LKJ文件远程自动下载方案研究

黄玉祥，梁 飞

（1.中国铁路武汉局集团有限公司，武汉 430000；2.湖南中车时代通信信号有限公司，长沙 410119）

LKJ文件反映LKJ设备的质量状态，为LKJ设备的运用质量、故障分析提供了重要的依据。目前，LKJ文件的获取主要通过机车入库后人工上车转储，这种事后人工转储、分析方式需投入大量人力、物力，效率低且不能及时掌握机车设备的运行状态。对于机车在途发生故障情况，由于无法及时获取到LKJ运行文件，不能及时对故障进行定位和分析，不能满足铁路信息化发展要求。

为此，本文借助车-地数据无线传输装置TSC设备和地面数据通信系统，实现在途机车的LKJ文件远程自动下载，解决机车入库人工转储文件的弊端，为在途机车故障定位提供数据支撑。

1 方案设计

利用车载设备传输装置TSC设备、通信网络、地面系统实现LKJ文件远程自动下载。TSC从LKJ转储文件，通过3G/4G、铁路GSM-R专网与地面系统通信，将LKJ文件传输至地面服务器。系统结构如图1所示。

图1 系统结构Fig.1 Diagram of system structure

1.1 总体方案

车载TSC设备通过CAN总线从LKJ设备获取文件，利用移动通信网络将获取到的LKJ文件传输至地面系统文件服务器，实现LKJ文件远程自动下载。LKJ文件远程自动下载总体方案如下。

1）当TSC设备检测到LKJ设备有新文件生成（司机号、车次发生变化）时，向LKJ设备申请转储新生成的LKJ文件和LKJ目录文件信息至TSC设备本地。

2）TSC设备将新生成的LKJ文件和LKJ目录文件从LKJ设备缓存到本地后，向地面系统发送缓存变化通知。

3）地面系统收到TSC设备发送的缓存变化通知后，向车载发送请求下载LKJ目录文件命令。

4）TSC设备收到地面发送的LKJ目录信息请求后，向地面发送LKJ目录信息数据包。

5）地面系统解析收到的LKJ目录信息数据包，获取机车上的当前已生成的所有LKJ文件信息。

6）地面系统将从LKJ目录信息数据包中获取到的LKJ文件记录信息与数据库中该机车已下载完成的LKJ文件进行对比，确定未下载（新生成）的LKJ文件。

7）地面系统对目录中未下载（新生成）的LKJ文件，自动生成未下载（新生成）的LKJ文件的请求下载命令发送至车载。

8）车载收到文件请求下载命令后，向地面系统传输所请求的文件。

9）地面系统接收文件存入文件服务器，并更新数据库中对应机车的文件自动下载情况。

1.2 文件传输流程

LKJ文件从车载传输至地面包括4个过程：请求过程、启动传输过程、文件内容传输过程、结束过程。

1）请求过程：文件下载请求由地面系统发起，地面系统为请求方，车载系统为被请求方。请求方启动一个下载请求后，发送请求信息包，然后进入接收请求回应状态，如果接收请求回应超时，则重发请求信息包，重发超过3次，本次请求失败；请求方接收到请求回应包，回应状态为错误，本次请求失败；请求方接收到回应后，在30 s内没有接收到被请求方对请求ID的任何回应信息，则重新启动请求；被请求方在处理请求的过程中，如需要向第三方设备获取文件，在此准备过程中，需要将文件获取的状态和结果返回给请求方；如果文件准备成功，则进入到文件传输启动过程。

2）启动传输过程：启动传输由车载系统发起，车载系统为发送方，地面系统为接收方。发送方发送启动传输时，计算CRC，与文件中的CRC进行比较，如果不一致，表示文件中的数据发生变化，则重新从LKJ设备获取文件。文件接收方接收到启动传输包后，表示开始启动传输过程，回应启动传输应答包，如果回应状态为错误，则双方退出本次传输；如果回应状态为正确，则接收方和发送方进入到文件内容传输过程。其处理过程如图2所示。

图2 启动传输流程Fig.2 Flow chart of starting transfer

3）文件内容传输过程：接收方（地面系统）以文件块的方式向发送方（车载系统）发送文件内容请求包，发送方根据请求方请求的文件块信息回应文件内容请求回应包，接收方所有文件块接收完成并且校验成功，则文件内容传输过程结束，进入文件传输结束过程。其处理过程如图3所示。

图3 文件内容传输过程流程Fig.3 Flow chart of file content transfer process

4）文件传输结束过程：文件传输结束后，接收方（地面系统）向发送方（车载系统）发送传输结束包，发送方收到后回应文件传输结束应答包，结束文件传输。其处理过程如图4所示。

图4 文件传输结束过程流程Fig.4 Flow chart of file transfer completion process

1.3 关键技术

采用车载缓存文件、数据压缩、实时下载、断点续传等机制和技术手段确保LKJ文件远程下载的成功率，车载使用3G/4G无线通信模块，提高文件传输速率。

缓存文件：LKJ产生新文件后通知TSC设备，TSC将新生成的LKJ文件缓存至TSC本地，再将缓存至TSC设备的文件传输至地面系统，与地面系统通信传输文件过程中不直接从LKJ设备获取文件，而是将TSC缓存完成的文件传输至地面系统，避免文件传输过程TSC从LKJ设备获取文件失败的情况。

数据压缩：车载采用LZO数据压缩算法对缓存完成的LKJ文件进行压缩传输，提高网络传输效率。

实时下载：TSC设备收到LKJ新文件产生的触发条件后，即从LKJ设备获取新生成的文件，文件缓存至TSC设备后，向地面系统发起缓存变化通知，地面系统收到车载发起的缓存通知后，向车载发起LKJ文件下载请求，实现新生成文件的实时下载。

断点续传：由于通信网络中断、TSC设备忙等原因导致文件传输中断，地面系统保存文件ID、总大小、已传输大小，待通信正常后，由地面系统根据文件ID、已传输文件大小（文件偏移量）自动发起中断传输文件的请求，对于下载失败的文件，地面系统采用定期重复请求下载策略实现下载失败文件的自动重传，提高文件下载成功率。

2 方案验证

方案验证包含了地面模拟测试和装车运用测试，验证功能包含了TSC设备从LKJ设备转储文件、TSC设备与地面系统进行文件传输、地面系统下载文件查看与统计等。在地面搭建模拟测试环境，通过显示器修改LKJ车次、司机号触发LKJ设备产生新文件，TSC从LKJ设备转储新文件并与地面系统通信，将文件传输至地面系统。TSC设备检测并从LKJ设备转储文件如图5所示，TSC设备与地面系统通信传输文件过程记录如图6所示。

图5 TSC转储LKJ目录文件Fig.5 TSC dumping LKJ directory files

图6 文件传输过程记录Fig.6 Record of file transfer process

LKJ设备运行监测管理系统（LMD）采用该方案实现了LKJ文件远程下载，LMD系统已在全路推广应用，自系统投入使用，各路局逐渐取消了机车入库人工上车转储文件作业，并将机车入库转储文件分析作业模式改为在途机车文件实时分析模式。在地面系统数据库中查询统计现场5 000台机车在24 h内生成的文件总数及自动下载完成数，文件下载成功率达99.7%。在20 s以内下载完成的文件占96%。LKJ文件自动下载在LMD终端系统的展示情况如图7所示。

图7 LKJ文件终端显示Fig.7 Terminal display of LKJ files

3 结论

本文通过车载无线传输装置TSC从LKJ设备获取LKJ文件并与地面系统进行数据通信，实现在途机车的LKJ文件远程自动下载，通过该方案远程、实时、自动下载LKJ文件，可取消机车入库后人工上车转储文件作业，节省了人力、物力，提高了生产效率，通过分析LKJ文件，能实时掌握在途机车的设备质量状态和运用情况，有效提升了设备质量保障能力。