前两天，和同事坐飞机出差，在天上的时候，闲着没事，聊天打发时间。
聊到了“马航”事件，聊起了空难。接着又转到飞行安全的话题：关于飞机飞行时，系统安全数据的存储，进一步，又聊到了飞机的记录系统——黑匣子。
由于从事的工作和系统安全相关，所以对飞机飞行安全我们同样充满了兴趣。
同事和我从事的轨道交通信号系统安全认证相关工作，在轨道交通信号系统中，系统的所有的交互数据，都需要进行可靠的存储。
后来又翻看了一些资料，发现，其实飞机的黑匣子记录的数据量很大，其存储的数据也远远不止系统的运行数据。
在此，结合地铁、高铁、飞机这三者，一起和大家聊聊关于复杂系统运行数据的存储与记录。
飞机的“黑匣子”
飞机的黑匣子又叫做飞行记录器，“黑匣子”只是俗称，英文：black box），是飞机专用的电子记录设备之一。
飞机的黑匣子一般有两个，为驾驶舱话音记录器(Cockpit Voice Recorder)和飞行数据记录器(Flight Data Recorder)。飞机各机械部位和电子仪器仪表都装有传感器与之相连。它能把飞机停止工作或失事坠毁前半小时的语音对话和两小时的飞行高度、速度、航向、爬升率、下降率、加速情况、耗油量、起落架放收、格林尼治时间，还有飞机系统工作状况和发动机工作参数等飞行参数都记录下来，供飞行实验、事故分析之用。
黑匣子的外壳具有很厚的钢板和许多层绝热防冲击保护材料，通常安装在飞机尾部最安全的部位。记录介质也从磁带式改进成为能承受更大冲击的静态存储记录仪，类似于计算机里的存储芯片，防止黑匣子在空难中遭到损坏。
“黑匣子”是一位墨尔本工程师在1958年发明的。它之所以被称为“黑匣子”可追溯到1954年，当时飞机内所有的电子仪器都是放置在大小、形状都统一的黑色方盒里。
如今，飞机的黑匣子的外表已经不再是黑色的，而是醒目的橙色，表面还贴有方便夜间搜寻的反光标识。
因为飞参记录器记录的数据必须通过专用的下载设备和回放软件才能解读和分析，加上事故的记录器存储的数据非常关键和神秘，再加上在一些事故中记录器经过火烧后变成了黑色，由此也成就了“黑匣子”名称的另一个由来。
从黑匣子的名称（Flight Recorder）可以看出，他的最大的功能就是记录。它的最大的意义在于当飞机失事后，可以通过分析黑匣子中存储的数据，从而还原飞行事故的真相。
这也是为何所有的空难发生后，人们都除了寻找生还者外，还会不惜一切代价的寻找黑匣子，因为找到了它，也就等于找到了飞机失事的真相。
那么，问题来了：地铁和高铁列车是不是和飞机一样，有一个黑匣子或者存在一个像黑匣子一样的设备呢？
先看高铁系统
从全国范围内来看，我们目前乘坐的动车组列车，D字头、或者G字头的列车，一般采用的是CTCS2、CTCS3系统，也有的城际线路采用的ETCS系统。我暂时先针对这些类型的列车进行讨论。
首先，答案是有。
我们先来看看具体的技术要求。根据ERTMS-ETCM需求规范SUBSET-026中的描述，车载记录器（ON-Board Recorder）是ERTMS/ETCS车载系统的一部分，用于记录列车的运行数据，并在发生危险的情况下允许下载用于法律目的。
所以，高铁的这个设备并不叫做“黑匣子”，而是有另外一个高大上的名字——“司法记录器”，也叫司法记录仪。
司法记录器，一般位于列车的头尾两端，安装在司机后方的车载设备机柜内部，与其他的列控车载设备安装在同一个机柜。
相比于飞机的黑匣子，高铁的司法记录器并没有厚厚的钢板和绝热防冲击保护材料，而是与普通车载设备没有太大的区别。
司法记录器的主要作用和黑匣子一样，记录系统的运行数据用于事故的分析。
中国铁路技术规范中对司法记录器的描述是这样的：记录全速运行状态下的所有列车事件、记录来自外部设备的数据（通过列车接口）、记录24小时内的完整数据、存储最近8天的精简数据。
司法记录器不但可以记录列车自身的运行状态信息，还可以记录列车与其他地面设备的交互信息，包括列车向地面设备发送的信息，和列车收到的来自地面设备发送的信息。
与飞机的黑匣子相比，司法记录器存在的一个比较大的差异：飞机的黑匣子可以记录飞行员的语音对话、飞机的各种仪器仪表情况、飞机飞行过程中的一些数据（飞行高度、速度、航向、爬升率、下降率、加速情况等），而司法记录器仅能记录列车的运行状态参数，例如：日期、时间、列车在线路中的位置、列车速度、司机号、列车设备号、列车运行级别、列车驾驶模式等信息。对于高铁司机的语音信息，是无法记录的。
司法记录器的这一特点，导致高铁发生事故的时候，技术人员可以通过分析司法记录器中的数据，查找事故的原因。
723甬温特别重大铁路交通事故中，也正是由于技术人员对列车车载数据进行分析，才确定了最终的事故原因和责任。
由此，可见司法记录器对于高铁系统的重大意义。
再看地铁系统
中国地铁列车控制系统目前没有统一的技术规范，在地铁设计规范国家标准中，对地铁列车控制系统的要求中，有一句话提到了对于记录功能的描述——ATP系统应具备记录司机操作功能。
目前国内的地铁市场中，主流的地铁列车控制系统CBTC系统中，车载设备一般均具有记录列车运行数据的功能，只是它并没有像黑匣子或司法记录器一样，成为一个单独的系统，而是一般通过集成方式存在于车载设备之中，一般通过存储器的方式对列车运行的数据进行存储。一些地铁设备厂商称之为：车载记录系统或者车载记录器。
由于CBTC系统采用的是车地大容量双向实时通信技术，所以，地铁列车CBTC系统中车载设备的记录系统，可以记录列车发出和收到的所有信息，包括：列车的位置信息、列车的速度信息、列车的运行级别和模式信息等与高铁系统中相类似的列车基本运行信息。
通常，地铁列车的车载记录器，可以记录5-10天的列车运行数据，具体记录的数据量取决于用户的需求和存储设备的大小。
一般来说，地铁运营部门相关工作人员，也会不定期的对列车记录器中的数据进行删除、拷贝、留存，不断拷贝和备份新的数据，删除旧数据。
国内的一些地铁运营公司，甚至要求检修人员，每天对每列上线运营列车的运行数据都要进行拷贝、备份。
地铁车载记录器不但可以用于对地铁运行事故进行分析，更多的意义在于：分析记录器中的运行数据，可以判断列车的日常运行状态，分析列车的在站台的停车位置，得出列车在全线各个站台是否准确停车；分析全天各个时段的列车的载重情况，可以得出早晚高峰期的时间等等。另外，还可以在记录数据中，发现一些设备的故障信息以及地铁列车在驾驶的过程中，司机的一些误操作信息等。
所以，对于地铁运营部门来说，分析车载记录器中的列车的行数据，可以得知此列车在线路中所有运行状态，对地铁线路运营方案的制定、列车的组织调配、设备的管理、人员的考核都具有重要意义。