鐵路信號設(shè)備防盜報警系統(tǒng)設(shè)計

陳偉雄

[摘要]鐵路信號設(shè)備是鐵路安全運(yùn)營的關(guān)鍵設(shè)備，該文針對目前鐵路信號設(shè)備存在的安全隱患，在現(xiàn)有的鐵路微機(jī)信號監(jiān)測設(shè)備的條件下，設(shè)計了鐵路信號設(shè)備防盜報警系統(tǒng)，用于解決鐵路沿線鐵路信號設(shè)備遭破壞或防盜報警，確保鐵路信號設(shè)備的正常運(yùn)行。

[關(guān)鍵詞]鐵路信號設(shè)備 防盜報警 系統(tǒng)設(shè)計

鐵路電務(wù)信號設(shè)備分布范圍較廣，點(diǎn)多線長，遭破壞與被盜的現(xiàn)象較嚴(yán)重，危及鐵路行車安全。目前電務(wù)部門對某些信號設(shè)備采取加固措施，但沒有從根本上解決遭破壞與被盜的問題。研究利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過鐵路信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)對信號設(shè)備出現(xiàn)紅光帶信息以及信號變壓器箱盒、引接線等狀態(tài)信息進(jìn)行收集、處理，及時向有關(guān)部門發(fā)出報警信息，可有效防止信號設(shè)備遭破壞與被盜。

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（見圖1）

2、區(qū)間信號設(shè)備出現(xiàn)紅光帶故障的報警設(shè)計

2.1 基本原理

某一地點(diǎn)，微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到紅光帶，判斷是否車壓過，如果是，則不收集位置信息；如果不是，延時若干秒后，則收集位置信息。

2.2 報警邏輯

（1）當(dāng)某個非邊界區(qū)段發(fā)生紅光帶時，并且它的鄰近區(qū)段都沒有被占用過，狀態(tài)延時60秒；

（2）當(dāng)邊界區(qū)段發(fā)生紅光帶時，如果該區(qū)段是相應(yīng)接發(fā)車表示燈方向的最后一個區(qū)段，并且其前一個區(qū)段沒有被占用過（因?yàn)檎Ｇ闆r下該區(qū)段前一個區(qū)段被占用過后才會紅光帶），狀態(tài)延時60秒；

（3）當(dāng)幾個區(qū)段同時紅，并且1分鐘內(nèi)相應(yīng)的接發(fā)車表示燈沒有改變過。

（4）當(dāng)以上3個條件任意一個條件滿足時，檢查被盜區(qū)段的移頻發(fā)送電流，小于報警下限則報，否則不報。

2.3 不報警的情況

（1）監(jiān)測程序啟動30秒內(nèi)不報警；

（2）車站檢修時不報警；

（3）車站與監(jiān)測總服務(wù)器通信中斷時不報警；

（4）監(jiān)測總服務(wù)器與上位機(jī)短信報警服務(wù)器串口通信中斷時不報警；

（5）監(jiān)測程序啟動后，某個軌道區(qū)段紅光帶時，該區(qū)段相鄰的區(qū)段均沒有被車壓過時，不報警（這樣處理是為了避免一種情況下誤報，當(dāng)程序啟動后，正好有車壓在某個區(qū)段。這時無法判斷該區(qū)段是正常走車還是被盜，只有當(dāng)相鄰區(qū)段紅光帶時才能判斷可能是正常走車，但是如果相鄰區(qū)段沒有紅，這時是該不該報呢？如果該報，要延時多久才報呢？如果有特殊情況，比如臨時停車可能一停就是幾十分鐘，這個延時條件不好界定，所以，在程序最近一次啟動后至少要正常走過一遍車后短信報警功能才會起作用）；

（6）某個區(qū)段紅光帶時，在一分鐘前（從占用到空閑）已有車已經(jīng)壓過該區(qū)段，則不報警。這樣做也是防止碼位采集遲遲上不來，或者程序處理不過來，碼位變化發(fā)生延時，導(dǎo)致誤報；

（7）站機(jī)配置錯誤不報警；

（8）短信報警服務(wù)器問題。

3、信號設(shè)備被盜時的報警設(shè)計

信號設(shè)備（箱盒、引接線等）被盜開關(guān)量由室外信號綜合監(jiān)測系統(tǒng)完成，再將被盜開關(guān)量信息送至信號設(shè)備智能報警平臺。系統(tǒng)組成如圖2所示。

每個信號點(diǎn)9路開關(guān)量監(jiān)測，分別對應(yīng)為：3個燈位的燈絲斷絲或1/3 LED故障報警開Yeit，4個箱盒（軌道電路發(fā)送箱、軌道電路接收箱、空芯線圈箱、信號器材箱）開蓋報警開關(guān)量，2個鋼包銅線剪斷報警開關(guān)量。

室外設(shè)備的防盜開關(guān)量均通過信號燈絲報警電纜傳輸回室內(nèi)，不影響現(xiàn)有燈絲報警電路的正常使用，不需增加電纜，減少投資，報警開關(guān)量送回室內(nèi)后，經(jīng)過集中管理機(jī)處理，可判斷開關(guān)量的具體位置，并通過RS-232串口將信息傳送至微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)智能防盜。

箱盒報警：箱盒開蓋開關(guān)量由干簧管和相應(yīng)磁鐵塊組合產(chǎn)生。干簧管安裝于箱體合適位置，磁鐵塊安裝于箱蓋的對應(yīng)位置，使箱蓋離開箱體時干簧管的狀態(tài)發(fā)生變化。

引接線斷線報警：引接線斷線開關(guān)量由附帶在引接線上導(dǎo)線產(chǎn)生。一旦鋼包銅線被剪斷，則相應(yīng)的附帶導(dǎo)線也被剪斷，從而產(chǎn)生狀態(tài)開關(guān)量。

4、系統(tǒng)與微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)行單向傳輸?shù)脑O(shè)計

運(yùn)用串口與其進(jìn)行通信，同時串口通信只具有單向性，即只有微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)向本系統(tǒng)進(jìn)行信息傳遞，而本系統(tǒng)不能向微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行信息傳遞。

4.1 串口通信的基本原理

所謂“串行通信”，是指外設(shè)和計算機(jī)間使用一根數(shù)據(jù)信號線。這種通信方式使用的數(shù)據(jù)線少，在遠(yuǎn)距離通信中可以節(jié)約通信成本，當(dāng)然，其傳輸速度比并行傳輸慢。相比之下，由于高速率的要求，處于計算機(jī)內(nèi)部的CPU與串口之間的通訊仍然采用并行的通訊方式，所以串行口的本質(zhì)就是實(shí)現(xiàn)CPU與外圍數(shù)據(jù)設(shè)備的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換（或者稱為串并轉(zhuǎn)換器），即當(dāng)數(shù)據(jù)從外圍設(shè)備輸入計算機(jī)時，數(shù)據(jù)格式由位（bif）轉(zhuǎn)化為字節(jié)數(shù)據(jù)；反之，當(dāng)計算機(jī)發(fā)送下行數(shù)據(jù)到外圍設(shè)備時，串口又將字節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為位數(shù)據(jù)。

4.2 程序設(shè)計原理

首先初始化串口，比如端口號、波特率等屬性，然后打開端口，通過接受緩沖區(qū)讀上行數(shù)據(jù)，通過發(fā)送緩沖區(qū)來寫下行數(shù)據(jù)。最后通過事件驅(qū)動來反映數(shù)據(jù)的到達(dá)與發(fā)送過程，另外，在通訊過程中的錯誤的產(chǎn)生也可以通過CommEvent屬性來管理。

4.3 系統(tǒng)使用串口保證微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的安全

使用串口與微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行通信，主要是串口的通訊是單向的，即只有從微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)中向本系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而本系統(tǒng)不向微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)傳輸，這樣就保證了微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的安全。

5、短信自動群發(fā)與電話自動語音通知的設(shè)計

5.1 短信自動群發(fā)

利用GSM模塊對信息的發(fā)布也是信息管理系統(tǒng)常用的手段。計算機(jī)串口上連接GSM MODEM，用它向手機(jī)發(fā)送短消息。這種方法收發(fā)短消息又分三種模式：BLOCK模式、TEXT模式和PDU模式。PDU模式被所有手機(jī)支持，可以使用任何字符集，它也是手機(jī)默認(rèn)的編碼方式。系統(tǒng)在開發(fā)選用了PDU模式，用PDU模式收發(fā)短消息可以使用三種編碼：7-bit編碼、8-bit編碼和UCS2編碼。7-bit編碼用于發(fā)送普通的ASCII字符；8-bit編碼通常用于發(fā)送數(shù)據(jù)消息，如圖片或鈴聲等；UCS2編碼用于發(fā)送Unicode字符。系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)中文短消息的發(fā)送，所以選擇用UCS2編碼，即中文Unicode碼。

發(fā)送PDU串的編制分析：通過UCS2編碼我們得到中文Unicode碼，接著就可以進(jìn)行發(fā)送PDU串的編制了。從表面上看，PDU串是ASCII碼串，同樣由‘O、‘9、‘A、‘F這些數(shù)字和字母組成。它們是8位字節(jié)的十六進(jìn)制數(shù)，或者BCD碼十進(jìn)制數(shù)。PDU串除了包含所發(fā)送的消息本身外，還包含很多其它參數(shù)信息，如服務(wù)中心號碼、目標(biāo)號碼和編碼方式等。

5.2 電話自動語音通知

系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的電話自動語音通知方法是使用語音卡。語音卡是以PC為基礎(chǔ)的語音處理系統(tǒng)極其重要的組成部分。語音卡，也稱語音板，是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的IBM PC、AT及兼容機(jī)的擴(kuò)展卡，能夠?qū)崿F(xiàn)語音處理功能。語音卡具有以下幾個重要特性：

（1）計算機(jī)總線：常采用通用的總線，如ISA，PCI總線等。

（2）電話接口：模擬接口（RJll和RJl4），數(shù)字接口（E-1和TI）。

（3）語音總線：它是一個與計算機(jī)本身無關(guān)的總線，通過語音總線能夠?qū)φZ音卡加以控制，使音頻信號和信令能夠在不同的語音處理模塊之間傳輸。

6、結(jié)束語

本文針對目前鐵路信號設(shè)備分布分散、管理難度大，被破壞和盜竊嚴(yán)重的狀態(tài)，研究在現(xiàn)有的微機(jī)監(jiān)測信號設(shè)備的基礎(chǔ)上，設(shè)計一套及時反饋鐵路信號設(shè)備被破壞和盜竊的報警裝置，可有效防止鐵路信號設(shè)備被破壞和被盜，對確保鐵路行車安全、正點(diǎn)具有重大意義。