TVDS探测站通道故障诊断系统的研制

陈 冬 中国铁路上海局集团有限公司车辆部

1 概述

铁路客车故障轨旁图像检测系统（TVDS）在保障行车安全方面发挥了重要作用，取得了良好效果。TVDS系统由沿线轨旁探测站设备、调度监测中心及网络传输通道等组成，现场轨旁探测站设备由车辆部门维护，探测站至调度监测中心的网络通道由电务通信部门维护。

在日常维护中发现，由于缺少网络传输通道末端的有效监控手段，增加了TVDS系统故障处理难度，无法及时发现现场告警，无法准确判断障碍是通信设备原因还是网络通道的原因，导致车辆及通信维护部门需要花费较大工作量开展障碍分析定位及现场排查处理工作，在某种程度上也给列车的安全稳定运行带来了一定的隐患。

大量的实际运行数据表明，当设备渐进性功能失效时，前期会出现通信质量变差的情况，表现为信噪比降低，通信延时加大，丢包率增加等。此时设备虽然可用，但已处于故障的边缘，对于使用者而言此时需要密切关注。

根据要求，需按周、月等时间节点对TVDS系统故障进行统计，并要求对故障原因进行具体分析，而目前维护人员只能通过人工方式进行统计，工作量大，影响了工作效率。

2 项目建设目标

实现TVDS探测站通道实时监测、故障自动定位、通道质量监测，实现通道故障及时报警、故障远程维护、故障分析统计，完成TVDS通道智能化运维，有效提高运维效率，节约运维成本。

3 系统原理

系统运行基于TVDS通道实时状态获取，当系统获取到TVDS通道的异常状态时，即启用系统的通道故障诊断功能，由此项功能完成对通道异常状态进行智能诊断及故障点判定，并将通道的故障信息与实时状态一同展示在监测平台上，完成系统的通道实时监控与故障定位，并依据故障信息实现系统的报警、分析、统计等功能。系统工作流程如图1所示。

图1 系统工作流程

3.1 数据采集

实时接收监测设备上传的监测信息，根据约定的协议格式对报文数据进行解析。报文解析完成后，组装发送响应报文给监测设备。如果监测设备上报的状态数据中有一个或多个设备状态为异常，则将状态指示灯设置为“闪烁”。若能够收到监测设备的上报数据，则认为整个通信通道都是正常的，因此为了保证状态的实时性，需及时将该通信通道上设备的状态都设置成“正常”。

为了能够在通信通道发生故障的时候能够及时发现故障，并迅速判断故障原因，设计了监测数据轮询判断模块。流程如图2所示。

图2 获取网络质量参数流程示意图

为了能够更加及时准确地提供通道通信质量信息，为维护人员提供更早、更精确的预警信息，需要获取更多的网络质量参数。

3.2 故障诊断

定时诊断当前网络通讯质量，检查网络是否通畅，当网络出现故障时，定位故障点。利用ICMP协议中的网络监测功能，可以追踪探测站通信设备到调度中心之间的网络质量状况（如时延、丢包率等）。通过分析这些信息，可以诊断出发生故障的网段。

3.3 数据传输

定时上传TVDS通道状态数据、网络通道质量信息、以及通道故障原因。如果传输网路断开，系统会保持正常采集并缓存数据，直到网络恢复后，将所缓存的数据发送出去，最大可能的保证系统在网络环境异常时，数据采集不受影响。

4 系统功能

4.1 实时诊断

实时监测TVDS通道主机和链路设备的状态以及网络通道质量参数（包括丢包率、时延、流量、上下行信噪比等），当通道出现故障时自动诊断故障原因。

系统利用ICMP协议判断网络设备能否到达，对于支持SNMP协议的设备，通过SNMP协议获取并判断设备工作状态。系统利用SNMP协议，从网络传输设备获取与之连接的链路状态，并以此判断网络链路的通断；如设备不支持SNMP协议而支持WEB管理页面，系统则通过HTTP协议，从设备上获取相应的状态。

4.2 故障报警

当诊断到通道发生异常时，系统及时进行故障报警，提醒运维人员及时处理。

首先监测平台会有声音报警提示，界面右下角自动弹出报警消息提醒框。点击报警消息提醒栏中任意一条异常报警信息，界面跳转至报警展示界面，显示通道异常详细信息，定位故障点。

报警展示页面以列表形式统计当前正在报警的通道，详细展示故障原因，以便定位可能的故障点。

页面右上角消息提醒会显示报警个数，点击消息提醒按钮，可以重新打开消息提醒框，显示详细报警信息。

4.3 远程维护

通过智能电源实现远程重启TVDS探测站内网络通信设备。智能电源有网口、CPU、多路继电器组成，当系统诊断到通讯设备异常时，由网管或监测设备下发重启设备的指令，CPU通过网口接收信号，判断开启或关闭某路继电器，实现远程重启设备的功能。

当用户操作远程手动重启通信设备时，系统会自动记录重启方式、重启时间以及重启结果等记录上传至监测平台，并存储至实时数据库。

5 应用前景

TVDS探测站通道故障诊断系统基于实时状态监测技术、网络诊断技术以及嵌入式开发技术，结合实时数据压缩算法、故障定位分析算法、实现TVDS系统通道的实时监测、及时报警、准确定位故障、系统故障分析、远程维护通信设备等功能，为故障排查和故障分析统计提供强有力的手段，实现了TVDS系统通道运维的自动化和智能化，有效提高了通道运维的效率和管理水平，大大节约了通道运维的人力成本与投入，为TVDS设备的稳定运行提供有力保障。