专利名称：无线机车信号车载设备控制程序及参数在线实时更新方法
技术领域：
本发明属于铁路无线通信技术领域，尤其设计一种无线机车信号车载设 备控制程序及参数在线实时更新方法。
背景技术：
随着经济的快速发展，铁路运输业越来越繁忙，列车机车几乎是不停地在 运行，而目前更新机车信号车载设备控制程序或参数，必须等到机车入库检修 时才行。但是， 一个机务段众多的机车不可能都同时入库检修， 一直以来只能 分批更新同一制式的机车信号车载设备控制程序及参数。这种方法既耗时又不 方便，更新完所有机车车载设备控制程序或参数往往需要很长的一段时间，在 这段时间里不同车载设备控制程序在一个列车调度指挥系统里运行，有极大的
安全隐患。2008年胶济线发生4.28铁路重大事故的主要原因，就是没有实时 更新K159次列车上LKJ2000监控程序中的临时限速参数导致的。
针对目前使用的无线机车信号车载设备控制程序及参数在线实时更新方 法存在的问题，有必要提出一种全新的无线机车信号车载设备控制程序及参数 在线实时更新方法，使机车在不必入库的情况下，即可实现车载设备控制程序 及参数更新。
发明内容
本发明的目的在于，利用无线机车信号车地间已有的GSM-R无线通信网 络，提出一种无线机车信号车载设备控制程序及参数在线实吋更新方法，用以解决目前使用的无线机车信号车载设备控制程序及参数在线实时更新方法存 在的问题。
本发明的技术方案是， 一种无线机车信号车载设备控制程序及参数在线实 时更新方法，其特征是所述方法包括下列步骤
步骤l:无线机车信号车载设备启动监听程序；
步骤2:无线机车信号车载设备是否监听到地面列控中心发送的升级请求 信号，如果是，执行步骤3;否则，继续监听；
步骤3:无线机车信号车载设备与地面列控中心建立连接；
步骤4:地面列控中心向无线机车信号车载设备发送升级文件传输幵始 Start帧；同时，将升级文件拆分后放入数据帧中；
步骤5:无线机车信号车载设备向地面列控中心发送OK帧，准备接收升 级文件；
步骤6:地面列控中心收到无线机车信号车载设备发送的OK帧后，向无 线机车信号车载设备发送帧；
步骤7:当无线机车信号车载设备接收到地面列控中心发送的帧后，根据 帧头判断地面列控中心发送的帧是数据帧、消息帧或是短消息；如果是数据帧， 则执行步骤ll;如果是消息帧，则执行步骤8;如果是短消息，则无线机车信 号车载设备接收短消息后，返回步骤6继续接收下一帧；
步骤8:无线机车信号车载设备接收到地面列控中心发送的帧为消息帧， 判断地面列控中心发送的消息帧是否为Abort帧，如果是，则执行步骤9;否 则，执行步骤10;
步骤9:无线机车信号车载设备退出文件升级任务，返回主程序，继续监
听；
步骤10:地面列控中心发送的消息帧为End帧，表明升级文件已经传输 完毕，在收到无线机车信号车载设备返回的Ok帧后，退出升级文件传输任务，并执行步骤19;
步骤lh无线机车信号车载设备收到地面列控中心发送的数据帧后，根据 校验码对接收的数据帧进行校验，如果校验通过，则执行步骤12;否则，执行 步骤13;
步骤12:如果数据帧中的内容是升级文件的文件名，则以所述文件名在 DOC中建立一个文件，用于存储接收到的16进制数据；如果数据帧中的内容 是升级文件，则将接收到升级文件存储在DOC中建立的文件中；最后，向地 面列控中心返回Ok帧；
步骤13:向地面列控中心返回Error帧；
步骤14:地面列控中心收到无线机车信号车载设备回复的消息帧后，判断 无线机车信号车载设备回复的消息帧是否为Abort帧，如果是，则执行步骤15; 否则，执行步骤16;
步骤15:地面列控中心根据人工指令再次启动文件升级程序；
步骤16:判断无线机车信号车载设备回复的消息帧是否为Error帧，如果 是，则执行步骤17;否则，执行步骤18;
步骤17:请求重发上一个数据帧，并返回步骤6;
步骤18:向地面列控中心发送Ok帧，并返回步骤6，地面列控中心根据 升级文件是否传输完毕决定发送End帧或者发送下一个数据帧；
步骤19:判断机车是否处于运行中，如果是，则执行步骤20;否则，执 行步骤21;
步骤20:等到列车停止后再重启系统，执行步骤21，进行控制程序或者 参数的更新；
步骤21:判断本次更新是否为控制程序更新，如果是，执行步骤22;否 则，执行歩骤23;
步骤22:改写自举加载程序路径和名称，换成新接收到的程序，重启系统运行更新后的程序；
步骤23:本次更新为参数更新，更改程序文件中的控制参数，重启系统运 行更新后的程序。
所述地面列控中心将升级文件拆分，具体是指地面列控中心将升级文件拆 分成80字节为一组的数据组，然后把每一组数据作为数据内容放入数据帧中。
所述数据帧包括帧头，数据长度，数据内容，校验码和帧尾；其中帧头包 括3个字节；数据长度包括l个字节；数据内容包括80个字节，校验码包括2 个字节；帧尾包括l个字节；以上所有字节均采用16进制编码。
所述步骤11中，根据校验码对接收的数据帧进行校验具体是指，在列控 中心将数据长度和数据内容中的每个字节累加后，将结果取二进制编码，得到 一个16位的二进制数，所述16位的二进制数为校验码，将其前八位存入第一 个字节中，将其后八位存入第二个字节中；在无线机车上接收到一组数据后， 也是先将数据长度和数据内容中的每个字节累加，所得结果取二进制编码后， 与校验码相比较，若相等，则校验通过，否则，校验不通过。
所述消息帧包括Start帧、Ok帧、Error帧、End帧禾口 Abort帧；其中，地 面列控中心向无线机车信号车载设备发送的消息帧包括Start帧、Abort帧和End 帧；无线机车信号车载设备向地面列控中心发送的消息帧包括Ok帧、Error帧 禾口 Abort帧。
所述无线机车信号车载设备与地面列控中心建立连接后，地面列控中心向 无线机车信号车载设备发送一帧后开始计时，如果在设定时间内没有收到无线 机车信号车载设备返回的消息帧，则停止升级文件传输。
所述无线机车信号车载设备与地面列控中心建立连接后，无线机车信号车 载设备向地面列控中心回复消息帧后开始计时，如果在设定时间内没有收到地 面列控中心发送的下一个数据帧或者回复的消息帧，则删除已接收部分的升级 文件，并停止升级文件传输。本发明可以使机车不必入库，只需停车且在安全的情况下就可以实现车载 设备控制程序及参数的更新；同时，本发明极大地縮短了同一机务段同制式机 车信号车载设备控制程序及参数的更新过程，所有同类设备同时更新，也提高 了铁路运营的安全性和运输效率。
图1为无线机车信号系统结构示意图2为本发明提供的无线机车信号车载设备控制程序及参数在线实时更新 方法流程图3为升级文件传输过程中数据帧结构图4为各种帧头含义图。
具体实施例方式
下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅 仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
本发明所述的无线机车信号车载设备控制程序及参数在线实时更新方法， 用于无线机车信号系统中。图l为无线机车信号系统结构示意图。图1中，无线 机车信号系统包括地面列控中心和至少一个无线机车信号车载设备。无线机车
信号车载设备包括GSM-R接收模块、车载控制主机、査询/应答器和车载信号 机，车载主机与机车上的GSM-R接收模块、査询/应答器、车载信号机分别连 接。地面列控中心包括车站控制主机、GSM-R接收模块、进出站应答器、微机 联锁和微机监测装置等，车站控制主机与GSM-R接收模块相连接。
上述无线机车信号系统是本发明进行车载设备控制程序更新升级的硬件 环境。通过在每台机车上设置GSM-R接收模块，每个车站的地面列控中心 设置地面GSM-R接收模块，并统一按规定设置编号，铁路沿线设置GSM-R基站，地面GSM-R接收模块与列车车载GSM-R接收模块构成星状网络结构， 其中车站GSM-R接收模块是网络中心，车载GSM-R接收模块是网络节点。
图2为本发明提供的无线机车信号车载设备控制程序及参数在线实时更 新方法流程图。图2中，本发明提供的方法包括下列步骤
步骤l:无线机车信号车载设备启动监听程序。
步骤2:无线机车信号车载设备是否监听到地面列控中心发送的升级请求 信号，如果是，执行步骤3;否则，继续监听。
步骤3:无线机车信号车载设备与地面列控中心建立连接。
步骤4:地面列控中心向无线机车信号车载设备发送升级文件传输开始
Start帧；同时，将升级文件拆分后放入数据帧中。
地面列控中心将升级文件拆分是指将升级文件拆分成80字节为一组的数 据组，然后把每一组数据作为数据内容放入一个数据帧中， 一帧一帧地将升级 文件发送到无线机车信号车载设备中。图3为升级文件传输过程中数据帧结构 图。图3中， 一个数据帧包括帧头，数据长度，数据内容，校验码及帧尾，所 有字节均按16进制编码发送。
其中，帧头采用普通帧头格式，内容为0x7f、 0x7f、 0x4f，开始传输升级 文件后，车载设备控制程序一直监听接收到的每一个字节，若是连续接收到的 三个字节为数据帧帧头，则后面就一直接收升级文件数据，直到收到帧尾，才 开始检测下一帧帧头。
数据长度是存储后面数据内容的字节数。发送普通数据帧时为80。但在发 送升级文件名称和文件的最后一部分数据时，数据内容往往不足80，为1~80 中的一个数。车上在接收到一帧数据时首先就是读取此位数值确定此帧数据的 长度。
数据内容是地面将升级文件以80字节为一组，最后一组若不足80字节也 编为一组，将要发送的升级文件的每一组作为一帧数据的内容。校验码是将数据长度和数据内容中的每个字节累加后，将结果取二进制编
码，得到一个16位的二进制数，将16位的二进制数作为校验码，将其前八位
存入第一个字节中，将其后八位存入第二个字节中；在无线机车接收到一组数 据后，也是先将数据长度和数据内容中的每个字节累加，所得结果取二进制编 码后，与校验码相比较，若相等，则校验通过，向地面发送Ok帧；否则，校
验不通过，向地面列控中心发送Error帧。
帧尾采用16进制数0xff,当车上接收到这个数据后就停止接收新的数据， 开始监听下一帧数据帧头。
步骤5:无线机车信号车载设备向地面列控中心发送Ok帧，准备接收升 级文件。
步骤6:地面列控中心收到无线机车信号车载设备发送的Ok帧后，开始 向无线机车信号车载设备发送帧。地面列控中心与无线机车信号车载设备建立 连接后，地面列控中心每发送一帧消息，必须等收到无线机车信号车载设备回 复Ok或Error消息帧后才发送第二帧。
步骤7:当无线机车信号车载设备接收到地面列控中心发送的帧后，根据 帧头判断地面列控中心发送的帧是数据帧、消息帧或是短消息；如果是数据帧， 则执行步骤lh如果是消息帧，则执行步骤8;如果是短消息，则无线机车信 号车载设备接收短消息后，返回步骤6继续接收下一帧。
地面列控中心向无线机车信号车载设备发送的帧包括三种类型，分别是数 据帧、消息帧或是短消息。如果是数据帧，则表明发送的是升级文件的内容； 如果是状态帧，则表明地面列控中心要进行某种操作，地面列控中心向无线机 车信号车载设备发送的消息帧包括Start帧、End帧和Abort帧；Start帧用于提 示无线机车信号车载设备准备接收升级文件，End帧表明升级文件发送完毕， Abort帧表明地面列控中心发送升级文件过程中发生故障，要重新发送；如果 是短消息，则表明地面列控中心与无线机车信号车载设备进行简单的文本交互。
图4为各种帧头含义图。根据帧头判断地面列控中心发送的帧是数据帧、
消息帧或是短消息就是依据图4中的帧头内容进行判断的。图4中，数据帧的 帧头为"0x7f、 0x7f、 0x4f"; Abort帧的帧头为"0x9a、 Oxab、 0xc3"; Ok帧 的帧头为"0xff、 Oxff、 Oxff"; Start帧的帧头为"0x2f、 Ox3f、 0x4f"; End帧 的帧头为"0x5f、 0x6f、 0x7f"; Error帧的帧头为"0x7f、 0x7f、 0x7f"。
步骤8:无线机车信号车载设备接收到地面列控中心发送的帧为消息帧， 判断地面列控中心发送的消息帧是否为Abort帧，如果是，则执行步骤9;否
则，执行步骤io。
步骤9:无线机车信号车载设备退出文件升级任务，返回主程序，继续监听。
步骤10:地面列控中心发送的消息帧为End帧，表明升级文件已经传输 完毕，再收到无线机车信号车载设备返回的Ok帧后，退出升级文件传输任务， 并执行步骤19。
步骤ll:无线机车信号车载设备收到地面列控中心发送的数据帧后，根据 校验码对接收的数据帧进行校验，如果校验通过，则执行步骤12;否则，执行
步骤13。
根据校验码对接收的数据帧进行校验具体是指，在列控中心将数据长度和
数据内容中的每个字节累加后，将结果取二进制编码，得到一个16位的二进 制数，该16位的二进制数为校验码，将其前八位存入第一个字节中，将其后 八位存入第二个字节中；在无线机车上接收到一组数据后，也是先将数据长度
和数据内容中的每个字节累加，所得结果取二进制编码后，与校验码相比较， 若相等，则校验通过，否则，校验不通过。
步骤12:如果数据帧中的内容是升级文件的文件名，则以所述文件名在
DOC中建立一个文件，用于存储接收到的16进制数据；如果数据帧中的内容是升级文件，则将接收到升级文件存储在DOC中建立的文件中；最后，向地
面列控中心返回Ok帧。
步骤13:向地面列控中心返回Error帧。
步骤14:地面列控中心收到无线机车信号车载设备回复的消息帧后，判断 无线机车信号车载设备回复的消息帧是否为Abort帧，如果是，则执行步骤15; 否则，执行步骤16。
步骤15:地面列控中心根据人工指令再次启动文件升级程序。
步骤16:判断无线机车信号车载设备回复的消息帧是否为Error帧，如果 是，则执行步骤17;否则，执行步骤18。
步骤17:请求重发上一个数据帧，并返回步骤6。
步骤18:向地面列控中心发送Ok帧，并返回步骤6，地面列控中心根据
升级文件是否传输完毕决定发送End帧或者发送下一个数据帧。
步骤19:判断机车是否处于运行中，如果是，则执行步骤20;否则，执
行步骤21。
步骤20:等到列车停止后再重启系统，执行步骤21，进行控制程序或者
参数的更新。
步骤21:判断本次更新是否为控制程序更新，如果是，执行步骤22;否
则，执行步骤23。
步骤22:改写自举加载程序路径和名称，换成新接收到的程序，重启系统
运行更新后的程序。
步骤23:本次更新为参数更新，更改程序文件中的控制参数，重启系统
运行更新后的程序。
在上述步骤执行的过程中，还要考虑到在升级文件传输过程中，由于
GSM-R信号中断而导致的升级文件传输失败。因此，每次地面列控中心向无
线机车信号车载设备发送一帧之后，地面列控中心要启动监听计时程序，在监听计时程序设定的时间内(如3分钟)，没有收到无线机车信号车载设备回馈 的消息，则表明GSM-R信号中断，此时停止升级文件的传输。
同样地，每次无线机车信号车载设备向地面列控中心回复消息帧后，无 线机车信号车载设备监听启动计时程序，在监听计时程序设定的时间内(如 3分钟)，如果没有收到地面列控中心发送的下一个数据帧或者回复的消息 帧，则删除已接收部分的升级文件，并停止升级文件传输。
本发明可以使机车在不必入库而停止的情况下，实现车载设备控制程序 及参数的更新；同时，本发明极大地縮短了同一机务段同制式机车信号车载 设备控制程序及参数的更新过程，所有同类设备同时更新，也提高了铁路运 营的安全性和运输效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可 轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明 的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种无线机车信号车载设备控制程序及参数在线实时更新方法，其特征是所述方法包括下列步骤步骤1无线机车信号车载设备启动监听程序；步骤2无线机车信号车载设备是否监听到地面列控中心发送的升级请求信号，如果是，执行步骤3；否则，继续监听；步骤3无线机车信号车载设备与地面列控中心建立连接；步骤4地面列控中心向无线机车信号车载设备发送升级文件传输开始Start帧；同时，地面列控中心将升级文件拆分后放入数据帧中；步骤5无线机车信号车载设备向地面列控中心发送OK帧，准备接收升级文件；步骤6地面列控中心收到无线机车信号车载设备发送的OK帧后，向无线机车信号车载设备发送帧；步骤7当无线机车信号车载设备接收到地面列控中心发送的帧后，根据帧头判断地面列控中心发送的帧是数据帧、消息帧或是短消息；如果是数据帧，则执行步骤11；如果是消息帧，则执行步骤8；如果是短消息，则无线机车信号车载设备接收短消息后，返回步骤6继续接收下一帧；步骤8无线机车信号车载设备接收到地面列控中心发送的帧为消息帧，判断地面列控中心发送的消息帧是否为Abort帧，如果是，则执行步骤9；否则，执行步骤10；步骤9无线机车信号车载设备退出文件升级任务，返回主程序，继续监听；步骤10地面列控中心发送的消息帧为End帧，表明升级文件已经传输完毕，在收到无线机车信号车载设备返回的Ok帧后，退出升级文件传输任务，并执行步骤19；步骤11无线机车信号车载设备收到地面列控中心发送的数据帧后，根据校验码对接收的数据帧进行校验，如果校验通过，则执行步骤12；否则，执行步骤13；步骤12如果数据帧中的内容是升级文件的文件名，则以所述文件名在DOC中建立一个文件，用于存储接收到的16进制数据；如果数据帧中的内容是升级文件，则将接收到升级文件存储在DOC中建立的文件中；最后，向地面列控中心返回Ok帧；步骤13向地面列控中心返回Error帧；步骤14地面列控中心收到无线机车信号车载设备回复的消息帧后，判断无线机车信号车载设备回复的消息帧是否为Abort帧，如果是，则执行步骤15；否则，执行步骤16；步骤15地面列控中心根据人工指令再次启动文件升级程序；步骤16判断无线机车信号车载设备回复的消息帧是否为Error帧，如果是，则执行步骤17；否则，执行步骤18；步骤17请求重发上一个数据帧，并返回步骤6；步骤18向地面列控中心发送Ok帧，并返回步骤6，地面列控中心根据升级文件是否传输完毕决定发送End帧或者发送下一个数据帧；步骤19判断机车是否处于运行中，如果是，则执行步骤20；否则，执行步骤21；步骤20等到列车停止后再重启系统，执行步骤21，进行控制程序或者参数的更新；步骤21判断本次更新是否为控制程序更新，如果是，执行步骤22；否则，执行步骤23；步骤22改写自举加载程序路径和名称，换成新接收到的程序，重启系统运行更新后的程序；步骤23本次更新为参数更新，更改程序文件中的控制参数，重启系统运行更新后的程序。
2. 根据权利要求1所述的一种无线机车信号车载设备控制程序及参数在线 实时更新方法，其特征是所述地面列控中心将升级文件拆分，具体是指地面列控 中心将升级文件拆分成80字节为一组的数据组，然后把每一组数据作为数据内 容放入数据帧中。
3. 根据权利要求1所述的一种无线机车信号车载设备控制程序及参数在线 实时更新方法，其特征是所述数据帧包括帧头，数据长度，数据内容，校验码和 帧尾；其中帧头包括3个字节；数据长度包括l个字节；数据内容包括80个字 节，校验码包括2个字节；帧尾包括l个字节；以上所有字节均采用16进制编码。
4. 根据权利要求1所述的一种无线机车信号车载设备控制程序及参数在线实时更新方法，其特征是所述步骤11中，根据校验码对接收的数据帧进行校验 具体是指，在列控中心将数据长度和数据内容中的每个字节累加后，将结果取二进制编码，得到一个16位的二进制数，所述16位的二进制数为校验码，将其前八位存入第一个字节中，将其后八位存入第二个字节中；在无线机车上接收到一组数据后，也是先将数据长度和数据内容中的每个字节累加，所得结果取二进制 编码后，与校验码相比较，若相等，则校验通过，否则，校验不通过。
5. 根据权利要求1所述的一种无线机车信号车载设备控制程序及参数在线 实时更新方法，其特征是所述消息帧包括Start帧、Ok帧、Error帧、End帧和 Abort帧；其中，地面列控中心向无线机车信号车载设备发送的消息帧包括Start 帧、Abort帧和End帧；无线机车信号车载设备向地面列控中心发送的消息帧包 括Ok帧、Error帧和Abort帧。
6. 根据权利要求1所述的一种无线机车信号车载设备控制程序及参数在线实时更新方法，其特征是所述无线机车信号车载设备与地面列控中心建立连接 后，地面列控中心向无线机车信号车载设备发送一帧后开始计时，如果在设定时 间内没有收到无线机车信号车载设备返回的消息帧，则停止升级文件传输。
7.根据权利要求1所述的一种无线机车信号车载设备控制程序及参数在线 实吋更新方法，其特征是所述无线机车信号车载设备与地面列控中心建立连接 后，无线机车信号车载设备向地面列控中心回复消息帧后开始计时，如果在设定 时间内没有收到地面列控中心发送的下一个数据帧或者回复的消息帧，则删除已 接收部分的升级文件，并停止升级文件传输。
全文摘要
本发明公开了铁路无线通信技术领域中的一种无线机车信号车载设备控制程序及参数在线实时更新方法。包括无线机车信号车载设备与地面列控中心建立连接；地面列控中心将升级文件拆分后放入数据帧中；地面列控中心向无线机车信号车载设备发送帧；无线机车信号车载设备判断帧类型，并在收到数据帧后，根据校验码对接收的数据帧进行校验，校验通过则根据接收的升级文件的内容，在DOC中建立文件或者将接收到升级文件存储在DOC中建立的文件中；升级文件传输结束后，等到列车停止再重启系统，进行无线机车信号车载设备控制程序及参数的更新。本发明实现了机车不入库停止情况下的车载设备控制程序及参数的更新，提高了铁路运营的安全性和运输效率。
文档编号B61L27/00GK101587634SQ20091008700
公开日2009年11月25日 申请日期2009年6月15日 优先权日2009年6月15日
发明者刘实秋, 王俊峰 申请人:北京交通大学