ZPW—2000G軌道電路監(jiān)測子系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

譚愛青

【摘 要】ZPW-2000G軌道電路系統(tǒng)為固安信通自主研發(fā)的ZPW-2000系列無絕緣移頻自動(dòng)閉塞軌道電路。目前，ZPW-2000系列無絕緣移頻自動(dòng)閉塞軌道電路為既有鐵路信號(hào)應(yīng)用最廣泛和大力推廣的軌道電路。ZPW-2000G軌道電路監(jiān)測子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)每個(gè)軌道區(qū)段重要電氣參數(shù)的采集和計(jì)算，按照與微機(jī)監(jiān)測站機(jī)通信協(xié)議將所有區(qū)段的參數(shù)統(tǒng)一由采集處理器將數(shù)據(jù)組包后通過以太網(wǎng)接口傳輸給微機(jī)監(jiān)測站機(jī)。鐵路電務(wù)部門可以通過微機(jī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)查詢到每個(gè)軌道區(qū)段的電氣參數(shù)值。

【Abstract】ZPW-2000G track circuit system is non-insulated shift automatic closed circuit of ZPW-2000 series， it was researched and developed independently by Guan Xintong Signal Technology Co. Ltd.， At present， the non-insulated shift automatic closed circuit of ZPW-2000 series were most widely used and widely promoted in track circuit for existing railway signals. ZPW-2000G track circuit monitoring subsystem realizes the collection and calculation of electrical parameters for each section of the track， it packets all parameters data by acquisition processor according to the communication protocol of microcomputer monitoring station machine， then send the data package to microcomputer monitoring station machine through the Ethernet interface. The railway signaling and communications departments can query to the electrical parameters of each track section value through microcomputer monitoring network.

【關(guān)鍵詞】ZPW-2000G軌道電路；監(jiān)測子系統(tǒng)；電氣參數(shù)

【Keywords】ZPW-2000G track circuit； monitoring subsystem； electric parameter

【中圖分類號(hào)】U284.2 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）06-0176-02

1 概述

ZPW-2000G軌道電路監(jiān)測子系統(tǒng)是ZPW-2000G軌道電路系統(tǒng)的專業(yè)配套監(jiān)測系統(tǒng)，其采集終端有衰耗器、分線盤采集器，能夠采集并計(jì)算出發(fā)送器功出電壓、功出電流、載頻頻率、低頻頻率，受端軌入/軌出的主軌/小軌信號(hào)的電壓、載頻、低頻信號(hào)，送端電纜側(cè)電壓、電流、載頻、低頻，受端電纜側(cè)主軌/小軌電壓、載頻、低頻，開關(guān)量有發(fā)送報(bào)警繼電器、發(fā)送電源、接收電源、接收?qǐng)?bào)警、軌道繼電器狀態(tài)、小軌狀態(tài)、小軌檢查條件、正向/反向復(fù)示等；采集處理器負(fù)責(zé)收集采集終端的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并向微機(jī)監(jiān)測站機(jī)傳輸軌道區(qū)段參數(shù)值。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

ZPW-2000G軌道電路監(jiān)測子系統(tǒng)構(gòu)成如下圖1 所示。

采集終端分為衰耗器、分線盤采集器。衰耗器能夠采集到每個(gè)軌道區(qū)段的發(fā)送器功出電壓、電流、載頻、低頻信號(hào)，受端軌入/軌出的主軌/小軌信號(hào)的電壓、載頻、低頻信號(hào)，采集的開關(guān)量有發(fā)送報(bào)警繼電器、發(fā)送電源、接收電源、接收?qǐng)?bào)警、軌道繼電器狀態(tài)、小軌狀態(tài)、小軌檢查條件、正向/反向復(fù)示等；分線盤采集器能夠采集每個(gè)軌道區(qū)段的送端電纜側(cè)電壓、電流、載頻、低頻信號(hào)，受端電纜側(cè)主軌/小軌電壓、載頻、低頻信號(hào)。

監(jiān)測子系統(tǒng)的服務(wù)器為采集處理器，通過CAN總線接口與所有的采集終端相連接，獲取全部采集終端的采集監(jiān)測數(shù)據(jù)，其中CAN總線通信波特率為250Kbps；采集處理器與微機(jī)監(jiān)測站機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信接口采用以太網(wǎng)接口，采集處理器按照V2.0版通信協(xié)議與站機(jī)通信，將收集到的所有區(qū)段的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行組包處理之后，通過以太網(wǎng)接口定時(shí)發(fā)送給微機(jī)監(jiān)測站機(jī)[1]。

3 通信處理機(jī)制

①采集處理器與微機(jī)監(jiān)測站機(jī)

上電啟動(dòng)時(shí)，站機(jī)發(fā)起請(qǐng)求通信幀，如果通信連接正常，那么采集處理器回復(fù)通信應(yīng)答允許幀，由此建立通信連接。站機(jī)定時(shí)3s向采集處理器發(fā)送心跳幀，監(jiān)測通信連接狀態(tài)，同時(shí)向采集處理器發(fā)送的數(shù)據(jù)里含有系統(tǒng)時(shí)間，采集處理器可設(shè)計(jì)為定點(diǎn)校時(shí)。

采集處理器每隔250ms向站機(jī)發(fā)送一次全部軌道區(qū)段監(jiān)測參數(shù)值。

②采集處理器與采集終端

采集處理器采用輪詢機(jī)制逐個(gè)訪問采集終端，在1s時(shí)間周期內(nèi)將所有采集終端輪詢一遍。采集終端只有在接收到輪詢命令之后，才會(huì)啟動(dòng)CAN數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，將采集數(shù)據(jù)通過CAN總線通信發(fā)送給采集處理器。

4 監(jiān)測子系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

監(jiān)測子系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)由服務(wù)程序、管理程序和進(jìn)程守護(hù)程序三大組件構(gòu)成。服務(wù)程序?yàn)閃in32工程，采用多線程技術(shù)，對(duì)CAN、RJ45網(wǎng)口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)解析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；采用定時(shí)器技術(shù)，周期性觸發(fā)向微機(jī)監(jiān)測站機(jī)發(fā)送區(qū)段數(shù)據(jù)。服務(wù)程序長期運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)與采集終端通訊和微機(jī)監(jiān)測站機(jī)通訊。

管理程序使用菜單、對(duì)話框以及多種控件，實(shí)現(xiàn)程序的配置，歷史數(shù)據(jù)、歷史曲線的查詢、監(jiān)控的控制、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的顯示和刷新。

進(jìn)程守護(hù)使用對(duì)話框和多線程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)程序狀態(tài)的獲取和控制啟動(dòng)。

數(shù)據(jù)庫分為配置數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫。配置數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)配置信息（包括通訊參數(shù)、設(shè)備信息、區(qū)段信息和采集關(guān)系等）；歷史數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)（包括模擬量和開關(guān)量），每天一個(gè)歷史數(shù)據(jù)庫。

針對(duì)每個(gè)組件的大概介紹如下：

①服務(wù)程序

使用線程操作CAN卡，向采集發(fā)送采集命令，接收監(jiān)測數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)幀推入鏈表；操作數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)幀從鏈表中取出，按照與采集終端通訊協(xié)議解析，將數(shù)據(jù)存入?yún)^(qū)段模擬量開關(guān)量內(nèi)存對(duì)象中，并根據(jù)條件存入歷史數(shù)據(jù)庫；操作本地端口，負(fù)責(zé)接收微機(jī)監(jiān)測站機(jī)的數(shù)據(jù)幀，根據(jù)與上位機(jī)通訊協(xié)議解析數(shù)據(jù)幀，做出相應(yīng)處理；通過多媒體定時(shí)器，定時(shí)重置標(biāo)志位，實(shí)現(xiàn)周期性觸發(fā)事件；在程序出現(xiàn)異常時(shí)，通過結(jié)束進(jìn)程方式重啟工控機(jī)，以便達(dá)到自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行的目的。定期檢索刪除過時(shí)數(shù)據(jù)，僅保留一段時(shí)間的歷史數(shù)據(jù)，以免過多數(shù)據(jù)導(dǎo)致硬件系統(tǒng)死機(jī)。

②管理程序

配置通訊服務(wù)程序同微機(jī)監(jiān)測站及采集終端的通訊參數(shù)；根據(jù)時(shí)間、區(qū)段號(hào)、數(shù)據(jù)類型等信息查詢區(qū)段歷史數(shù)據(jù)，還可以將歷史數(shù)據(jù)以歷史曲線方式顯示出來；監(jiān)測與采集終端通訊數(shù)據(jù)、與上位機(jī)通訊數(shù)據(jù)和區(qū)段最新信息，清除監(jiān)控界面與采集終端和與站機(jī)通訊數(shù)據(jù)。

③進(jìn)程守護(hù)程序

周期性檢測服務(wù)程序狀態(tài)，如果其狀態(tài)為停止，超過規(guī)定時(shí)間后啟動(dòng)服務(wù)。

5 結(jié)語

ZPW-2000G軌道電路監(jiān)測子系統(tǒng)作為ZPW-2000G軌道電路系統(tǒng)的專業(yè)配套監(jiān)測系統(tǒng)，完成了將站場管轄的全部ZPW-2000G軌道區(qū)段的電氣參數(shù)值（包含模擬量和開關(guān)量）進(jìn)行采集計(jì)算，并定時(shí)向微機(jī)監(jiān)測站機(jī)發(fā)送全部軌道區(qū)段的參數(shù)值，以便電務(wù)部門通過微機(jī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程查詢到每個(gè)站場每個(gè)軌道區(qū)段的電氣參數(shù)值。

【參考文獻(xiàn)】

【1】牛躍聽，周立功.CAN總線嵌入式開發(fā)——從入門到實(shí)戰(zhàn)[M]，北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2012.