为调变技术，并选择干扰较少的5GHz频段，同时，与车内WIFI覆盖的2.4GHz频段区分开，频段更干净。
3.5车辆入库管理
当车入库时，数据记录仪会根据列车网络控制系统传过来的信号自动进行车辆关电判断，如果车辆入库时没有关电，车辆段服务器会自动进行记录，并进行告警。
4 故障数据无线下载系统方案
故障数据无线下载系统作为故障诊断系统的重要组成部分，极大地丰富了故障诊断系统的功能。它能在进入覆盖有无线局域网络的情况下，通过无线网络（WLAN）自动将列车故障信息传输至该系统地面服务器终端，以实现列车回库故障自动下载功能。故障数据无线下载系统极大地节约了故障数据手动下载的时间，缩短了维修维护流程。
4.1故障数据无线下载系统硬件说明
由于列车在进车库之前具有一定的移动性，通过全部有线的方式（铺设光纤）进行故障数据传输是不可行的，因此列车进入车库以后，可以通过无线桥接的方式连接到中心系统服务器，或用支持802.11a的笔记本电脑连接车上无线通信模块得以实现故障数据传输。根据现场环境，最佳的解决方案是选用无线的方式连接。考虑到2.4G的不稳定性，所以整个无线链路采用5G频段。这样所用无线设备就需具有强大的数据传输能力和无线传输性能，可以支持复杂的网络功能，充分满足运营商系统建设的需要。
故障数据无线下载系统可分为车载部分和地面部分。
4.1.1车载部分：包括数据记录仪ERM，带有无线传输功能的无线传输模块及配套天线。
（1）数据记录仪ERM：用于列车网络控制系统的实时数据和历史数据的采集、存储。各单元通过车辆总线传输故障发生时的信息到数据记录仪（ERM）。ERM将日期和时间等加到设备项的故障代码上，并将对应的故障进行记录。
（2）无线传输模块：通过以太网接口与列车数据记录仪连接，将数据记录仪记录的数据通过无线网络（WLAN）发送到地面服务器。
（3）车载无线AP：可以自动实现运行数据、故障数据下载到地面服务器。
4.1.2地面部分：:包括带有无线传输功能的无线AP、工业以太网交换机和终端服务器。
（1）地面无线 AP：用于接收车载无线AP
（2）工业以太网交换机：用于连接各无线AP 及服务器组成无线局域网。
（3）服务器：作为终端设备接收无线局域网发送的故障数据，并进行数据统计与分析。
4.2软件设计
4.2.1 服务端软件设计
服务端软件设计主要实现的功能：
（1）数据压缩与下载
（2）实时信号转发
（3）数据查询服务
（4）在线车辆管理
4.2.2 客户端软件设计
客户端软件设计主要实现的功能：
（1）变量监视
（2）变量强制
（3）文件下载
4.3通信接口
数据通讯链路主要包括：
（1）服务器通过无线路由器直接从数据记录仪ERM下载数据：仅用于下载历史数据。
（2）客户端通过以太网直接与数据记录仪ERM通讯，实现实时通信、数据下载、文件上传等。
（3）客户端通过无线路由器直接与数据记录仪ERM通讯，实现的功能与（2）完全相同。
（4）客户端通过以太网直接访问服务器，实现历史数据检索由与分析；
（5）客户端通过无线路由器直接访问服务器，实现的功能与（4）完全相同。
3结语
故障数据无线下载系统在CRH5型动车组及CRH380C型动车组方面已经得到了广泛应用。实践证明，安装有故障数据无线下载系统的轨道车辆完成当天运营任务，返回停车库，即入库时，无需列车司机进行人为操作，列车检测到停车库车库内的无线信号后即能将本列车当天运营的故障列表无线上传到停车库地面服务器。故障数据无线下载系统的使用使轨道车辆的故障信息实现无人为因素的现代化运行操作模式，本系统整体上已经实现所要求的功能需求，我们将继续在此基础上不断研究发展其功能，使其更加完善。
参考文献
[1]史德锋，岳媛媛，郭世明.点对点无线数据传输在故障诊断系统中的应用.电力机车与城轨车辆2004.
[2]无线局域网络标准 IEEE802.11a-1999.