鐵路軌道電路數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的研究

羊興旺，劉中田

（北京交通大學(xué) 電子信息工程學(xué)院， 北京 100044）

目前國(guó)內(nèi)已有的電務(wù)檢測(cè)車大多屬于低速既有條件下對(duì)軌道電路參數(shù)的檢測(cè)，存在采集數(shù)據(jù)信息量單一，缺乏與檢測(cè)參數(shù)指標(biāo)相配套、功能全面、性能優(yōu)良、自動(dòng)化程度高的數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)。因此，研制基于高速數(shù)據(jù)采集的鐵路軌道電路數(shù)據(jù)處理軟件已經(jīng)迫在眉睫。

1 系統(tǒng)功能需求分析

綜合檢測(cè)車能夠完成軌道、接觸網(wǎng)、通信、信號(hào)等基礎(chǔ)設(shè)施的綜合檢測(cè)。其信號(hào)前端采集部分應(yīng)能滿足在高速條件及復(fù)雜外部環(huán)境下對(duì)軌道電路相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠、高精度和實(shí)時(shí)的要求。同時(shí)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)應(yīng)能滿足對(duì)前端采集數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，根據(jù)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)原理把基本線路數(shù)據(jù)及檢測(cè)到的軌道電路數(shù)據(jù)項(xiàng)形成E—R關(guān)系圖，并結(jié)合綜合網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā)來(lái)的時(shí)空同步數(shù)據(jù)，得到軌道電路的完備數(shù)據(jù)。

為了能夠更直觀的觀察分析鐵路軌道電路信號(hào)系統(tǒng)的狀態(tài)及變化趨勢(shì)，需要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)回放顯示模塊，從軌道電路的完備型數(shù)據(jù)中選擇最關(guān)心的數(shù)據(jù)，如感應(yīng)電壓、出入口電壓進(jìn)行回放顯示，通過(guò)加入標(biāo)線直觀表示出軌道電路發(fā)生故障的經(jīng)緯度及對(duì)應(yīng)公里表。此外，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)還應(yīng)具有查詢篩選插入刪除等數(shù)據(jù)管理功能；能夠根據(jù)用戶設(shè)定的性能指標(biāo)，對(duì)軌道電路的設(shè)備狀況進(jìn)行評(píng)估，如補(bǔ)償電容丟失率，最終給出評(píng)估等級(jí)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1.1 底層數(shù)據(jù)采集處理層

前端采用高速采集卡滿足列車在高速條件下對(duì)軌道電路相關(guān)參數(shù)進(jìn)行可靠和高精度采集；軌道電路由STM天線負(fù)責(zé)感應(yīng)軌道電路信號(hào)，TCR負(fù)責(zé)接收軌道電路載頻低頻信號(hào)、過(guò)絕緣節(jié)信息和列控系統(tǒng)上下行信息，然后以帶有循環(huán)校驗(yàn)功能數(shù)據(jù)幀的形式向綜合網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā)送。加速度數(shù)據(jù)來(lái)自底層加速度計(jì)，完成里程修正的功能。

2.1.2 綜合網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器

信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)物理層采用千兆以太網(wǎng)通道，傳輸層采用TCP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。綜合服務(wù)器與各采集終端采用CLIENT/SERVER方式連接，并對(duì)所有采集終端的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理、分時(shí)調(diào)度。調(diào)度軟件主要功能：負(fù)責(zé)原始采集數(shù)據(jù)接收、轉(zhuǎn)發(fā)和各終端狀態(tài)的接收與處理；時(shí)空同步定位管理軟件負(fù)責(zé)往下位機(jī)發(fā)送時(shí)空與位置信息。軌道電路數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 軌道電路數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)

2.2 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

軌道電路數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)作為軌道電路檢測(cè)系統(tǒng)的主要子系統(tǒng)，承擔(dān)著測(cè)試數(shù)據(jù)分析輸出等任務(wù)，根據(jù)系統(tǒng)需求，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)功能模塊如圖2，數(shù)據(jù)處理流程如圖3。

圖2 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)功能模塊圖

2.2.1 數(shù)據(jù)操作模塊

數(shù)據(jù)操作模塊主要分為數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出2個(gè)模塊，導(dǎo)入包括導(dǎo)入線路信息、線路基本數(shù)據(jù)和測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)；使軌道電路的參數(shù)與具體公里標(biāo)進(jìn)行良好的匹配。導(dǎo)出主要包括導(dǎo)出測(cè)試用的線路基本數(shù)據(jù)和導(dǎo)出組合交路信息。

圖3 數(shù)據(jù)處理流程圖

2.2.2 數(shù)據(jù)管理模塊

數(shù)據(jù)管理模塊完成對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)器上各項(xiàng)數(shù)據(jù)的查詢、添加、修改、刪除操作。程序設(shè)計(jì)通過(guò)嵌入SQL語(yǔ)句。管理員根據(jù)不同的用戶權(quán)限加以設(shè)置權(quán)限等級(jí)，并保存操作記錄。

2.2.3 數(shù)據(jù)回放模塊

根據(jù)使用者的實(shí)際需求，電壓及速度曲線、地面信號(hào)機(jī)、感應(yīng)電壓等皆有圖形化顯示。統(tǒng)計(jì)軌道電路參數(shù)值，對(duì)應(yīng)的位置參數(shù)，并設(shè)計(jì)播放進(jìn)程按鈕對(duì)播放進(jìn)行控制，方便用戶操作。

2.2.4 統(tǒng)計(jì)評(píng)估模塊

統(tǒng)計(jì)評(píng)估模塊完成對(duì)各區(qū)段地面信號(hào)、軌道電路參數(shù)進(jìn)行評(píng)估。統(tǒng)計(jì)結(jié)果包括故障率、補(bǔ)償電容丟失率等；同時(shí)能對(duì)軌道電路的傳輸狀態(tài)和頻率特性是否達(dá)標(biāo)、地面信號(hào)的運(yùn)用狀況進(jìn)行綜合評(píng)估，并評(píng)出優(yōu)良等級(jí)；用戶根據(jù)需求打印輸出統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

3 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

程序界面采用vs2005開發(fā)環(huán)境進(jìn)行編程，軟件采用面向?qū)ο蟮拈_發(fā)技術(shù)，這樣不存在兼容性問(wèn)題而且效率高、代碼可靠性好、便于維護(hù)和拓展。采用ADO.NET數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)，具有易于使用、訪問(wèn)靈活、應(yīng)用廣泛、數(shù)據(jù)類型豐富、占用資源少的特點(diǎn)。數(shù)據(jù)庫(kù)采用最廣泛的SQL Server 2000對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，易于安裝使用。

4 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)通過(guò)導(dǎo)入京秦線軌道測(cè)試數(shù)據(jù)，完成軌道電路測(cè)試數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)操作、管理、數(shù)據(jù)圖形回放、軌道狀態(tài)評(píng)估等功能。所得到的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，能夠?yàn)殍F路電務(wù)部門跟蹤設(shè)備故障、評(píng)估設(shè)備狀態(tài)、制定維修計(jì)劃提供科學(xué)依據(jù)。

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