CRH5型动车组列车网络控制系统方案

1、. . . . 动车组运行故障信息远程智能分析判断系统（TIDS）研究与实践··· 列车网络控制系统 采购意向 主要简介CRH5型动车组列车网络控制系统（TCMS）可实现列车牵引、制动、供电、空调、门控、转向架等子系统和设备的实时监视和控制，并能自动识别列车编组。支持列车实时诊断技术，可实现车地间的数据交换。结合地面专家系统能对车载设备应用情况进行统计分析，提高维护作业效率，优化车辆布线，有利于减轻车辆自重。动车组运行故障信息远程智能分析判断系统（TIDS）技术评审鉴定意见2012年12月19日，铁路局科委组织专家对铁路局车辆处和康拓红外技术股份合作研制的动车组运

2、行故障信息远程智能分析判断系统（TIDS）进行了技术评审。鉴定委员会审查了该系统的研制报告、技术报告、测试报告、运用报告，并对安装在车辆段CRH5型动车组上的TIDS设备样机进行了现场测试。经鉴定委员会讨论，形成以下评审意见：1、 该系统由车载终端设备和地面数据中心两部分构成，可采集动车组运行信息，并利用无线GPRS模块，远程传输至地面数据中心，终端软件通过对采集数据进行分析、判断，实现数据智能处理、自动报警等功能。2、 TIDS车载终端设备实行模块化设计，机械设计合理，便于安装拆卸，应用方便，易于维护。3、 TIDS系统软件可对动车组运行故障数据进行分类存储、智能分析、判断、报警，可实现动车

3、组运行状态信息和故障信息的实时显示，并自动生成各类报表，系统软件设计易于数据挖掘研究和历史数据管理。综上，TIDS系统采用GPRS和Internet网络技术，实现CRH5型动车组运行数据传输的与时性、准确性、完整性，可有效提高动车组运用故障的处置效率。该系统设计合理，功能符合现场需要，技术达到国先进水平，填补了CRH5型动车组远程数据传输监控的空白。课题组提供的技术资料齐全，符合鉴定要求，同意通过技术鉴定，建议推广使用。建议：结合现场实际，进一步优化数据分析判断功能。研发动车组运行故障信息远程智能分析判断系统（简称TIDS），对动车组的安全状态与故障情况进行实时跟踪监控,动态采集动车组相关图片

4、和文字信息,利用无线GPRS模块，实现到远程地面站的传输。地面站设置有配套终端分析软件，通过接收GPRS数据，实时分析、判断动车运行状态，指导故障处理，实时采集动车运行过程中的各种信息。一、 国外现状(一)、欧洲技术发展现状 上个世纪末，继欧洲铁路开放式系统互连网络(Railway open System interconnection network)即RoSin的框架下构建铁路开放式维护系统的项目RoMain之后，欧洲又开展了智能列车应用的集成通信系统(TrainCom)。 RoMain项目主要构建了一个系统框架，TrainCom项目则更多的是具体的实施与细节，其目标是： （1）通过车载网

5、络（如符合IEC61375标准的列车通信网络Train Communication Network，即TCN）、GSM无线连接和Internet网络技术的集成，开发出一个应用于铁路领域远程信息处理的通信系统，为车载设备提供无处不在的远程访问途径。 （2）标准化和互换性。具体是：(a)制定一个与TCN一致的试验规，并开发验证设备和子系统的互换性的自动测试台；(b)在所有的规中都将考虑应用的互换性，实现标准化；(c)为用于列车车载设备远程实时监视系统的维护支持系统开发其系统结构和一些基本部件。Adtranz公司在RoMain、TrainCom的框架和规下，基于其牵引传动与控制系统Mitrac开发了

6、Mitrac CC Remote远程检测、故障诊断与维护支持系统，并已装车应用。德国ICE高速列车通过参与欧洲RoMain和TrainCom项目，已经成功实现了对整个列车的全面诊断。 (二)、日本技术发展现状日本铁路的突出特点是动力分散型、编组相对固定的电动车组得到大量、普遍的运用。为了保证安全和降低维修成本，开展了列车、车辆和动车组的故障诊断研究。日本铁道综合技术研究所（TRTI）研究开发了在车辆转向架不解体情况下对车轴进行超声检测的自动检测仪、应用铁谱分析技术进行柴油机和电动车组齿轮装置不解体检测的方法，以与利用声发射、振动和声音在转向架不解体情况下进行轴承诊断的方法等。 知名的车载信息与

7、控制系统有三菱的TIS和日立的ATI。三菱的TIS到现在已经历了三代，即早期的MON（车辆监视系统，仅监视，不控制）、主流的TIS（列车信息系统，有监视和控制功能）和新一代的TIMS（列车信息管理系统，有监视、控制和信息管理功能）。TIMS具有对动车组中各个车辆、车辆的各种设备、甚至某些线路、器件的全面、详细的监视与诊断功能。 （三）、美国技术发展现状 90年代中期，TTCI开发了第一代轴承道旁声学监测系统，采用声传感器列技术和神经网络方法，诊断的准确率得到了在幅度提高，已经在北美、南非和澳大利亚铁路应用。 美国GE公司的RM&D远程监控与诊断系统经过十多年不断开发与完善，已在北美与全

8、球大力推广，在航空、医疗、能源、与铁路系统上被广泛采用，有近5万套GE产品上安装了RM&D。在铁路运输行业，全球有将近7000台燃列车安装了RM&D，仅北美地区就有将近3000台燃列车，并且这个数量目前还在增加。RM&D采用Internet网络实现对列车的远程监控与智能诊断，系统主要分为车载系统与地面信息处理系统两大部分。 （四）、中国技术发展现状 我国在列车和车辆状态检测、故障诊断与维护支持方面的工作应该始于上世纪80年代末或90年代初，燃列车研究所和株洲电力列车研究所在引进、消化GE燃列车微机控制技术和ABB的电力列车微机控制技术基础上，利用车载微机控制装置和司机台

9、显示器，主要对牵引动力设备的少数参数进行监视、保护和信息显示。 2000年5月“国家铁路智能运输系统工程技术研究中心”RITSC的组建标志着我国在此方面的研究进入了新的阶段。 2000年，铁路局、北方交通大学开展了针对燃列车的列车随车质量状态诊断记录装置研发项目。 2004年，原铁路分局、株洲电力列车研究所、交大、中南大学针对电力列车开发了列车运用状态实时监测系统。该系统由车载系统、车-地无线通信和地面处理组成。 2005年，铁道部相继颁布了铁路信息化总体规划，机务信息化专项规划，并制订了包含列车状态监测、故障诊断与维护支持容的机务信息化总体方案。该总体方案针对中国铁路的实际需求，具有技术基础

10、，符合中国国情，对高速列车状态监测、故障诊断与智能维护支持系统的快速、有序发展起到指导、规和巨大的推动作用。随着目前中国铁路动车组数量的不断攀升，动车组故障诊断变得非常重要，既要满足故障的实时性，也要满足故障报告的准确性，所以开发一套动车组运行故障信息远程智能判断分析系统变得非常重要。二、 主要研究容和技术关键问题1主要研究容 动车组信息主要分为动态位置跟踪信息、基本状态信息和故障信息等。动态位置跟踪信息主要包括运行动车组的准确位置,如经纬度或线路公里标;基本状态信息主要有速度、牵引、制动、车门、轴温等安全相关信息,以与空调、卫生间等旅客服务设施状态信息等；故障信息进行远程传输、可获取的详细故

11、障信息、其相关环境参数与现场画面,用于故障发生后支持车载故障的诊断、分析、排除与动车组检修。 系统总体设计方案根据CRH3和CRH5型动车组列车网络控制系统工作原理,主要状态与报警信息和现场画面在网络上进行传输,报警信息全部汇聚到地面监测终端。研制TIDS系统，通过网络获取的有关牵引、制动、供电、空调、车门等子系统状态的实时运行数据，通过从数据库自动获取以故障代码为索引的实时故障数据，通过GPS功能模块获取列车位置信息，通过GPRS发送实时数据；研制手持图像采集仪，即时采集故障现场图片，并通过车载远程传输模块传送到地面；研制地面数据接收处理软件，用于数据的接收和对数据的智能判断分析，提供用户数

12、据的查询使用平台。 2.技术关键问题 1）信息采集模块 信息采集模块的中央处理器是电子设备的核心,使用传统的单片机已完全不能满足系统设计的大量数据运算处理、存储和发送的需求,考虑到技术通用性,选择工业级标准PC/104硬件架构,紧凑可靠,非常适合于空间有限的应用环境,而且PC/104接口设备较多,可扩展性好,即使系统完成设计后,仍可扩展或替换更多新的功能设备。选用PC/104工业级CPU,主频为400 MHz,板载存为512 MB,板载存储容量为1 GB,具备2路以太网接口与4路串口,并具备GPIO接口以扩展LED灯用于系统工作状态指示。 中央处理器采用linux嵌入式操作系统,系统本身运行核

13、很小,部署时将使用的资源按实际硬件配置优化到最少,设计几个主要的软件模块任务,必要时通过消息队列进行进程之间的通信,系统运行稳定,可以随时掉电而不会损坏系统本身。 2）便携式拍照模块 便携式拍照模块具备拍照、录像、数据存储、远程发送等功能。在动车司机或者乘务员发现不确定或者不易处理的列车故障时，通过拍照模块把现场的故障信息转化为图像或者视频的形式，通过无线传输至地面站，经过专家分析、判断进行相应处理。 3）实时无线传输 为了保证管理运用检修部门与时掌握动车组实际运行状态、避免和防止重大安全事故,在动车组运行过程中,以GPRS方式将少量必要的监测数据发送到地面。GPRS提供了一种高效、低成本的无

14、线分组数据业务,特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输,也适用于偶尔的大数据量传输。当发生车载受监控设备工作异常或故障报警时,自动启动报警实时发送机制,将此信息通过GPRS实时发送出去。信息容包含发生故障车次、列号、车号、故障发生时间、故障级别、故障代码、故障相关数据。当系统工作正常时,系统主机定时通过无线GPRS接口向地面发送各系统状态信息和GPS定位信息,信息容还包括列车的车次、车厢号、车号、时间、监测项类型、监测项状态。 4）数据存储处理与呈现 采用Oracle数据库对实时接收和全程记录的数据进行存储、处理、查询、回放、分析等。在处理各种故障的时候通过数据库历史数据的对照,对

15、以前的故障情况有全面的了解,更有利于对动车组运行状态和设备质量进行更深层次的跟踪和动态质量控制。数据呈现采用B/S(Browser/Server)结构即浏览器和服务器结构,是随着Internet技术的兴起,对C/S结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下,用户工作界面是通过WWW浏览器来实现,极少部分事务逻辑在前端(Browser)实现,但是主要事务逻辑在服务器端(Server)实现,这样就大大简化了客户端电脑载荷,减轻了系统维护与升级的成本和工作量,降低了用户的总体成本。一、概况目前，全路动车组运行故障信息的查询主要采取人工有线下载的方式，检修人员需要等待动车组入库检修时，在动车组上持计算

16、机与动车组的MPU建立有线连接后，需要多次重复操作，才能下载全部车次动车组运行特征数据。操作繁琐、效率低下，缺乏远程诊断能力，实时性能差。通过研发该系统，主要实现以下功能：（1） CRH动车组运行状态信息的无线上传、远程采集； （2） CRH动车组运行状态信息的实时更新； （3） CRH动车组运行故障信息实时报警、故障即时处理办法指导； （4） CRH动车组运行故障信息的统计、分类、对比功能； （5） CRH动车组的历史故障信息查询、回放、分析功能。 二、主要研究容（）动车组运行故障信息远程无线传输技术。 （）采用GPRS+Internet的技术组合，实现多点查看，从而实时的了解运行动车组运行

17、状态的全面信息，可以快速有效的给予远程技术支持和故障应急指导。（）智能分析。对信息进行智能判断分析，即时给出相应报警提示和操作指导。同时通过即时信息和历史数据的对比，可以对动车组运行状态有更全面、深入的了解。三、关键技术（1）CRH5型动车组运行状态信息的无线上传、远程采集。（2）CRH5型动车组运行状态信息的实时更新。（3）CRH5型动车组运行故障信息实时报警。（4）CRH5型动车组运行故障信息的统计、分类、对比。（5）同车的历史故障信息查询、回放、分析功能。四、主要技术指标（1）TIDS客户端软件具有整体接收、实时更新动车组运行状态信息两大基本功能。（2）将动车组运行状态信息的十六进制源码

18、进行翻译，并依据故障库正确给出故障名称。（3）可以测试通讯质量。（4）具有自动报警功能。（5）具有对故障信息统计、存储、回放、分析功能。动车组运行故障信息远程智能判断分析系统（TIDS）评审资料铁路局车辆处康拓红外技术股份二零一二年十二月目录一、研制报告51.动车组运行故障信息远程智能判断分析系统（TIDS）概述61.1.动车组运行故障信息查询现状61.2.TIDS系统概述62.研制过程72.1.总体技术方案调研论证阶段72.2.关键技术攻关阶段82.3.安装调试152.4.现场试运用153.系统技术指标163.1.系统性能指标163.2.系统应用围174.主要技术特点174.1.无线上传技术

19、174.2.实时更新、故障报警174.3.智能分析185.系统应用价值186.发展与展望18二、技术方案报告201.引言212.系统功能222.1.系统检测围222.2.系统主要功能222.3.系统硬件技术参数222.4.系统软件技术参数233.系统框架243.1.系统架构243.2.系统硬件结构253.3.系统组成框图264.系统技术优势264.1.无线上传技术264.2.实时更新、故障报警274.3.智能分析275.系统安装要求305.1.终端模块安装要求305.2.数据中心建设需求30三、设备样机试制报告331.项目启动342.样机试制353.现场安装36四、技术条件371.动车组运行故

20、障信息远程智能判断分析系统（TIDS）概述382.TIDS系统构架383.TIDS系统技术条件与其标准413.1.系统应用标准413.2.系统技术参数标准423.3.系统硬件结构标准433.4.系统软件结构标准464.TIDS系统工作原理与主要功能474.1.TIDS系统工作原理474.2.TIDS系统主要功能47五、测试报告491.试验目的502.试验时间、试验地点503.试验容503.1.TIDS设备性能测试试验503.2.TIDS设备验证性试验563.3.老化测试563.4.电磁兼容测试56六、运用报告57七、社会、经济效益分析报告591.社会效益分析602.经济效益分析61八、查新报告

21、62动车组运行故障信息远程智能判断分析系统(TIDS)一、 研制报告铁路局车辆处康拓红外技术股份二零一二年十二月1. 动车组运行故障信息远程智能判断分析系统（TIDS）概述1.1. 动车组运行故障信息查询现状目前，CRH5型动车组运行故障信息的查询主要采取人工有线下载的方式。这种作业方式的缺陷主要表现为：（1） 操作繁琐、效率低下，极大的浪费人力、物力。按照目前的作业方式，检修人员需要等待动车组入库检修时，在动车上持计算机与TCMS数据下载MPU建立有线连接后，检修人员需要多次重复操作，才能下载全部车次动车组运行故障特征数据，此项操作，极大的浪费了人力、物力。（2） 缺乏远程诊断能力。目前的操

22、作方式不具备动车组运行故障远程诊断能力，检修人员无法远程获取动车组运行故障特征数据，因而无法高效的进行远程故障诊断。（3） 实时性能差。动车组运行故障数据只有在入库检修时才能通过人工有线下载方式获取，因而检修人员无法实时的了解动车组运行故障情况，更无法提供有效的远程技术支持，极大的降低了动车组运行的安全性能。（4） 故障诊断效率低、准确性差。目前通过人工下载方式得到的动车组运行故障特征数据，只有通过经验丰富的检修人员人工查询故障手册、指导手册，才能明确动车组故障原因和维修方法，这种方式不仅降低了故障诊断的效率，且由于无法实现数据共享和多级诊断而降低了故障诊断的准确性。1.2. TIDS系统概述

23、为满足对动车组运行状态动态跟踪监控、远程技术支持和故障应急指导、即时维修等实际运用需求,需要对动车组的安全状态与故障情况进行实时动态跟踪监控,分析动车组管理检修运用需求,将高速动车组运行途中的重要信息实时的采集出来，并通过GPRS和Internet网络发送到地面数据中心监测站。动车组运行故障信息远程智能分析判断系统（Trouble of moving EMU Detection and Intelligent Diagnose System，TIDS）由终端应用模块和数据中心两个部分组成，将采集到的动车组运行状态信息利用无线GPRS模块，远程传输至地面站，地面站的终端软件通过对故障数据进行判断

24、、分析，进行自动报警，同时根据故障类型给予实时故障处理指导，一台数据中心主机可实现同时对10组CRH5型动车组进行监控。 2. 研制过程TIDS系统的研发时间表如下：（1）2011年11月-2011年12月底：调研阶段，提出了基于GPRS+Internet网络远程无线数据采集的技术方案。（2）2012年1月-2012年5月：动车Mpu通信协议破解完成，为数据解析打下坚实基础。（3）2012年2月-2012年6月：（1）完成了终端模块硬件开发工作，实现了终端模块的信息采集功能和GPRS上传功能。（2）基本完成了TIDS客户端软件设计，实现了完整接收、实时接收、实时报警等基本功能。（4）2012年

25、6月-2012年8月：安装调试阶段，TIDS系统的功能验证阶段，TIDS系统调试基本完成。（5）2012年8月底至今：TIDS系统试用阶段。下面分类介绍TIDS系统的研发过程：2.1. 总体技术方案调研论证阶段2011年11月初，研发人员赴铁路局动车运用所进行实地调研，考察了动车所技术组人员下载动车组故障信息特征数据的工作流程。目前，检修人员只能在动车检修入库时，持PC对动车TCMS数据进行人工下载，而后需经过人工分析、查询故障手册和操作手册等多道工序后才能对故障进行处理。目前的操作流程不仅十分繁琐，而且无法实时地了解动车组运行状态信息，更无法对运行动车故障给予实时处理指导。研发人员通过仔细分

26、析，认为采用无线传输技术可以很好的实现动车组运行故障信息远程无线下载，并极减少检修人员的工作量和繁杂度。通过对动车Mpu工作方式、动车组运行实际情况、便于数据中心操作等问题的综合考虑，提出了基于GPRS和Internet 技术组合的无线信息采集方式，同时意识到如果要实现动车故障信息远程下载、实时更新等功能，还要对动车MPU通信协议、GPRS传输实现、数据中心客户端软件等多个方面进行深入的研究。基于动车组运行状态信息查询现状，康拓红外技术股份和铁路局车辆处共同提出了动车组运行故障信息远程智能判断分析系统的科研方案，并随即展开了实际研发工作。2.2. 关键技术攻关阶段2.2.1. MPU通讯协议解

27、析动车组MPU通信协议的解析是动车组运行故障信息数据解析的基础和主要依据。2012年1月初，研发人员就积极的投入到动车Mpu通信协议的解析工作中，2012年1月-5月间，康拓红外技术股份在铁路局动车运用所的CRH5041、CRH5042、CRH5043、CRH5056、CRH5057、CRH5059、CRH5060等多辆动车组做了大量的数据解析实验，经过艰苦的技术攻关，最终完成了对动车MPU通讯协议的的全面解析，为后期TIDS系统数据解析工作打下了坚实的基础。下面的图示为通过自主研发的监听软件得到的动车组通信源码和原有线下载软件Serlink98软件（ALSTOM开发）生成文件图示。发收数据源

28、码、生成文件示意图通过收发源码与原软件生成的excel文件的对比、分析，最终完成了动车Mpu数据下载通讯协议的全面解析。2.2.2. 系统硬件设计TIDS系统硬件主要包括两大部分：（1）终端模块；（2）数据中心监控计算机。终端模块主要完成动车组运行状态信息实时采集，并通过GPRS和Internet 网络将采集到的信息即时的转发给数据中心TIDS客户端软件；数据中心监控计算机主要用来运行TIDS客户端软件，它将实时接收的故障信息完成数据解析，并通过智能判断给出实时报警、即时远程技术支持等多项操作。2012年2月初，研发人员正式展开了TIDS系统终端模块的设计工作，经过4个多月的重点攻关，于201

29、2年6月底成功开发了基于ARM平台的终端信息采集模块。该模块置了工业级GPRS模块，搭载了充分裁剪的嵌入式Linux系统，并预装了可实现数据转发功能的嵌入式应用软件。该模块提供标准的RS232数据接口，可以快速与CRH5型动车组的Mpu、RTU、PLC、工控机等设备相连，并通过GPRS网络将终端模块与数据中心间监控计算机相连，实现数据远程实时传输。TIDS系统硬件架构示意图终端模块硬件结构图示封装后终端模块和连接线照片2.2.3. TIDS客户端软件设计2012年2月-6月，研发人员根据动车组运行故障信息远程智能判断分析系统（TIDS）的实际应用需要，开发出了终端模块配置软件和TIDS客户端软

30、件系统。终端模块配置软件主界面图示上图为终端配置软件的主界面，其菜单中有：“开始配置”、“开始更新”、“停止”、“选择文件”、“设置”、“关于”、“退出”等选项。点击“开始配置”并按照提示进行操作，可以实现对终端软件的相关参数的配置功能；“开始更新”、“停止”、“选择文件”可以实现对终端配置软件的更新功能。点击“关于”可以看到相关提示；点击“退出”即关闭终端配置软件。TIDS客户端软件设置界面上图即为TIDS客户端设置界面，首先从主菜单中选择“选择设备”，弹出的对话框中有：“添加设备”、“配置设备信息”、“删除设备”三个选项。点击“添加设备”可以实现对新设备的添加；选中下拉列表中的设备后，点击

31、“配置设备信息”可实现对新设备的配置。点击“删除设备”可将该设备删除。TIDS客户端软件整体接收界面上图即为TIDS客户端软件整体接受界面，从该界面我们可以实时的看到整体接收进度和时间信息。TIDS客户端软件故障信息展示工作界面图示上图即为TIDS客户端软件故障信息展示工作界面图示，从图示中我们可以看到经过解析后的故障信息报表，其中严重故障会按照不同颜色予以展示。点击“选择故障类型”，从下拉列表中选择想要看到的故障类型，可以只展示相应的故障信息；选择故障时间可以展示特定时间的故障信息。点击“停止报警”可以将报警声音关闭。2.3. 安装调试2012年7月初，康拓红外技术股份在铁路局车辆处的大力支

32、持下，在铁路局动车运用所展开了TIDS系统的安装调试工作。在TIDS系统调试期间，研发人员对TIDS系统的数据解析准确度、实时接收性能、报警功能、智能分析功能等几个性能做了大量的分析实验，并通过对分析实验结果对TIDS系统进行了积极的改进，给TIDS系统进入现场试用阶段打下来坚实的铺垫。2.4. 现场试运用2012年8月底，TIDS样机在铁路局进行试点安装运用。 该设备自2012年7月初开始安装调试，2012年8月底正式投入试用，试用期间，铁路局动车运用所技术组安排检修人员3名，24小时三班制作业，系统全天24小时运行。截至2012年11月30日，系统工作稳定，多次对列车故障信息完成实时报警，

33、并给予随车机械师大量的即时技术支持指导，极大提高了检车作业效率，显著的提高动车组运行的安全性能，明显提升了动车组运行的动态管理质量，有效提高了动车运用所的工作效率和安全管理质量。3. 系统技术指标3.1. 系统性能指标3.1.1. 系统硬件技术参数终端模块CPU主频：大于2.0Ghz终端模块操作系统：linux 2.6.2;存储：大于360G串口：一个RS232串口终端模块入网时间：小于30s实时性能：小于50ms终端模块电池续航能力：大于10h。供电：+5-+36V工作电流最大：360mA待机电流：80mA数据接口：RS232/485/422/TTL支持串口硬流控工作温度：-20+55相对湿

34、度：95%/403.1.2. 系统软件功能（1） 可同时实现10组CRH5动车组信息的无线上传、远程采集；（2） 可同时实现10组CRH5动车组信息的实时更新；（3） 可同时实现10组CRH5动车组信息的故障信息实时报警、故障即时处理办法指导；（4） CRH动车故障信息的统计、分类、对比功能；（5） 同车的历史故障信息查询、回放、分析功能。3.2. 系统应用围系统总体设计方案根据CRH5型动车组列车网络控制系统工作原理,主要状态与报警信息通过GPRS和Internet网络上进行传输,报警信息全部汇聚到地面监测终端。TIDS系统适应于CRH5型动车组，可对其TCMS所有数据进行实时监测，通过网络

35、获取的有关牵引、制动、供电、空调、车门等子系统状态的实时运行数据，通过从数据库以故障代码为索引的实时故障数据，通过终端模块实时采集动车组Mpu状态信息，通过GPRS实时传输给地面数据中心监测站，监测TIDS客户端软件可自动完成源码解析，并通过智能判断，提供实时报警、即时远程技术支持等多项功能。监测信息围：（1） 状态信息：主控端、受电弓、主断、车况、电制动、附加断路器、牵引手柄、方向手柄、换端、变压器、充电机、牵引情况、静态辅变、辅变工况等实时运行数据；（2） 故障信息：TRACTION、NI、BRAKE、CCT、ILLUMINTION、SIGNALING、TRACTION1、descr. I

36、mpianto、ANTIFIRE等多个类型的故障信息；（3） 基本信息：即时速度、车号、时间等基本运行信息。4. 主要技术特点4.1. 无线上传技术动车组运行故障信息远程无线传输采用通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service,简称GPRS），无线传输技术的应用有效的规避了检修人员上车采集数据的繁琐操作，同时一台监测站主机可同时实现对10组CRH5型动车组进行监控，极大的提高了检修人员的工作效率和便捷度，减少了对技术组人力、物力的投入。4.2. 实时更新、故障报警采用GPRS+Internet网络的技术组合，由于GPRS网络覆盖率高、接入速度快、传输速率高等诸

37、多优势，加之Internet的普遍应用，使得运行动车故障信息远程智能判断分析系统可以具有非常高的实时性能，并且可以实现多点查看，从而实时的了解运行动车组运行状态的全面信息，可以快速有效的给予远程技术支持和故障应急指导，极大的提高了动车组的安全性能。4.3. 智能分析该系统客户端操作软件采用Oracle数据库挖掘技术，结合检修人员丰富的实践经验对实时接收和全部记录的数据进行存储、处理、查询、回放、分析等，可以对信息进行智能判断分析高效识别不同级别、不同类型故障，并即时给出相应报警提示和操作指导。同时通过即时信息和历史数据的对比，可以对动车组运行状态有更全面、更深入的了解，便于对动车组更深层次的动

38、态质量控制。5. 系统应用价值系统的应用价值主要包括：a) 改有线技术为远程无线技术，应用方便，一台监测站主机可实现同时对10组动车组进行监控，效率高，有效的节省了人力、物力，全面提升作业质量和效率。b) TIDS系统的应用推广将有利于实现实时监控动车组信息，提高动车组检修作业质量，提升动车组检修安全保障能力；有利于提高安全管理能力，提高动车组管理效率。c) 实时性强，与时了解动车组运行故障信息，便于实时对运行动车组跟踪监测，即时提供远程技术支持和故障应急指导，有效的提高了运行动车组的安全性能。d) 对实时接收数据和历史数据进行了存储、查询、分类等操作，不仅可以快速的智能甄别真实故障信息，有效

39、提高检修人员的工作效率，还提高了故障信息的识别准确率。同时，可以更为便捷地对故障信息与历史信息进行对比，便于全面的、系统的了解列车信息，从而实现对运行动车组运行状态和设备质量进行更深层次的跟踪监测和动态质量控制。6. 发展与展望随着中国高速铁路的快速发展，动车组的大面积普与，全路动车组安全保障设备的发展也会越来越快。为了能够全面、动态、实时的了解动车组信息，动车组运行故障信息远程智能分析判断系统应运而生。此系统集成了信息解码、数据挖掘、智能识别、无线通信等关键技术，实现动车系统的全面检测，从而为全路动车的稳定运行提供可靠保障。动车组运行故障信息远程智能判断分析系统（TIDS）二、 技术方案报告

40、铁路局车辆处康拓红外技术股份二零一二年十二月1. 引言为满足对动车组运行状态动态跟踪监控、远程技术支持和故障应急指导、即时维修等实际运用需求,需要对动车组的安全状态与故障情况进行实时动态跟踪监控,分析动车组管理检修运用需求,将高速动车组运行途中的重要信息实时的采集出来，并通过GPRS和Internet网络发送到地面数据中心监测站。动车组运行故障信息远程智能分析判断系统（Trouble of moving EMU Detection and Intelligent Diagnose System，TIDS）由终端应用模块和数据中心两个部分组成，将采集到的动车组运行状态信息利用无线GPRS模块，远

41、程传输至地面站，地面站的终端软件通过对故障数据进行判断、分析，进行自动报警，同时根据故障类型给予实时故障处理指导，一台数据中心主机可实现对同时10组CRH5型动车组进行监控。 随着中国铁路的大发展，动车的数量越来越多，随之配套的保障和检测设备也迅速发展起来。TIDS系统的应用推广将有利于实时监控动车组信息，提高动车组检修作业质量，提升动车组检修安全保障能力；有利于提高安全管理能力，提高动车组管理效率。2. 系统功能2.1. 系统检测围系统总体设计方案根据CRH5型动车组列车网络控制系统工作原理,主要状态与报警信息通过GPRS和Internet网络上进行传输,报警信息全部汇聚到地面监测终端。TI

42、DS系统适应于CRH5型动车组，可对其TCMS所有数据进行实时监测，通过网络获取的有关牵引、制动、供电、空调、车门等子系统状态的实时运行数据，通过从数据库以故障代码为索引的实时故障数据，通过终端模块实时采集动车组Mpu状态信息，通过GPRS实时传输给地面数据中心监测站，监测TIDS客户端软件可自动完成源码解析，并通过智能判断，提供实时报警、即时远程技术支持等多项功能。监测信息围：（4） 状态信息：主控端、受电弓、主断、车况、电制动、附加断路器、牵引手柄、方向手柄、换端、变压器、充电机、牵引情况、静态辅变、辅变工况等实时运行数据；（5） 故障信息：TRACTION、NI、BRAKE、CCT、IL

43、LUMINTION、SIGNALING、TRACTION1、descr. Impianto、ANTIFIRE等多个类型的故障信息；（6） 基本信息：即时速度、车号、时间等基本运行信息。2.2. 系统主要功能（1） 可同时实现10组CRH5动车组信息的无线上传、远程采集；（2） 可同时实现10组CRH5动车组信息的实时更新；（3） 可同时实现10组CRH5动车组信息的故障信息实时报警、故障即时处理办法指导；（4） CRH5动车组故障信息的统计、分类、对比功能；（5） 同车的历史故障信息查询、回放、分析功能。2.3. 系统硬件技术参数终端模块CPU主频：大于2.0Ghz终端模块操作系统：linux

44、 2.6.2;存储：大于360G串口：一个RS232串口终端模块入网时间：小于30s实时性能：小于50ms终端模块电池续航能力：大于10h。供电：+5-+36V工作电流最大：360mA待机电流：80mA数据接口：RS232/485/422/TTL支持串口硬流控工作温度：-20+55相对湿度：95%/402.4. 系统软件技术参数（1）终端模块配置软件应可以设置数据中心IP地址、映射端口号。（2）终端模块配置软件应可设置具有GPRS数据业务功能的SIM数据卡识别号。（3）终端模块配置软件应能测试通讯建立状态与通讯信号质量。（4）终端模块配置软件应可以配置通讯网络协议，并分为TCP、UDP等多种模

45、式。（5）终端模块配置软件应能配置波特率、数据位、奇偶校验、停止位、流控位等通讯标准参数。（6）TIDS客户端软件应具有整体接收、实时更新两大基本功能。（7）TIDS客户端软件应能将十六进制源码转译为故障代码等信息，并依据故障库正确给出故障名称。（8） TIDS客户端软件应可以自动连接、断开终端模块功能，并可测试通讯质量。（9）TIDS客户端软件应能生成两种文件形式：中文筛选版本、英文版本。（10）TIDS客户端软件应具有自动报警功能，报警功能应具有与时性。（11）TIDS客户端软件应能根据故障类型提供即时技术指导，给与远程技术支持。（12）TIDS客户端软件应能提供故障分类检索功能。（13）

46、 TIDS客户端软件应具有对故障信息统计、存储、回放、分析功能。（14） TIDS客户端软件应具有不同类型故障不同颜色展示功能。（15） TIDS客户端软件可同时实现10组CRH5型动车组监控。3. 系统框架3.1. 系统架构上面即为动车组运行故障信息远程智能判断分析系统架构，从上图中我们可以清楚的看到整个TIDS的系统框架。TIDS客户端软件需要安装在数据中心计算机上，可实现同时对10组CRH5型动车组监控，其主要功能有实时更新、报警和整体接收功能，可以完成存储、筛选、智能鉴别、报警、报表输出等多项操作。TIDS客户端软件通过Internet网络和GPRS网络与终端模块实现通讯，终端模块硬件

47、基于ARM平台和工业级GPRS模块，搭载了实时性很高的嵌入式Linux系统，同时置了多个功能软件。终端模块提供标准RS232数据接口，并通过该数据接口与动车组TCMS提供的数据下载接口相连。系统运行时，TIDS客户端软件通过Internet网络和GPRS无线网络与终端模块实现连接后，终端模块中功能软件会自动运行，实现TIDS和动车组TCMS之间的数据透明传输，完成故障信息的远程下载、实时更新等多种功能。3.2. 系统硬件结构上图即为TIDS系统硬件（终端模块）结构图。终端模块以S3C2440芯片作为中央处理器，同时配置有工业级GPRS模块。终端模块的硬件资源还包括：32M 的SDROM、2M的

48、NOR FLASH、64M的NAND FLASH 和数据采集和输出模块等。3.3. 系统组成框图 上图即为动车组故障信息远程智能判断分析系统的系统组成框图。可以看出整个系统主要由动车组MPU、终端模块、GPRS网络、Internet网络和数据中心上位机TIDS客户端软件等部分组成，同时各部分连接关系也得到清晰展示。 4. 系统技术优势4.1. 无线上传技术动车组运行故障信息远程无线传输采用通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service,简称GPRS），无线传输技术的应用有效的规避了检修人员上车采集信息的繁琐操作，同时一台监控主机可同时实现对10组CRH5型动车组

49、进行监控，极大的提高了检修人员的工作效率和便捷度，减少了对技术组人力、物力的投入。4.2. 实时更新、故障报警采用GPRS+Internet的技术组合，由于GPRS网络覆盖率高、接入速度快、传输速率高等诸多优势，加之Internet的普遍应用，使得运行动车故障信息远程智能判断分析系统可以具有非常高的实时性能，并且可以实现多点查看，从而实时的了解运行动车组运行状态的全面信息，可以快速有效的给予远程技术支持和故障应急指导，极大的提高了动车组的安全性能。4.3. 智能分析该系统客户端操作软件采用基于Oracle数据库的数据挖掘技术，结合检修人员丰富的实践经验对实时接收和全部记录的数据进行存储、处理、

50、查询、回放、分析等，可以对信息进行智能判断分析高效识别不同级别、不同类型故障，并即时给出相应报警提示和操作指导。同时通过即时信息和历史数据的对比，可以对动车组运行状态有更全面、更深入的了解，便于对动车组更深层次的动态质量控制。模块配置软件主界面点击“开始配置”，并按照提示30s接通终端模块电源后，即为得到如上图所示的配置主界面，按照配置菜单的顺序依次配置所有参数后保存退出，即可完成对终端模块的配置。TIDS客户端初始化界面上图即为TIDS客户端配置软件初始界面，菜单栏中有“选择设备”、“实时接收”、“整体接收”、“整体接收”、“打开数据目录”等选项。点击“添加设备”可以添加新设备，配置设备参数

51、，新添加的设备名称按钮会出现在菜单栏上方，选择相应按钮可以查看相应设备故障信息。点击“实时接收”可是实现实时接收功能。点击“整体接收”可以开启系统整体接收功能。完整接收后故障信息显示界面上图即为TIDS客户端软件故障信息展示界面，不同类型的严重故障可以用不同颜色展示。点击“选择故障类型”可以实现专门类型的故障查看。点击“今日故障”可以只查看今天发生的故障。选择故障起始时间和结束时间，可以查看特定时间围的故障。从本界面点击某一条故障数据，可以查看该故障的具体信息，并得到该故障应急处理方法。严重故障信息报警主界面从故障信息展示界面中点击“严重故障”即可得到严重故障信息报警主界面，如上图所示。不同类

52、型的严重故障将以不同颜色展示。点击“今日故障”可以只查看今天发生的严重故障。选择故障起始时间和结束时间，可以查看特定时间围的严重故障。从本界面点击某一条严重故障数据，可以查看该故障的具体信息，并得到该严重故障应急处理方法。故障信息报表英文版上图为TIDS客户端软件生成的故障信息报表英文版图示。该表与现行故障数据下载方式(使用SerLink9软件下载)得到的报表完全一样。5. 系统安装要求5.1. 终端模块安装要求5.1.1. 供电要求终端模块供电：5-12V;工作电流最大：360mA;待机电流：80mA。考虑终端模块工作实际环境和24小时工作需求可以选择以下几种方法：（1）220V交流+蓄电池

53、解决方案：（2）110伏直流+蓄电池解决方案：（3）24蓄电池解决方案：5.1.2. 安装位置终端模块的适宜物理环境为：工作温度：-20+55、相对湿度：95%/40。因此终端模块应该被安装在动车组MPU集成厢中便于通风、散热处。为得到更佳优质的GPRS信号强度，安装位置应考虑尽量减少可能造成的GPRS信号屏蔽。同时考虑到便于测试、检修等需求，终端模块应尽量拆卸方便。5.2. 数据中心建设需求5.2.1. 网络需求为保证系统的通讯需求，更好发挥系统的实时性能和提高下载速度，数据中心应配置2M以上带宽的Internet网络，同时应尽可能高的提供网络的稳定性。如果采用公网+LAN的方式接入，必须在

54、公网的接入设备（路由器）上做好相应的端口映射或地址映射，同时应保证系统工作中WAN口IP地址应保持不变。5.2.2. 数据中心计算机配置为满足TIDS客户端软件的安装需求，更好的发挥动车组故障信息智能判断分析系统的实时监测、故障报警、远程即时技术支持能优势，数据中心计算机应具有以下配置：计算机硬件：CPU：P2(奔腾2)以上配置，主频2Ghz为佳；存： 2G,推荐使用DDR3存；硬盘：容量250G、接口类型：SATA3.0、转速5400rpm、缓存64MB、接口速率6Gb/s；带有USB2.0以上接口；配置10/100Mbps以上速率网卡；显示器支持1024*1280 16位彩色显示模式；必须具有CCC安全认证标志；配置有外置扬声器；计算机系统环境要求：操作系统：Win98、WinNT、Win2000、WinXP(推荐使用Win2000、WinXP)；浏览器：IE6.0以上版本；配置有V2.0以上版本 M.frameword,推荐使用V3.5版本。动车组运行故障信息远程智能判断分析系统（TIDS）三、 设备样机试制报告铁路局车辆处康拓红外技术股份二零一二年十二月1. 项目启动2012年1月，铁路局车辆处和康拓红外技术股份经过对动车组运行故障信息远程智能