前兩天，和同事坐飛機出差，在天上的時候，閒著沒事，聊天打發時間。
聊到了“馬航”事件，聊起了空難。接著又轉到飛行安全的話題：關於飛機飛行時，系統安全數據的存儲，進一步，又聊到了飛機的記錄系統——黑匣子。
由於從事的工作和系統安全相關，所以對飛機飛行安全我們同樣充滿了興趣。
同事和我從事的軌道交通信號系統安全認證相關工作，在軌道交通信號系統中，系統的所有的交互數據，都需要進行可靠的存儲。
後來又翻看了一些資料，發現，其實飛機的黑匣子記錄的數據量很大，其存儲的數據也遠遠不止系統的運行數據。
在此，結合地鐵、高鐵、飛機這三者，一起和大家聊聊關於複雜系統運行數據的存儲與記錄。
飛機的“黑匣子”
飛機的黑匣子又叫做飛行記錄器，“黑匣子”只是俗稱，英文：black box），是飛機專用的電子記錄設備之一。
飛機的黑匣子一般有兩個，為駕駛艙話音記錄器(Cockpit Voice Recorder)和飛行數據記錄器(Flight Data Recorder)。飛機各機械部位和電子儀器儀表都裝有傳感器與之相連。它能把飛機停止工作或失事墜毀前半小時的語音對話和兩小時的飛行高度、速度、航向、爬升率、下降率、加速情況、耗油量、起落架放收、格林尼治時間，還有飛機系統工作狀況和發動機工作參數等飛行參數都記錄下來，供飛行實驗、事故分析之用。
黑匣子的外殼具有很厚的鋼板和許多層絕熱防衝擊保護材料，通常安裝在飛機尾部最安全的部位。記錄介質也從磁帶式改進成為能承受更大沖擊的靜態存儲記錄儀，類似於計算機裡的存儲芯片，防止黑匣子在空難中遭到損壞。
“黑匣子”是一位墨爾本工程師在1958年發明的。它之所以被稱為“黑匣子”可追溯到1954年，當時飛機內所有的電子儀器都是放置在大小、形狀都統一的黑色方盒裡。
如今，飛機的黑匣子的外表已經不再是黑色的，而是醒目的橙色，表面還貼有方便夜間搜尋的反光標識。
因為飛參記錄器記錄的數據必須通過專用的下載設備和回放軟件才能解讀和分析，加上事故的記錄器存儲的數據非常關鍵和神秘，再加上在一些事故中記錄器經過火燒後變成了黑色，由此也成就了“黑匣子”名稱的另一個由來。
從黑匣子的名稱（Flight Recorder）可以看出，他的最大的功能就是記錄。它的最大的意義在於當飛機失事後，可以通過分析黑匣子中存儲的數據，從而還原飛行事故的真相。
這也是為何所有的空難發生後，人們都除了尋找生還者外，還會不惜一切代價的尋找黑匣子，因為找到了它，也就等於找到了飛機失事的真相。
那麼，問題來了：地鐵和高鐵列車是不是和飛機一樣，有一個黑匣子或者存在一個像黑匣子一樣的設備呢？
先看高鐵系統
從全國範圍內來看，我們目前乘坐的動車組列車，D字頭、或者G字頭的列車，一般採用的是CTCS2、CTCS3系統，也有的城際線路採用的ETCS系統。我暫時先針對這些類型的列車進行討論。
首先，答案是有。
我們先來看看具體的技術要求。根據ERTMS-ETCM需求規範SUBSET-026中的描述，車載記錄器（ON-Board Recorder）是ERTMS/ETCS車載系統的一部分，用於記錄列車的運行數據，並在發生危險的情況下允許下載用於法律目的。
所以，高鐵的這個設備並不叫做“黑匣子”，而是有另外一個高大上的名字——“司法記錄器”，也叫司法記錄儀。
司法記錄器，一般位於列車的頭尾兩端，安裝在司機後方的車載設備機櫃內部，與其他的列控車載設備安裝在同一個機櫃。
相比于飛機的黑匣子，高鐵的司法記錄器並沒有厚厚的鋼板和絕熱防衝擊保護材料，而是與普通車載設備沒有太大的區別。
司法記錄器的主要作用和黑匣子一樣，記錄系統的運行數據用於事故的分析。
中國鐵路技術規範中對司法記錄器的描述是這樣的：記錄全速運行狀態下的所有列車事件、記錄來自外部設備的數據（通過列車接口）、記錄24小時內的完整數據、存儲最近8天的精簡數據。
司法記錄器不但可以記錄列車自身的運行狀態信息，還可以記錄列車與其他地面設備的交互信息，包括列車向地面設備發送的信息，和列車收到的來自地面設備發送的信息。
與飛機的黑匣子相比，司法記錄器存在的一個比較大的差異：飛機的黑匣子可以記錄飛行員的語音對話、飛機的各種儀器儀表情況、飛機飛行過程中的一些數據（飛行高度、速度、航向、爬升率、下降率、加速情況等），而司法記錄器僅能記錄列車的運行狀態參數，例如：日期、時間、列車在線路中的位置、列車速度、司機號、列車設備號、列車運行級別、列車駕駛模式等信息。對於高鐵司機的語音信息，是無法記錄的。
司法記錄器的這一特點，導致高鐵發生事故的時候，技術人員可以通過分析司法記錄器中的數據，查找事故的原因。
723甬溫特別重大鐵路交通事故中，也正是由於技術人員對列車車載數據進行分析，才確定了最終的事故原因和責任。
由此，可見司法記錄器對於高鐵系統的重大意義。
再看地鐵系統
中國地鐵列車控制系統目前沒有統一的技術規範，在地鐵設計規範國家標準中，對地鐵列車控制系統的要求中，有一句話提到了對於記錄功能的描述——ATP系統應具備記錄司機操作功能。
目前國內的地鐵市場中，主流的地鐵列車控制系統CBTC系統中，車載設備一般均具有記錄列車運行數據的功能，只是它並沒有像黑匣子或司法記錄器一樣，成為一個單獨的系統，而是一般通過集成方式存在於車載設備之中，一般通過存儲器的方式對列車運行的數據進行存儲。一些地鐵設備廠商稱之為：車載記錄系統或者車載記錄器。
由於CBTC系統採用的是車地大容量雙向實時通信技術，所以，地鐵列車CBTC系統中車載設備的記錄系統，可以記錄列車發出和收到的所有信息，包括：列車的位置信息、列車的速度信息、列車的運行級別和模式信息等與高鐵系統中相類似的列車基本運行信息。
通常，地鐵列車的車載記錄器，可以記錄5-10天的列車運行數據，具體記錄的數據量取決於用戶的需求和存儲設備的大小。
一般來說，地鐵運營部門相關工作人員，也會不定期的對列車記錄器中的數據進行刪除、拷貝、留存，不斷拷貝和備份新的數據，刪除舊數據。
國內的一些地鐵運營公司，甚至要求檢修人員，每天對每列上線運營列車的運行數據都要進行拷貝、備份。
地鐵車載記錄器不但可以用於對地鐵運行事故進行分析，更多的意義在於：分析記錄器中的運行數據，可以判斷列車的日常運行狀態，分析列車的在站臺的停車位置，得出列車在全線各個站臺是否準確停車；分析全天各個時段的列車的載重情況，可以得出早晚高峰期的時間等等。另外，還可以在記錄數據中，發現一些設備的故障信息以及地鐵列車在駕駛的過程中，司機的一些誤操作信息等。
所以，對於地鐵運營部門來說，分析車載記錄器中的列車的行數據，可以得知此列車在線路中所有運行狀態，對地鐵線路運營方案的制定、列車的組織調配、設備的管理、人員的考核都具有重要意義。
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