地铁通信专业接收的ATS日志解析工具的开发和应用

潘振

摘 要：目前，国内地铁线路通信专业中的广播系统和乘客信息系统都是通过接收信号系统ATS信息，解析后触发列车预到站和列车到站广播、PIS屏进到站信息显示。本文基于ATS系统和广播系统、PIS系统接口协议，利用VBA（Visual Basic for Applications）计算机语言编写了ATS日志自动化解析工具，通过解析ATS发送给广播系统、PIS系统的日志，详细显示解析结果，辅助一线人员进行故障定位和处理。

关键词：地铁;ATS;日志;PIS

中图分类号：U284.48 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）06-0110-03

Development and Application of Analysis Tools for ATS

Logs Received by Metro Communication Major

PAN Zhen

（Zhengzhou Metro Group Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： At present， public address system and passenger information system （PIS） of domestic metro lines and communication specialty all receive the information of ATS  signal system， analyze and trigger the train pre arrival and train arrival broadcasting， PIS screen arrival information display. Based on the interface protocol between ATS system， public address system and PIS system， this paper used VBA （Visual Basic for Applications） computer language to write an automatic analysis tool for ATS log， and displayed the analysis results in detail to assist front-line personnel in fault location and processing by analyzing the logs sent by ATS to public address system and PIS system.

Keywords： metro;ATS;log;PIS

当发生列车进到站广播播放或PIS（Passenger Information System，简称PIS）屏显示和实际列车运行情况不一致时，有两种可能：一种是全线列车进到站广播播放和PIS屏显示均错误，另一种是单站列车进到站广播播放或PIS屏显示错误。在故障处理时，人们多采用“先硬件后软件”的故障处理思路，首先排查控制中心和车站通信系统内部硬件的运行状态，查看是否存在硬件故障[1-2]。如果网管上无相关硬件告警信息，且现场排查设备运行指示灯显示正常，那么就要判断通信系统内部关键接口模块或服务器上接口程序是否运行正常，进而需要解析ATS发送给广播系统、PIS系统的日志，查看是否存在信息标识位异常等问题，最终确定故障原因、修复故障。

随着故障分析和处理的深入，其对检修人员技能提出了更高的要求，在故障定位和处理过程中，日志解析工作显得尤为重要，但是日志解析专业化程度高，分析过程耗时耗力，将ATS（Automatic Train Control，自动列车监控）日志解析工作“去专业化、去重复化”是目前面临的一大问题。日志自动化解析工具的开发和使用可以代替人工重复性劳动，把人员从批量整理数据的格式化工作中解脱出来，同时避免工作错误和遗漏，使工作效率和质量大幅提高，也能快速、准确判断故障原因，将故障处理工作效率最大化[3-5]。

1 信号系统ATS与广播及PIS系统接口概述

近年来，在国内地铁线路通信专业规划中，人们均在广播系统、PIS系统和信号系统之间设计了信息通道，广播系统和PIS系统通过接收和解析信号系统传递的ATS信息触发列车预到站、列车到站、末班车广播及PIS屏进到站信息显示等动作。一般广播系统、PIS系统和ATS系统的接口安装位置是控制中心，多使用冗余的网络配置，可采用RJ45或双绞线形式连接。信号系统向广播系统、PIS系统发送ATS信息，广播系统、PIS系统向信号系统发送心跳信息。ATS系统同广播系统、PIS系统之间的连接多采用10 MB/100 MB网络连接，采用基于TCP/IP通信协议的SOCKET接口，服从CLIENT/SERVER方式，其中ATS为SERVER，广播系统和PIS系统为CLIENT模式。

2 信号系统ATS与广播及PIS系统接口协议

双方通信建立期间，ATS系统向广播系统、PIS系统发送每个站台预计的至多下4班列车的列车服务号、到站时间、目的地、列车跳停车站和末班车状态等信息。ATS系统每隔10 s发送一次所有站台的PIS系统和广播系统信息，但不一定1帧能封装所有站台，可能会根据实际情况分为多帧进行發送。ATS系统和PIS系统、广播系统之间的信息交换方式是通过相互发送消息来完成的，并把消息封装在信息帧中，每个信息帧包含至少50个十六进制文本字符串型的消息字段，广播系统、PIS系统和ATS系统的接口协议对每个消息字段有详细的定义。

3 信号系统ATS与广播及PIS系统接口日志解析工具的开发及应用

3.1 人工解析日志存在的问题

ATS系统接口日志为一串十六进制的字符，可读性差，人们不能直观解读出所含信息。人工解析时，解析人员需要非常熟悉消息帧结构，并且完全理解消息帧中每个字节或多个组合字节所代表的含义，才能对照接口协议，一个字节、一个字节地解析出日志内容，就像小学生查字典的方式，一边查接口协议，一边在纸上记录，并且人工解析时单次只能对一趟列车进行解析，一段日志解析需要大概40 min。对于需要解析多列车的ATS信息，人们需要反复进行此过程，整个过程非常烦琐、缓慢，在故障处理时，人员心理压力大，精神高级紧张，极易解析出错，不利于故障原因快速分析，影响故障处理整体时长。

3.2 自动化解析工具开发

当故障发生时，现场维修人员需要及时获得ATS日志解析后的结果，并且准确直观地显示出来供故障分析使用，使故障处理工作效率最大化。因为人工解析存在诸多问题，不利于快速判断故障点，所以广播系统、PIS系统接收的ATS日志解析工具的开发十分必要。ATS日志解析工具应运而生。

3.2.1 开发语言选择。VBA开发的目的就是协助Office，其提供了一个非常方便的业务开发平台，提升了Office数据处理的能力。在实际工作中，VBA编写的软件、工具可以解决很多问题，减少因为重复操作导致的时间浪费，效果事半功倍。VBA工具的优势在于安装成本低、学习成本低、解决问题快，在专业化数据处理领域的应用中，可大幅提高工作效率，可谓是最优秀的生产力工具。

3.2.2 界面设计。本研究采用模块化设计，整体简洁、直观，拥有对用户友好的图形界面，将所用到的操作全部以按钮的形式排布在图形界面上，用户只需要点击按钮即可完成日志解析工作，无任何操作门槛。界面分为4个模块：模块1为日志导入部分，可片段化导入日志，也可以文件形式整体导入日志;模块2显示日志的接收时间、是否有列车到站、列车所停站台、广播系统进到站广播内容提示、PIS屏显示本次列车和下次列车的进到站信息;模块3用表格的形式显示ATS日志所包含的列车服务号、车体号、列车目的地、列车跳停车站和列车末班车状态等详细信息。模块4为列车所停的车站，并显示列车的运行方向（是外环信息还是内环信息），如图1所示。

3.2.3 代码编写。本设计基于EXCEL使用VBA语言编写代码1 000多行（代码片段见图2），实现按照字段含义对十六进制代码的自动组合，并转换为相应的十进制，自动对照接口协议进行翻译和时间戳转换，一次能完成4列列车的广播系统、PIS系统接收的ATS原文信息的自动解析，同时对解析数据进行条件判断，识别出列车行驶方向和计算下次列车预计进站时间，结果分别显示在4个模块界面上。工具充分利用计算机终端上的EXCEL办公软件，无须另外安装程序，因此具有较强的适用性。其对已安装的网管软件没有任何影响，而且解析一段日志只需要数秒。

3.3 ATS日志解析工具使用效果

在工具操作提示下，将广播和PIS接收的ATS日志导入日志解析工具中，整个解析过程完全实现程序自动化，按照接口协议完成对照翻译并将其填写到工具显示界面中，使用者可直观地在界面中看出即将到达车站的4班列车信息，包括每次列车即将到达的车站信息、站台信息、列车服务号、列车车体号、列车预计到达时间、列车预计离开时间、列车目的地、列车跳停状态、列车跳停车站、列车跳停站台、列策划末班车状态及是否为末班车，并提示PIS屏所显示的本次列车、下次列车到站信息以及列车预到站、到站广播播放的内容，如图3所示。

3.4 ATS日志解析工具推广应用

2019年12月29日，郑州地铁5号线全线车站出现PIS屏无法显示到站时间的故障，通过使用该工具对故障期间的ATS日志进行解析，人们发现ATS日志中所包含的各类信息无误，工具能显示各列车正确的到站信息和时间提示，结合PIS系统设备无硬件告警，判断其为PIS侧软件类故障，随后对PIS服务器上运行的ATS接口程序工作状态进行检查，发现ATS接口程序运行无卡死，但对于日期解析时存在错误，ATS接口程序在开发时使用Java中的SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat（"yyyy-MM-dd HH：mm：ss"）进行时间数据格式化处理，在格式化时表示年份的yyyy和YYYY由于大小写的问题，所表示的日期存在差异，yyyy表示year，YYYY表示Weak year，区别在于：Weak year意思是当天所在的周属于的年份，一周从周日开始，周六结束，只要本周跨年，那么这周就算入下一年。由于12月29日是2019年最后一个周日，Weak year判断这一天属于2020年，导致车站播放控制器计算时间差超过设计范围，造成PIS屏无法显示到站时间故障，更新ATS接口程序后，故障消失。在以上故障处理中，使用ATS日志自动化解析工具仅用不足1 min就完成数据导入和多列列车的信息解析工作，为后续快速定位故障位置节省了时间，进而为减小故障影响提供了有力的保障。

4 结语

广播系统和PIS系统接收的ATS日志解析工具的开发，不仅有助于解决人工解析日志难度大、耗时长、易出错等问题，而且为快速定位故障原因和故障处理提供了强有力的技术支撑，通过近1年的试用，完全达到了设计预期目标。由于VBA语言有一定的使用局限，后续计划使用Python语言编写计算机客户端软件，其能包含多条线路的专用无线系统、广播系统、PIS系统的ATS日志解析，并可根据使用者需求通过自定义界面显示信息，为实现通信专业区域化智能维护提供技术支撑。

参考文献：

[1]GUY H D.Mastering VBA for Office 2010[M].Alameda：Sybex Inc，2015：1-736.

[2]王先磊，钟义安.关于城市轨道交通PIS与ATS信息交换原理的阐述及其典型故障分析[J].信息通信，2018（10）：132-134.

[3]李巍巍，沈涤.地鐵综合监控和信号系统接口实现[J].工业控制计算机，2011（12）：48-49.

[4]王红艳，霍苗苗，张骄，等.城市轨道交通关键设备在线监测与智能诊断系统设计研究[C]//智慧城市与轨道交通，2016.

[5]缪珊珊.卡斯柯信号系统通信前置机（FEP）报文分析[J].地铁信号系统，2017（24）：9-10.