CBTC信号系统DCS故障诊断及预警分析方法

摘要

本发明涉及一种CBTC信号系统DCS故障诊断及预警分析方法，包括以下步骤：(1)车地无线场强的实时监测和自动分析，根据列车运行计划，动态选择并使能无线场强监测列车；(2)结合无线场强监测和室内外设备状态，进行DCS设备的故障诊断及预警，准确定位故障位置和原因；(3)基于长期的无线场强模拟量监测信息，实现无线场强长期趋势的跟踪和趋势预警；(4)对DCS设备性能和关键运行参数异常波动和突变进行捕捉分析、以及超限分级预警；(5)为每类DCS故障和预警提供维护建议和基于故障原理图的处理指导。与现有技术相比，本发明具有实现DCS车地无线场强的实时自动监测和分析等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及城市轨道交通CBTC信号系统故障分析技术，尤其是涉及一种城市轨道交通CBTC(Communication Based Train Control，基于通信的列车控制系统)信号系统DCS(Data Communication System，数据通信系统)故障诊断及预警分析方法。

背景技术

目前针对CBTC信号系统DCS车地无线通信部分，主要以手动定时监测、人工分析为主，无法实现7*24小时的不间断监测和自动化分析及预警；DCS有线网络监测维护主要是采用通用的网管软件为主，DCS设备状态监测和故障判断也主要以单体设备为主，缺乏系统设备和系统间故障的关联分析，没有实现故障的智能诊断和定位；缺乏有效的预警分析机制，没有实现用户关心的DCS设备性能、流量等关键监控参数的异常波动、突变的预警分析；缺乏有效的故障影响范围分析、故障应急处理指导，不利于用户快速修复故障。总体而言，目前CBTC信号系统DCS的维护缺乏科学的指导和有力的技术支持，维护效率不高，无法系统维护的实现“预防修”和“状态修”，不能及时发现故障隐患和故障定位，不利于城市轨道交通的安全运营。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种CBTC信号系统DCS故障诊断及预警分析方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种CBTC信号系统DCS故障诊断及预警分析方法，包括以下步骤：

(1)车地无线场强的实时监测和自动分析，根据列车运行计划，动态选择并使能无线场强监测列车，用于大幅降低维护人力、减少监测盲区和及时发现隐患；

(2)结合无线场强监测和室内外设备状态，进行DCS设备的故障诊断及预警，准确定位故障位置和原因；

(3)基于长期的无线场强模拟量监测信息，实现无线场强长期趋势的跟踪和趋势预警；

(4)对DCS设备性能和关键运行参数异常波动和突变进行捕捉分析、以及超限分级预警；

(5)为每类DCS故障和预警提供维护建议和基于故障原理图的处理指导，用于方便维护人员快速进行故障抢修。

优选地，所述的列车运行计划来自于列车自动监控系统，根据设定时间向列车自动监控系统发送信息请求。

优选地，所述的DCS设备性能和关键运行参数包括DCS设备的运行状态、链路状态、CPU占用率、内存占用率、输入输出流量、误码率和温度。

优选地，所述的车地无线场强的实时监测和自动分析具体为：从列车自动监控系统获取每天的线路列车运营计划，然后根据线路上列车的运营计划，然后计算并选择运行时间最长的列车，动态使能列车上Modem监测并自动向监测中心发送轨旁AP场强信息的功能。

优选地，场强监测模块实时记录场强监测信息到本地文件并同步给场强分析模块进行故障诊断、预警分析以及长期趋势的跟踪；

当监测分析模块监测到场强有频繁的自切，以及场强明显降低或者没有波形时，则立即触发报警逻辑，结合轨旁AP、交换机等状态进行故障关联诊断分析，基于故障原理树的方式确定故障位置和故障原因。

优选地，所述的DCS设备室内外设备的安全实时监测具体为：

基于SNMP标准协议，采用DES加密和MD5认证实现DCS室内外设备的安全采集；

采集信息包括DCS设备的性能和状态信息，以及设备的链路状态、链路的输入输出流量信息。

优选地，采用多线程、异步的方式进行采集，一个DCS设备开启一个轮询线程，批量时采用分组轮询采集方式。

与现有技术相比，本发明实现DCS车地无线场强的实时自动监测和分析，代替人工手动监测；通过自动化分析的方式，替代人工故障分析和诊断，实现故障的智能诊断，有效压缩故障延时；基于预警分析方法，实现DCS子系统设备从计划修向“预防修”和“状态修”转变，降低线路运营风险；大幅提高DCS子系统维护效率，降低维护人力，实现减员增效，确保轨道交通的安全运营。

附图说明

图1是本发明对于DCS无线场强监测、故障诊断和预警分析流程图；

图2是本发明对于DCS无线场强监测分析效果展现图；

图3是本发明对于DCS故障的维护建议和故障处理流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明CBTC信号系统DCS故障诊断及预警分析方法，该方法包括：根据列车运营计划，动态使能列车实现车地无线场强的实时监测及预警分析；DCS室内外网络设备状态的关联分析；基于DCS维护信息的异常波动、突变和超限分级预警；基于长期的无线场强模拟量监测信息，实现无线场强长期趋势的跟踪和趋势预警；基于故障树原理和智能分析技术，实现故障智能诊断和定位。

通过本发明方法可以实现DCS车地无线场强的实时自动监测和分析，代替人工手动监测；通过自动化分析的方式，替代人工故障分析和诊断，实现故障的智能诊断，可以有效压缩故障延时，降低5分钟晚点率；基于预警功能，实现DCS子系统设备从计划修向“预防修”和“状态修”转变，降低线路运营风险；大幅提高DCS子系统维护效率，降低维护人力，实现减员增效，确保轨道交通的安全运营。

1、车地无线场强的实时监测和自动分析

每天凌晨从列车自动监控系统获取每天的线路列车运营计划，然后根据线路上列车的运营计划，然后计算并选择运行时间最长的列车，动态使能列车上Modem监测并自动向监测中心发送轨旁AP场强信息的功能。根据线路的长度，确保线路同时有3～5列车具备场强监测的功能，从而最大程度的保证场强监测的实时性。场强监测模块实时记录场强监测信息到本地文件并同步给场强分析模块进行故障诊断、预警分析以及长期趋势的跟踪。

当监测分析模块监测到场强有频繁的自切，也称为“乒乓”情况、以及场强明显降低或者没有波形时，则立即触发报警逻辑，结合轨旁AP、交换机等状态进行故障关联诊断分析，基于故障原理树的方式确定故障位置和故障原因。场强分析时要考虑TRE安装位置以及人防处正常的“缺口”，避免误报。

2、DCS室内外设备的安全实时监测

基于SNMP标准协议，采用DES加密和MD5认证实现DCS室内外设备的安全采集。为了确保设备状态实时监测不影响正常的数据通信，DCS设备状态采集划分独立的VLAN，并设置流量限制，并在流量超限时进行预警，从而确保监测采集的安全、可靠。监测的信息除了包括DCS设备的性能、状态信息外，还包括设备的链路状态、链路的输入输出流量信息等。

为了提高DCS设备监测的实时性，采用多线程、异步的方式，一个DCS设备开启一个轮询线程，可以批量轮询，确保每个设备监测采集的高效。同时为了避免同一时刻有大量的采集数据，本方法采用分组轮询采集方式。分组数量和间隔时间根据线路设备数量动态计算。

3、基于预设关联分析链路的快速分析

DCS室内外设备彼此相连，以实现室内外以及车地通信的功能。为了实现故障的快速和准确定位。所述分析方法采用可视化的配置工具，建立并描述DCS各个设备间的链路链接关系，生成设备链接表，作为故障智能诊断和分析的基础。当监测模块无法获取设备状态时，结合连设备链接链表，可以快速的分析确定故障点，以所见即所得的图形化方式展现故障处所。

4、DCS设备性能预警分析

对DCS设备关键性能参数如CPU、内存、流量、误码率、温度等进行预警分析。首先对这些关键性能参数分别设备分级预警上限参数，根据不同级别的上限参数，产生不同级别的预警。本发明采用基于变量特征检测技术，基于滑动时间窗分析技术，完成设备性能参数化预警分析。分析的类型包括：

1)突变分析，检查并捕捉DCS性能参数突然的变化过程，如短时的脉冲式变化，可捕捉短期的异常变化。

2)异常波动，检查并捕捉DCS性能参数在预定时间内不稳定的状态，如持续波动变化，可捕捉短中期的异常变化。

3)趋势分析，检查并捕捉DCS性能参数趋势持续变化的过程，如趋势上升或下降，可捕捉中长期的异常变化。

5、DCS设备故障的维护建议和应急处理流程

每个设备可能存在多类故障，该发明为每类设备故障定义独立的故障码，每个故障码关联相对应的维护建议和应急处理流程。在设备故障发生时，自动关联对应的维护建议和应急处理流程。应急处理流程以可视化Flow文件的方式提供故障应急处理指导，具体可参见附图3。在应急处理过程中，提供维护人员手动输入其他应急操作过程的功能，故障处理完成后，生成完整、详细的故障应急处理报告。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。