本发明涉及列车控制技术领域，尤其涉及一种列车自动检修控制系统及控制方法。
背景技术：
cbtc系统(communicationbasedtraincontrolsystem)是基于通信的列车自动控制系统，随着通信技术尤其是无线电技术的飞速发展，人们开始研究以通信技术为基础的列车运行控制系统.。
cbtc系统特点是用通信网络来实现列车和地面设备的双向通信，用实时汇报的列车位置和计算移动授权的移动闭塞来代替固定的轨道区段闭塞实现列车运行控制。cbtc系统相对于传统铁路通信系统优势表现在：不需要繁杂的电缆，转而以无线通信系统代替，减少电缆铺设及维护成本，可以实现车辆与控制中心的双向通信，大幅度提高了列车区间通过能力，信息传输流量大、效率高、速度快，容易实现移动自动闭塞系统，容易适应各种车型、不同车速、不同运量、不同牵引方式的列车，兼容性强；可以将信息分类传输，集中发送和集中处理，提高调度中心工作效率。
现有列车检修方式均为人工检修，从列车入段到出段对上述易损部件及安全系统的检修要历时4个小时不间断人工合场或分场作业，故障检修及排障效率低。而现有的检修信息能完成智能采集，只能作本地存储，依靠人力主动查询收集；现有的cbtc系统承载了列车安全及pis(passengerinformationsystem)信息，没有承载列车检修信息，控制中心的网管系统也未对此快速便捷的呈现。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种列车自动检修控制系统及控制方法，用以解决现有技术中仅依靠人工实现列车检修的缺陷。
第一方面，本发明实施例提供一种列车自动检修控制系统，包括：
数据采集子系统、cbtc传输子系统、故障识别子系统和智能检修子系统；其中：
所述数据采集子系统用于获取列车检测信息后，进行初步故障识别、安全等级分类、自动上报告警信息，并接入至所述cbtc传输子系统；
所述cbtc传输子系统用于接收数据采集信息，向所述故障识别子系统传送所述数据采集信息；
所述故障识别子系统用于识别并存储所述数据采集信息中的故障信息，实现故障信息呈现，并向所述智能检修子系统发布故障维修预案；
所述智能检修子系统用于根据所述故障维修预案，在预设列车维修周期内进行故障排除。
优选地，所述数据采集子系统基于预设安全等级通过传感器和/或图像采集摄像头进行数据采集，通过柔性手臂扩大数据采集范围，并将采集的数据传输至控制中心。
优选地，所述数据采集子系统包括牵引设备采集单元、制动设备采集单元、空调设备采集单元、pis系统采集单元、车门设备采集单元、轴温检测采集单元和其它设备采集单元；其中：
所述牵引设备采集单元用于采集针对预设执行设备产生、传送和执行的牵引制动指令，并采集判断所述牵引制动指令的执行条件；
所述制动设备采集单元用于采集制动时间、制动距离和制动系统异常告警数据；
所述空调设备采集单元用于采集制冷量、制热量、循环风量、消耗功率、噪声以及电流和/或电压告警数据；
所述pis系统采集单元用于采集旅客信息数据和车载广播数据；
所述车门设备采集单元用于采集车门操作命令、站台屏蔽门控制命令、与轨旁通信数据和停站控制告警数据；
所述轴温检测采集单元用于采集车轴告警数据；
所述其它设备采集单元用于采集列车安全告警数据和日常检修数据。
优选地，所述cbtc传输子系统包括cbtc系统单元、网络交换单元、中央控制单元和区域控制单元，其中：
所述cbtc系统单元包括车载无线终端、地面无线接收设备、核心网，采用预设通信协议和预设数据定义方式，实时监测采集数据；
所述网络交换单元包括若干网络交换机，将采集的数据汇聚后上传至所述中央控制单元和所述区域控制单元；
所述中央控制单元用于对所述区域控制单元进行整体控制并进行数据分配；
所述区域控制单元用于汇聚所属区域上传的采集数据。
优选地，所述故障识别子系统包括存储分析故障识别单元、车载控制系统单元、网管智能监控中心单元和安全调度中心单元，其中：
所述存储分析故障识别单元用于分析识别各子系统之间的接口数据，实时获取cbtc网络的通信状态，将实时监测数据进行本地存储，根据告警优先级生成告警代码，并下发指令至所述车载控制系统单元；
所述车载控制系统单元用于接收并执行所述存储分析故障识别单元下发的指令，并基于所述下发的指令进行列车控制；
所述网管智能监控中心单元用于呈现采集的数据，与数据采集终端交互信息，并接收所述智能检修子系统的反馈信息；
所述安全调度中心单元对采集的数据进行调度安排，将调度安排信息发送至所述网管智能监控中心单元。
优选地，所述网管智能监控中心单元包括安全管理模块、告警管理模块、系统管理模块、性能管理模块、报表管理模块和配置管理模块；
所述网管智能监控中心单元分别通过具有tcp私有协议的北向接口和列车综合网管系统、具有tr069协议的南向接口与车载设备、具有snmp协议的南向接口与列车子模块信以及具有tcp私有协议的南向接口与轨旁设备进行通信。
优选地，所述智能检修子系统包括列车检修控制台单元，所述列车检修控制台单元用于接收到检修指令后，基于图像识别算法对cbtc网络实时传输至控制中心的高清采集图像进行自动故障判断，将故障判断信息自动反馈至检修人员进行核实，并生成所述故障维修预案。
第二方面，本发明实施例还提供一种列车自动检修控制方法，包括：
获取各子系统的采集数据；
基于所述采集数据进行本地分析，生成告警级别信息；
将所述告警级别信息中的预设中低级别告警信息不上报控制中心，作为数据保留至本地进行检修；
将所述告警级别信息中的预设高级别告警信息通过cbtc系统上报至所述控制中心，进行检修判断；
若判断获知进行不停车检修排除故障，则执行不停车检修；
否则，由所述控制中心生成检修预案，并上报列车停车站，制定检修计划，基于所述检修计划执行列车检修。
本发明实施例提供的列车自动检修控制系统及控制方法，通过完整的自动检修控制系统，实现了基于cbtc通信对列车运行安全相关的核心子系统及关键部件实时监控，完成检修信息回传并实现了列车自动检修控制的全智能化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的列车自动检修控制系统整体结构示意图；
图2是本发明实施例提供的列车自动检修控制系统组成框图；
图3是本发明实施例提供的列车网管监控中心系统框图；
图4是本发明实施例提供的列车自动检修控制方法的流程示意图；
图5是本发明实施例提供的列车自动检修控制方法的逻辑示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有技术存在的不足，本发明实施例通过整合了智能采集，依托cbtc系统进行信息承载，网管系统完成智能呈现，形成一套完整的切实可行的系统方案，产生较大的技术创新和经济效益。
图1是本发明实施例提供的列车自动检修控制系统整体结构示意图，如图1所示，包括：
数据采集子系统、cbtc传输子系统、故障识别子系统和智能检修子系统；其中：
数据采集子系统用于获取列车检测信息后，进行初步故障识别、安全等级分类、自动上报告警信息，并接入至cbtc传输子系统；
cbtc传输子系统用于接收数据采集信息，向故障识别子系统传送数据采集信息；
故障识别子系统用于识别并存储数据采集信息中的故障信息，实现故障信息呈现，并向智能检修子系统发布故障维修预案；
智能检修子系统用于根据故障维修预案，在预设列车维修周期内进行故障排除。
本发明实施例设计的列车安全相关的子系统及核心部件进行实时监控采集，以适应列车快速检修要求，基于cbtc通信系统的列车关键部件数据采集智能化故障分析，减少人工检修出现的误判及隐形故障无法检测问题，提高cbtc承载信息的利用价值，提高列车安全运行稳定性。
基于上述实施例，所述数据采集子系统基于预设安全等级通过传感器和/或图像采集摄像头进行数据采集，通过柔性手臂扩大数据采集范围，并将采集的数据传输至控制中心。
其中，所述数据采集子系统包括牵引设备采集单元、制动设备采集单元、空调设备采集单元、pis系统采集单元、车门设备采集单元、轴温检测采集单元和其它设备采集单元；其中：
所述牵引设备采集单元用于采集针对预设执行设备产生、传送和执行的牵引制动指令，并采集判断所述牵引制动指令的执行条件；
所述制动设备采集单元用于采集制动时间、制动距离和制动系统异常告警数据；
所述空调设备采集单元用于采集制冷量、制热量、循环风量、消耗功率、噪声以及电流和/或电压告警数据；
所述pis系统采集单元用于采集旅客信息数据和车载广播数据；
所述车门设备采集单元用于采集车门操作命令、站台屏蔽门控制命令、与轨旁通信数据和停站控制告警数据；
所述轴温检测采集单元用于采集车轴告警数据；
所述其它设备采集单元用于采集列车安全告警数据和日常检修数据。
具体地，如图2所示，数据采集部署于列车的牵引设备、控制网络设备、车门控制设备、制动控制设备、空调控制设备、pis通信设备、轴温检测设备、调试接口设备以及其它核心部件；各数据采集单元相互融合而又互不干扰地共享cbtc系统通信，自动检修控制系统包括控制中心和数据采集两大部分，控制中心通过cbtc网络收集整理采集的数据和图像、调度整个检查工作过程；数据采集设备采集列车关键部位检测信息，它主要由传感器、图像采集摄像头、柔性手臂等部分组成。
列车启动自动检修控制时，传感器自动对核心部件进行性能数据检测、摄像头完成高清图片采集，柔性手臂扩大采集范围；该智能检修系统相比于传统人工作业，可增加60％以上的检修范围，降低漏检，提高检修效率，采集设备接口标准化即插即用，单点调试免配置互不干扰，数据采集可存储实时上传安全可控。
自动检修控制系统可对以下子系统进行数据采集，u1.1牵引设备、u1.2制动设备、u1.3车门设备、u1.4空调设备、u1.5pis系统、u1.6轴温检测和u1.7其他设备等。每个单元具体采集的内容如表1所示：
表1
本发明实施例采用的数据采集可单点维护，直接接入调试接口中即可完成调试、数据下载、监视等工作；具备静态网络地址智能分配功能，所有终端设备无需手动配置静态网络地址，车辆地址智能分配功能所有终端设备无需拨码或者接入硬线地址，接入即可100％获取正确的车辆地址。
基于上述任一实施例，所述cbtc传输子系统包括cbtc系统单元、网络交换单元、中央控制单元和区域控制单元，其中：
所述cbtc系统单元包括车载无线终端、地面无线接收设备、核心网，采用预设通信协议和预设数据定义方式，实时监测采集数据；
所述网络交换单元包括若干网络交换机，将采集的数据汇聚后上传至所述中央控制单元和所述区域控制单元；
所述中央控制单元用于对所述区域控制单元进行整体控制并进行数据分配；
所述区域控制单元用于汇聚所属区域上传的采集数据。
具体地，如图2所示，数据采集设备适配各子系统的数据接口，u2数据通信系统cbtc系统采用专用的通信协议和数据定义方式，实时监测通过cbtc系统网络回传的采集数据，上传至u3.1网络交换机、u3.2网络交换机、u3.3网络交换机、u3.4网络交换机、u3.5网络交换机和u3.6网络交换机，数据汇聚接入骨干网交换机上传至u4.1中央控制、u4.2区域控制。
通过u2基于lte通信技术的cbtc网络完成信息承载传输，cbtc系统关键网元包括车载无线终端、地面无线接收设备、核心网、网络交换机形成一个封闭的通信网络，通过增设网络接入设备对通信数据进行采集获取同时不对cbtc系统通信网络产生影响，采用交换机级联状态下的端口镜像实现对cbtc系统数据的获取，数据采集后的传输通道通过cbtc系统实现。
本发明实施例提供的自动检修控制系统具备多业务数据融合传输功能，所有设备互不干扰地共享高速可靠的千兆骨干网，可承载多种不同要求的业务。
基于上述任一实施例，所述故障识别子系统包括存储分析故障识别单元、车载控制系统单元、网管智能监控中心单元和安全调度中心单元，其中：
所述存储分析故障识别单元用于分析识别各子系统之间的接口数据，实时获取cbtc网络的通信状态，将实时监测数据进行本地存储，根据告警优先级生成告警代码，并下发指令至所述车载控制系统单元；
所述车载控制系统单元用于接收并执行所述存储分析故障识别单元下发的指令，并基于所述下发的指令进行列车控制；
所述网管智能监控中心单元用于呈现采集的数据，与数据采集终端交互信息，并接收所述智能检修子系统的反馈信息；
所述安全调度中心单元对采集的数据进行调度安排，将调度安排信息发送至所述网管智能监控中心单元。
其中，所述网管智能监控中心单元包括安全管理模块、告警管理模块、系统管理模块、性能管理模块、报表管理模块和配置管理模块；
所述网管智能监控中心单元分别通过具有tcp私有协议的北向接口和列车综合网管系统、具有tr069协议的南向接口与车载设备、具有snmp协议的南向接口与列车子模块信以及具有tcp私有协议的南向接口与轨旁设备进行通信。
具体地，如图2所示，u7网管监控中心对回传数据交由u5存储分析故障识别系统掌握各主要子系统之间的接口数据，实时了解cbtc网络的通信状态。对实时监测数据优先保存至本地存储设备，然后对数据进行分析，按告警优先级生成告警代码，下发指令至u6车载控制系统，u8安全调度中心，u9列车检修控制台，同时u5存储分析故障识别系统、u6车载控制系统，u8安全调度中心，u9列车检修控制台反馈信息回传至u7网管智能监控中心。
网管监控中心u7对所有列车网管系统的业务数据采集呈现及调度安排，与数据采集终端交互信息：获取采集终端的操作请求，响应操作请求，主动推送上报通知。完成功能模块的业务流逻辑：典型的如配置操作流程，告警配置/操作流程，性能任务管理/处理流程，操作维护流程。完成与数据库交互：将配置/数据存储入库，从数据库获取采集数据。完成与设备通信：采用tr069协议与车载cpe设备信息，查询及设置采集设备参数信息。完成与综合网管系统及列车调度系统交互：获取综合网管系统的操作请求如获取告警列表，响应操作请求通知，主动推送通知，心跳检测等。网管监控中心的系统框图具体如图3所示。
本发明实施例提供的自动检修控制系统，能满足各厂商设备隔离功能智能隔离各个厂商的终端设备；具备临时终端接入安全控制功能，临时终端身份认证、权限控制，允许且仅允许其访问权限范围之内的终端设备；并具备维护行为记录功能全程记录维护行为，确保维护行为可控可追溯；具备网络状态管理功能，采集整个网络的连接状态、验证状态等，通过车载显示器显示；具备设备互换支持功能，列车与列车之间、车辆与车辆之间的设备互换，无需进行软件刷新与任何的配置。
基于上述任一实施例，所述智能检修子系统包括列车检修控制台单元，所述列车检修控制台单元用于接收到检修指令后，基于图像识别算法对cbtc网络实时传输至控制中心的高清采集图像进行自动故障判断，将故障判断信息自动反馈至检修人员进行核实，并生成所述故障维修预案。
具体地，如图2所示，列车检修控制台u9在收到检修指令后，对cbtc网络实时传输到控制中心的高清采集图像，利用图像识别算法对图像进行自动故障判断，例如部件丢失、螺栓松动、异物、断裂、尺寸磨耗等，系统能及时将信息自动反馈给检修人员进行核实。
通过数据分析及图形比对进行故障识别，对各子系统的牵引设备、控制网络设备、车门控制设备、制动控制设备、空调控制设备、pis通信设备、轴温检测设备、调试接口设备以及其它核心部件进行重点分析。消除故障隐患，修复损坏、磨耗的零部件。例如磨损、腐蚀、裂纹、剥离、擦伤、变形、缝隙和游间等，均可以通过尺寸的变化来识别。更换磨损过限的零部件，防止故障扩大，延长车辆的使用寿命，保证车辆安全运行。
列车检修控制台u9据智能识别后的排障要求，逐层排查缩小问题范围，自主生成检修预案，根据告警类别提前布置检修内容及检修时间。
本发明实施例提供的自动检修控制系统，能大幅缩小需列车停车时间、提高检修效率，及早发现隐形故障，提高运行安全性及列车运行效率。
图4是本发明实施例提供的列车自动检修控制方法的流程示意图，如图4所示，包括：
s1，获取各子系统的采集数据；
s2，基于所述采集数据进行本地分析，生成告警级别信息；
s3，将所述告警级别信息中的预设中低级别告警信息不上报控制中心，作为数据保留至本地进行检修；
s4，将所述告警级别信息中的预设高级别告警信息通过cbtc系统上报至所述控制中心，进行检修判断；
s5，若判断获知进行不停车检修排除故障，则执行不停车检修；
s6，否则，由所述控制中心生成检修预案，并上报列车停车站，制定检修计划，基于所述检修计划执行列车检修。
具体地，整体逻辑控制流程如图5所示，首先是各数据采集的子系统进行数据采集，然后进行本地分析，生成对应的告警级别，具体包括低中高三个级别；进一步将其中的中低级别告警信息进行本地处理，不进行上报，即将数据保留作为本地检修参考数据；而其中的高级别告警信息则通过cbtc系统上报至控制中心，由控制中心进行检修判断，若判断获知列车可以进行不停车检修排除故障，则执行不停车检修，否则转由控制中心生成检修预案，并上报列车停车站，制定检修计划，根据该检修计划执行列车检修。
本发明实施例提出的基于cbtc通信的自动检修控制方法，列车运行过程中，基于cbtc系统实时回传的接口监测数据进行提取分析，对故障精确定位，给出报警提示，列车停运之前即可完成人工检修预案，提高智能检修效率。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种列车自动检修控制系统，其特征在于，包括：数据采集子系统、cbtc传输子系统、故障识别子系统和智能检修子系统；其中：
所述数据采集子系统用于获取列车检测信息后，进行初步故障识别、安全等级分类、自动上报告警信息，并接入至所述cbtc传输子系统；
所述cbtc传输子系统用于接收数据采集信息，向所述故障识别子系统传送所述数据采集信息；
所述故障识别子系统用于识别并存储所述数据采集信息中的故障信息，实现故障信息呈现，并向所述智能检修子系统发布故障维修预案；
所述智能检修子系统用于根据所述故障维修预案，在预设列车维修周期内进行故障排除。
2.根据权利要求1所述的列车自动检修控制系统，其特征在于，所述数据采集子系统基于预设安全等级通过传感器和/或图像采集摄像头进行数据采集，通过柔性手臂扩大数据采集范围，并将采集的数据传输至控制中心。
3.根据权利要求2所述的列车自动检修控制系统，其特征在于，所述数据采集子系统包括牵引设备采集单元、制动设备采集单元、空调设备采集单元、pis系统采集单元、车门设备采集单元、轴温检测采集单元和其它设备采集单元；其中：
所述牵引设备采集单元用于采集针对预设执行设备产生、传送和执行的牵引制动指令，并采集判断所述牵引制动指令的执行条件；
所述制动设备采集单元用于采集制动时间、制动距离和制动系统异常告警数据；
所述空调设备采集单元用于采集制冷量、制热量、循环风量、消耗功率、噪声以及电流和/或电压告警数据；
所述pis系统采集单元用于采集旅客信息数据和车载广播数据；
所述车门设备采集单元用于采集车门操作命令、站台屏蔽门控制命令、与轨旁通信数据和停站控制告警数据；
所述轴温检测采集单元用于采集车轴告警数据；
所述其它设备采集单元用于采集列车安全告警数据和日常检修数据。
4.根据权利要求1所述的列车自动检修控制系统，其特征在于，所述cbtc传输子系统包括cbtc系统单元、网络交换单元、中央控制单元和区域控制单元，其中：
所述cbtc系统单元包括车载无线终端、地面无线接收设备、核心网，采用预设通信协议和预设数据定义方式，实时监测采集数据；
所述网络交换单元包括若干网络交换机，将采集的数据汇聚后上传至所述中央控制单元和所述区域控制单元；
所述中央控制单元用于对所述区域控制单元进行整体控制并进行数据分配；
所述区域控制单元用于汇聚所属区域上传的采集数据。
5.根据权利要求1所述的列车自动检修控制系统，其特征在于，所述故障识别子系统包括存储分析故障识别单元、车载控制系统单元、网管智能监控中心单元和安全调度中心单元，其中：
所述存储分析故障识别单元用于分析识别各子系统之间的接口数据，实时获取cbtc网络的通信状态，将实时监测数据进行本地存储，根据告警优先级生成告警代码，并下发指令至所述车载控制系统单元；
所述车载控制系统单元用于接收并执行所述存储分析故障识别单元下发的指令，并基于所述下发的指令进行列车控制；
所述网管智能监控中心单元用于呈现采集的数据，与数据采集终端交互信息，并接收所述智能检修子系统的反馈信息；
所述安全调度中心单元对采集的数据进行调度安排，将调度安排信息发送至所述网管智能监控中心单元。
6.根据权利要求5所述的列车自动检修控制系统，其特征在于，所述网管智能监控中心单元包括安全管理模块、告警管理模块、系统管理模块、性能管理模块、报表管理模块和配置管理模块；
所述网管智能监控中心单元分别通过具有tcp私有协议的北向接口和列车综合网管系统、具有tr069协议的南向接口与车载设备、具有snmp协议的南向接口与列车子模块信以及具有tcp私有协议的南向接口与轨旁设备进行通信。
7.根据权利要求1所述的列车自动检修控制系统，其特征在于，所述智能检修子系统包括列车检修控制台单元，所述列车检修控制台单元用于接收到检修指令后，基于图像识别算法对cbtc网络实时传输至控制中心的高清采集图像进行自动故障判断，将故障判断信息自动反馈至检修人员进行核实，并生成所述故障维修预案。
8.一种基于权利要求1至7中任一权利要求所述的列车自动检修控制系统的控制方法，其特征在于，包括：
获取各子系统的采集数据；
基于所述采集数据进行本地分析，生成告警级别信息；
将所述告警级别信息中的预设中低级别告警信息不上报控制中心，作为数据保留至本地进行检修；
将所述告警级别信息中的预设高级别告警信息通过cbtc系统上报至所述控制中心，进行检修判断；
若判断获知进行不停车检修排除故障，则执行不停车检修；
否则，由所述控制中心生成检修预案，并上报列车停车站，制定检修计划，基于所述检修计划执行列车检修。
技术总结