一種車載數據更新方法及車載數據更新系統的製作方法

2024-01-31 09:42:15

一種車載數據更新方法及車載數據更新系統的製作方法
【專利摘要】一種車載數據更新方法，PC機獲取列車運行的鐵路基礎數據，並將鐵路基礎數據進行格式轉換得到數據文件，然後將數據文件寫入在線編程器中，在線編程器將數據文件更新至監控記錄插件中；所述的監控記錄插件位於列車運行監控裝置中，所述的監控記錄插件接收傳送來的數據文件，並將數據文件傳送給列車運行監控裝置。採用上述技術方案的本發明，在列車監控裝置中設置監控記錄插件，另外採用在線編程器作為中間媒介將列車的車載數據更新至監控記錄插件中，這樣，避免了對EPROM的擦除，可簡單方便地實現車載數據的更新。
【專利說明】一種車載數據更新方法及車載數據更新系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種列車更新地面數據的方法。
【背景技術】
[0002]列車運行監控裝置(LKJ)是中國列車運行控制系統的重要組成部分，是用於防止 列車冒進信號、運行超速事故和輔助機車司機(含動車組司機)提高操縱能力的重要行車安 全設備。LKJ車載數據是LKJ控制功能實現的基礎和運行分析的依據。LKJ車載數據的準 確性是監控列車安全運行的前提和保障。因此，對LKJ車載數據更新過程的可靠性、安全性 具有很高的要求。
[0003]如圖1所示，目前，LKJ將車載數據存放在監控記錄插件的EPROM中，當車載數據發 生變化時，用戶需要先將主處理器單元拆除，然後將每臺機車上列車運行監控裝置的EPROM 從設備中取出並拿到地面擦寫，重新編程後的EPROM換到車上以進行數據更新。由此帶來 了數據更新過程複雜的問題，同時，由於紫外線擦除的EPROM使用次數非常有限，也帶來了 更新成本高的問題。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種方便、安全的車載數據更新方法，並提供實施該方法所 需要的車載數據更新系統。
[0005]為實現上述目的，本發明採用以下技術方案:
一種車載數據更新方法，PC機獲取列車運行的鐵路基礎數據，並將鐵路基礎數據進行 格式轉換得到數據文件，然後將數據文件寫入在線編程器中，在線編程器將數據文件更新 至監控記錄插件中；所述的監控記錄插件位於列車運行監控裝置中，所述的監控記錄插件 接收傳送來的數據文件，並將數據文件傳送給列車運行監控裝置。
[0006]在PC機將數據文件寫入在線編程器時，在在線編程器中為寫入的數據文件生成 一個身份識別驗證文件，所述的身份識別驗證文件中記錄有數據文件的創建時間、修改時 間和數據文件的原始文件名；在線編程器對監控記錄插件進行數據更新時，監控記錄插件 首先對在線編程器中的身份識別驗證文件進行合法驗證，經驗證合法後，在線編程器向待 更新設備進行數據更新。
[0007]利用PC機向在線編程器寫入數據文件之前，首先校驗在線編程器的合法性。
[0008]對寫入的數據文件內容和生成的身份識別驗證文件均進行加密和校驗處理。
[0009]所述的校驗處理包括CRC校驗處理和回讀處理，所述的回讀處理是指在線編程器 寫入數據文件成功後，將寫入的數據文件與計算機上的文件進行比對校驗。
[0010]車載數據更新系統，它包括:PC機獲取列車運行的鐵路基礎數據，並將鐵路基礎 數據進行格式轉換得到數據文件，最後將數據文件寫入在線編程器；在線編程器將數據文 件更新至監控記錄插件中；監控記錄插件將數據文件傳送給列車運行監控裝置。
[0011]所述的在線編程器包括主控制器和兩片FLASH存儲器；所述的主控制器與兩片FLASH存儲器之間通過片選信號線、控制總線和I/O總線連接；所述的主控制器通過USB接 口連接監控記錄插件。
[0012]所述的主控制器通過MCU調試接口連接狀態指示燈。
[0013]所述的監控記錄插件從在線編程器中獲取數據文件，數據文件送入監控記錄插件 的CPU中，CPU將數據文件送入CRC處理單元中進行校驗，校驗後的數據文件存入程序數據 存儲單元中；同時，CPU將校驗後的數據文件通過接口發送出去。
[0014]所述CPU通過USB接口或RS232接口獲取數據文件；所述CPU通過VME接口、同步 通信接口或CAN總線接口將校驗後的數據文件發送出去。
[0015]採用上述技術方案的本發明，在列車監控裝置中設置監控記錄插件，另外採用在 線編程器作為中間媒介將列車的車載數據更新至監控記錄插件中，這樣，避免了對EPROM 的擦除，可簡單方便地實現車載數據的更新。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為【背景技術】中數據更新的原理圖。
[0017]圖2為本發明車載數據更新方法的原理圖。
[0018]圖3為本發明車載數據更新方法的整體流程圖。
[0019]圖4為在線編程器管理軟體的流程圖。
[0020]圖5為本發明車載數據更新系統的整體架構圖。
[0021]圖6為本發明中在線編程器的原理結構圖。
[0022]圖7為本發明中PC機專用軟體對編程器操作流程圖。
[0023]圖8為本發明中編程器對監控記錄插件進行編程操作流程圖。
[0024]圖9為本發明監控記錄插件的原理框圖。
[0025]圖10為由監控記錄插件構成的列車監控裝置原理框圖。
[0026]圖11為本發明的列車監控裝置增加數據備份的原理框圖。
[0027]圖12為列車運行監控裝置與外圍設備的連接關係示意圖。
【具體實施方式】
[0028]如圖2、圖3所示，一種車載數據更新方法，是指:PC機獲取列車運行的鐵路基礎數 據，利用PC機內的在線編程器管理軟體將鐵路基礎數據進行格式轉換得到數據文件，然後 將數據文件寫入在線編程器中。在線編程器為一個可移動的裝置，使用時，工作人員帶著在 線編程器到各個列車上，將在線編程器與監控記錄插件連接，這樣即可將數據文件更新至 監控記錄插件中。上述的監控記錄插件位於列車運行監控裝置中，替代了原有的EPROM設 備，它接收傳送來的數據文件，並將數據文件傳送給列車運行監控裝置。
[0029]如圖4所示，PC機中裝有LKJ在線編程器管理軟體，該LKJ在線編程器管理軟體 是通過對LKJ運用區段控制參數編制軟體編譯的寫片文件和LKJ基礎數據編制軟體編譯的 寫片文件、引導程序文件進行添加文件標識及校驗信息後，和配置文件及清(讀)鐵電存 儲器命令文件一塊寫入到LKJ在線編程器裡，並對LKJ2000H型監控記錄插件更新日誌進 行管理，其工作過程如圖4所示。首先，該管理軟體校驗在線編程器的合法性，即通過設備 標識符、生產廠家和內置指令回應值對設備進行判別，防止文件寫入其它設備，保證只寫入本公司生產的LKJ在線編程器。經檢驗該在線編程器合法後，利用PC機的在線編程器管理 軟體向在線編程器寫入數據文件，且寫入數據文件的格式均為待更新設備所能識別的文件 格式。對於本發明來說，待更新設備為LKJ2000監控記錄插件，那麼，對LKJ車載控制文件、 LKJ車載基礎數據文件等寫入文件應按約定格式生成LKJ2000監控記錄H插件所能識別的 文件。
[0030]同時，在在線編程器中為寫入的數據文件生成一個身份識別驗證文件，所述的身 份識別驗證文件中記錄有數據文件的創建時間、修改時間和數據文件的原始文件名等重要 信息，並對身份識別驗證文件內容進行加密和校驗處理。通過身份識別驗證文件，防止通過 人工拷貝方式把文件直接複製到LKJ在線編程器中去，來實現文件安全更新的目的。
[0031]在線編程器對監控記錄插件進行數據更新時，監控記錄插件首先對在線編程器中 的身份識別驗證文件進行合法驗證:即監控記錄插件首先讀取LKJ在線編程器中的數據文 件並獲取數據文件的創建時間及修改時間，並將數據文件的創建時間及修改時間與其身份 識別驗證文件中的創建時間及修改時間進行比對驗證，經驗證合法後，在線編程器先對數 據文件和身份識別驗證文件進行解密和校驗處理，最後在線編程器向待更新設備進行數據 更新，並在LKJ在線編程器上生產更新LOG日誌文件。LKJ在線編程器連接上PC電腦，導入 更新LOG日誌到軟體中，可以查看文件更新結果。
[0032]需要說明的是，上述的校驗處理包括CRC校驗處理和回讀處理，所述的回讀處理 是指在線編程器生成數據文件後，將數據文件與計算機上的文件進行比對校驗。
[0033]在具體實施時，在實施步驟S502時，進行Y501規定的操作，管理軟體記錄下登錄 人員的工號和時間以及所進行的操作，可以對數據的來源進行追溯。
[0034]步驟S503主要是根據《列車運行監控裝置(LKJ)數據文件編制規範》要求生成符 合格式要求的數據文件。
[0035]為配合更新過程中，維護軟體對數據文件進行校驗以及提高數據文件更新過程中 的可靠性和安全性，在實施步驟S503時，進行Y502規定的操作，為數據文件增加一個專門 的數據文件管理區。管理區中分為校驗區、權限區。在校驗區中有數據文件每個扇區的 CRC32校驗值，以及管理區的校驗值，權限區為該數據文件的更新權限等。
[0036]步驟S504主要是問更新設備進行授權，向更新設備寫入更新配置文件，配置文件 中授權命令以及校驗值。該授權文件必須經管理軟體寫入，複製無效。
[0037]為了防止錯誤更新無效的數據文件，管理軟體在向配置文件中寫入授權命令時， 增加了 Y503，在權限文件中，寫入了數據文件有效日期，維護軟體在更新數據文件時，會檢 查數據文件是否處於有效期，非有效期數據文件，維護軟體不會進行更新。
[0038]在步驟S505中，管理軟體將數據文件寫入專用的更新工具中。
[0039]在步驟5506、5507、5508、5509、5511中，維護人員上車對車載數據進行更新，為了 便於管理維護軟體在進行數據更新前進行步驟Y504，維護程序將在更新設備中產生更新日 志，更新日誌記錄更新人員工號、程序更新車輛的機車型號、機車號等。更新結束後還會向 更新日誌中追加更新數據版本、原數據版本，以及更新時間、更新結果(成功、失敗)。具體的 更新過程具體描述如下:
關閉列車運行監控裝置(LKJ)電源，將經過授權的專用更新設備與LKJ的維護接口 USB 連接，打開LKJ電源。[0040]LKJ運行維護程序，維護程序對專用更新設備進行合法性檢查，若為合法設備，則 讀取授權文件，若授權文件合法且在有效期內，維護程序根據授權文件進行操作。
[0041]維護程序在進行操作前，首先在專用更新設備中產生日誌文件，日誌文件中記錄 下更新人員工號、程序更新車輛的機車型號、機車號等。
[0042]維護程序對待更新的數據文件進行校驗和有效性檢查，若校驗通過且數據文件處 於有效期內，將會將待更新的數據文件寫入車載數據存儲模塊。更新完成後，向專用更新設 備發送更新成功命令。若數據校驗不通過、無效或者在更新過程中出現失敗，維護程序向專 用更新設備發送更新失敗命令，專用更新設備會向維護人員提示更新結果。
[0043]維護程序向更新日誌中追加更新數據版本、原數據版本，以及更新時間，更新結果 (成功、失敗)。
[0044]在步驟S510中，維護人員將需要更新的設備全部更新完畢後，將專用更新設備交 管理人員，管理人員讀取更新記錄。
[0045]為了便於管理，這步驟S510中的讀取更新記錄主要由管理軟體完成，正如Y5描述 那樣，管理軟體將更新日誌存檔備查。
[0046]如圖5所示，本發明中的車載數據更新系統，由PC機、在線編程器和監控記錄插件 構成。其中，PC機獲取列車運行的鐵路基礎數據，並將鐵路基礎數據進行格式轉換得到數 據文件，最後將數據文件寫入在線編程器；在線編程器將數據文件更新至監控記錄插件中； 監控記錄插件將數據文件傳送給列車運行監控裝置。
[0047]如圖6所示，本發明包括主控制器和兩片FLASH存儲器，且兩片FLASH存儲器中存 儲內容一致，實現冗餘比較以提高可靠性。主控制器與兩片FLASH存儲器之間通過片選信 號線、控制總線和I/O總線連接。上述的主控制器還通過USB接口連接監控記錄插件。USB 接口是在線編程器與PC機軟體/監控記錄插件之間的信息交互通道，PC機軟體對在線編 程器寫待編程文件以及編程器對監控記錄插件的編程操作都是通過此通道實現。
[0048]除此之外，主控制器通過MCU調試接口連接狀態指示燈，狀態指示燈用來指示編 程器的工作狀態，即與PC機軟體/被編程器之間通信過程的狀態指示；同時，電源轉換芯 片通過從USB接口取5V電源，經過轉換後為主控制器進行供電，整個在線編程器再無需其 他電源供給，應用時通過USB接口，或從PC機USB接口取電，或從被編程器設備USB接口取 電，易於操作。
[0049]本發明中在線編程器對監控記錄插件進行編程操作流程，即將在線編程器插入監 控記錄插件USB接口並給設備上電之後，如圖7、8所示，該圖描述了監控記錄插件及編程器 端的處理流程，現對其中的關鍵流程進行說明:
(I)監控記錄插件:
(I)監控記錄插件上電後先執行引導程序即步驟201，此時會判斷有無USB設備連接， 若有USB設備則執行步驟202發送打開防寫命令，該命令採用密文方式發送，密鑰由監控 記錄插件與在線編程器約定；
(II)在步驟203收到在線編程器的回應後判斷該回應是否正確，若正確則表明身份識 別階段完成，此時即可進行步驟205文件合法性校驗，若回應不正確或無USB設備，則監控 記錄插件會轉向步驟204執行應用程式；
(III)在執行步驟205時，其合法性判斷根據配置文件的創建時間、修改時間、文件名、編程器ID號、配置文件的CRC校驗以及配置文件的校驗文件CRC校驗等信息進行判斷，在 這裡，即使該文件被拷貝，但由於其創建時間不同，故CRC校驗也不一致，監控記錄插件將 視其為非法文件；
(IV)在配置文件合法性校驗通過後，執行步驟206待編程文件合法性校驗，類似於步 驟205，即使該文件被拷貝，由於其創建時間不同，CRC校驗也不一致，監控記錄插件也將視 其為非法文件；這些操作極大地提高了安全性；
(V)當所有文件合法性校驗通過後，監控記錄插件會用待編程文件去更新自身的程序/ 數據，編程完成後執行步驟207向編程器寫記錄日誌，若編程成功，則執行步驟208按更新 後的程序/數據執行，若更新失敗，或在前面合法性校驗階段未通過，都將執行步驟209設 備宕機，設備重新上電後將正常運行。
[0050](2)在線編程器端:
(I)在線編程器在步驟210收到打開防寫命令請求後，進行解密判斷命令是否合法， 若合法則執行步驟211回應監控記錄插件並打開防寫，若不合法則在線編程器對監控記 錄插件來說只是一個防寫的U盤，只可以對其進行查看操作，不可以進行刪除、修改以及 格式化等操作；
(II)當在線編程器在步驟212收到編程狀態標誌時，通過狀態指示燈向用戶傳遞編程 成功/失敗的信息；
(III)當編程器收到記錄日誌文件寫入請求時，執行步驟213將記錄日誌寫入兩片 FLASH存儲器中，寫入時根據FLASH存儲器壞塊信息進行相應的替換，以保證每個文件被正 確的寫入存儲；
(IV)在步驟213之後，執行步驟214對寫入的文件進行讀出比較，以保證兩片FLASH存 儲器中寫入記錄日誌的正確性及一致性，並回應寫入標誌，以上過程執行完成則表明一次 編程操作成功，記錄日誌中會反映此次編程的成功標誌、認證碼、編程時間、監控記錄插件 的ID、待編程文件生成時間等信息。
[0051]由於在線編程器採用雙片冗餘比較的FLASH存儲器，有效保證了存儲信息的可靠 性；同時在向在線編程器寫入待編程文件時，採用專用PC機軟體對其進行操作，非專用PC 機軟體對本發明中在線編程器操作無效，此專用PC機軟體對普通U盤操作無效，即專用PC 機軟體匹配專用編程器，有效保證了編程器信息的安全性；此外在編程器對監控記錄插件 進行編程操作時，監控記錄插件與編程器之間的身份識別以及文件的合法性判斷，也體現 了專用編程器匹配專用監控記錄插件的特徵，有效保證了編程器存儲文件的安全性及編程 操作過程的安全性。
[0052]如圖9所示，監控記錄插件實時從程序數據更新設備中獲取更新數據，更新數據 通過USB接口或RS232接口被送入監控記錄插件的CPU中，CPU將更新數據送入CRC處理 單元中進行校驗，校驗後的更新數據存入程序數據存儲單元中；同時，CPU將校驗後的更新 數據通過VME接口、同步通信接口、CAN總線接口發送出去。
[0053]如圖10所示，本發明包括監控記錄插件110、列車速度獲取單元120、機車工況獲 取單元130、機車壓力獲取單元140、絕緣節信息獲取單元150、軌道電路信號獲取單元160、 通信處理單元170和輸出單元180。其中，列車速度獲取單元120、機車工況獲取單元130、 機車壓力獲取單元140、絕緣節信息獲取單元150和軌道電路信號獲取單元160統稱為車載數據採集單元，它實時獲取列車所需的車載數據，並將得到的車載數據傳送至監控記錄插 件110。監控記錄插件110對得到的車載數據進行存儲和調用，並對列車的運行狀態進行 記錄和分析。具體地說，其中速度獲取單元120讀取機車輪對上的速度傳感器信號，並傳遞 給主處理單元，主處理單元計算出機車速度、加速度、運行方向、裡程等信息；監控記錄插件 110根據車載數據以及軌道電路信號160獲取單元傳遞來的機車信號並結合絕緣節信息獲 取單元150傳遞來的絕緣節信息計算出列車的速度防護曲線；軌道電路獲取單元160通過 與通用機車信號或主體化機車信號通信獲取軌道電路信息；機車壓力獲取單元140不僅檢 測列車管壓力還檢測機車均衡風缸壓力和制動缸壓力，均衡風缸壓力信號用於反饋控制以 提高常用制動減壓量控制精度；制動缸壓力信號主要用作狀態記錄依據。最後，監控記錄插 件110根據列車的運行狀態輸出控制命令，並實時通過通信單元170與外部設備通信，通過 輸出單元180輸出相關執行動作。通信處理單元170主要完成列車運行監控裝置與其他設 備間的通信管理，以使不同通信格式、不同通信接口和速率的設備可以和LKJ交換數據。
[0054]通過上述實施例，可以提供一種符合列車運行監控裝置技術規範的、能夠對列車 運行進行監控的車載設備。
[0055]圖11是採用主從機熱備冗餘架構的一個實施例，即列車運行監控裝置包含兩個 車載數據採集單元、兩個主處理單元21A，21B、兩個輸出單元28A，28B和兩個通信處理單元 27A，27B,其中，兩個主處理單元之間通信連接，兩個輸出單元之間通信連接，兩個通信處理 單元之間通信連接；車載數據採集單元包括機車速度獲取單元22A，22B、機車工況獲取單 元23A，23B、軌道電路信號獲取單元24A，24B、絕緣節信息獲取單元25A，25B和機車壓力獲 取單元26A，26B。工作時為主從機熱備冗餘的工作方式，由A、B兩組獨立的單元組成，每組 單元都有完整的信號輸入及控制輸出接口。主備機同時工作，並隨時通過同步總線交換數 據，一旦主機出現故障，備機立即接替主機工作任務，實現監控的不間斷運行。在本實施例 中，兩組單元位於同一個機箱中，以機箱中心線為基準對稱排列，兩組單元以及各個單元之 間通過母板連接，進行通信和數據交換，所有的輸入輸出信號均通過機箱背板連接器引出， 這些輸入輸出信號再通過線纜連接至安裝於機車上的傳感器或執行裝置。這些傳感器和執 行裝置不屬於本發明的範圍，為了便於技術人員實現，在這裡用圖12表示出來外圍裝置與 列車運行監控裝置的連接關係。傳感器的輸入信號同時輸入至A、B兩組相應地處理單元中 進行處理，兩組單元中的輸出信號通過串聯或並聯後進行輸出。除此之外，本發明的體系結 構還包括但不僅限於三模冗餘、2乘二取二等方式。
【權利要求】
1.一種車載數據更新方法，其特徵在於:PC機獲取列車運行的鐵路基礎數據，並將鐵 路基礎數據進行格式轉換得到數據文件，然後將數據文件寫入在線編程器中，在線編程器 將數據文件更新至監控記錄插件中；所述的監控記錄插件位於列車運行監控裝置中，所述 的監控記錄插件接收傳送來的數據文件，並將數據文件傳送給列車運行監控裝置。
2.根據權利要求1所述的車載數據更新方法，其特徵在於:在PC機將數據文件寫入在 線編程器時，在在線編程器中為寫入的數據文件生成一個身份識別驗證文件，所述的身份 識別驗證文件中記錄有數據文件的創建時間、修改時間和數據文件的原始文件名；在線編 程器對監控記錄插件進行數據更新時，監控記錄插件首先對在線編程器中的身份識別驗證 文件進行合法驗證，經驗證合法後，在線編程器向待更新設備進行數據更新。
3.根據權利要求2所述的車載數據更新方法，其特徵在於:利用PC機向在線編程器寫 入數據文件之前，首先校驗在線編程器的合法性。
4.根據權利要求2所述的車載數據更新方法，其特徵在於:對寫入的數據文件內容和 生成的身份識別驗證文件均進行加密和校驗處理。
5.根據權利要求4所述的車載數據更新方法，其特徵在於:所述的校驗處理包括CRC 校驗處理和回讀處理，所述的回讀處理是指在線編程器寫入數據文件成功後，將寫入的數 據文件與計算機上的文件進行比對校驗。
6.實施權利要求1一5任一的更新方法所需的車載數據更新系統，其特徵在於，它包括:PC機，獲取列車運行的鐵路基礎數據，並將鐵路基礎數據進行格式轉換得到數據文件， 最後將數據文件寫入在線編程器；在線編程器，在線編程器將數據文件更新至監控記錄插件中；監控記錄插件，將數據文件傳送給列車運行監控裝置。
7.根據權利要求6所述的車載數據更新系統，其特徵在於:所述的在線編程器包括主 控制器和兩片FLASH存儲器；所述的主控制器與兩片FLASH存儲器之間通過片選信號線、控 制總線和I/O總線連接；所述的主控制器通過USB接口連接監控記錄插件。
8.根據權利要求7所述的車載數據更新系統，其特徵在於:所述的主控制器通過MCU 調試接口連接狀態指示燈。
9.根據權利要求6所述的車載數據更新系統，其特徵在於:所述的監控記錄插件從在 線編程器中獲取數據文件，數據文件送入監控記錄插件的CPU中，CPU將數據文件送入CRC 處理單元中進行校驗，校驗後的數據文件存入程序數據存儲單元中；同時，CPU將校驗後的 數據文件通過接口發送出去。
10.根據權利要求9所述的車載數據更新系統，其特徵在於:所述CPU通過USB接口或 RS232接口獲取數據文件；所述CPU通過VME接口、同步通信接口或CAN總線接口將校驗後 的數據文件發送出去。
【文檔編號】G06F9/445GK103530141SQ201210232687
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年7月6日 優先權日:2012年7月6日
【發明者】高亞舉, 李其林, 王勇, 許李納, 華正杰, 楊會新, 楊清祥, 楊立軍 申請人:河南思維自動化設備股份有限公司