鐵路車輛信息系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

車彥亮

摘 要：為提高路企直通鐵路運(yùn)輸效率，加快鐵路貨車高效周轉(zhuǎn)，降低鐵路運(yùn)輸成本。通過不斷的研究與實(shí)踐，應(yīng)用雙向接車自動(dòng)探測(cè)、車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)、車輪傳感及檢測(cè)、傳輸信號(hào)全數(shù)字化等技術(shù)，對(duì)鐵路車輛信息系統(tǒng)進(jìn)行了一系列的優(yōu)化改造。提高了鐵路運(yùn)輸效率，減少火車停時(shí)，降低運(yùn)輸成本，提升了企業(yè)生產(chǎn)管理水平，取得了良好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：車號(hào)識(shí)別 車輛信息系統(tǒng) 運(yùn)輸效率

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（b）-0158-02

濟(jì)鋼自2007年實(shí)行濟(jì)南鐵路局貨物車列直通濟(jì)鋼工廠編組站以來，濟(jì)南鐵路局對(duì)歷城站現(xiàn)車系統(tǒng)不斷進(jìn)行提升改造，進(jìn)出濟(jì)鋼鐵路車輛的車輛信息就顯得尤為重要。原有車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)由于型號(hào)老舊，故障頻發(fā)，因此造成鐵路車輛進(jìn)出濟(jì)鋼生產(chǎn)節(jié)奏緩慢，極大地影響著鐵路運(yùn)輸成本，對(duì)全廠降本增效工作起著極大制約作用。為此，迫切需要研制鐵路車輛信息系統(tǒng)來適應(yīng)路企直通的高效要求，提高運(yùn)輸效率，降低運(yùn)行成本。

針對(duì)上述問題，技術(shù)人員經(jīng)過外地考察和長(zhǎng)期的技術(shù)攻關(guān)，對(duì)鐵路車輛信息系統(tǒng)的軟件及硬件進(jìn)行了全面系統(tǒng)的升級(jí)改造，改造后提高了車輛周轉(zhuǎn)率，年節(jié)約成本約400萬元，應(yīng)用后取得了很好的效果。

1 系統(tǒng)主要構(gòu)成

鐵路車輛信息系統(tǒng)地面識(shí)別設(shè)備由天線、車輪傳感器（磁鋼）、AEI主機(jī)、前置設(shè)備、車輪檢測(cè)儀、KVM（鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器）、信號(hào)防雷單元、UPS電源等部分組成。其中，車輪傳感器和天線等安裝在室外線路上，AEI主機(jī)、前置設(shè)備、KVM、車輪檢測(cè)儀、信號(hào)防雷單元、UPS電源等設(shè)備放置在室內(nèi)的機(jī)柜中，RF射頻模塊安裝在前置設(shè)備中。AEI主機(jī)上運(yùn)行接車程序等軟件[1]。

室外設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，見圖1。

2 系統(tǒng)主要功能及工作原理

2.1 通信過程

車號(hào)地面識(shí)別設(shè)備在每次過車后將生成的過車報(bào)文存放在固定的目錄下，當(dāng)上傳工具檢測(cè)到有未上傳的報(bào)文時(shí)，上傳工具將自動(dòng)上傳報(bào)文。

2.2 檢測(cè)列車到來

當(dāng)列車到來時(shí)，首先經(jīng)過距離天線約40m處的開機(jī)磁鋼，車輪壓過開機(jī)磁鋼時(shí)，開機(jī)磁鋼信號(hào)通過電纜最終傳送到AEI主機(jī)，AEI主機(jī)內(nèi)的接車程序判斷確定是列車到來時(shí)，立刻進(jìn)入接車狀態(tài)，進(jìn)入接車狀態(tài)時(shí)，主要完成以下工作：?jiǎn)?dòng)RF射頻模塊，天線開始接收標(biāo)簽；將接車處理模塊初始化，設(shè)置定時(shí)器，初始化變量、參數(shù)等[2]。

2.3 接收標(biāo)簽反射的信號(hào)、識(shí)別標(biāo)簽

當(dāng)安裝有標(biāo)簽的機(jī)車或車輛經(jīng)過天線作用范圍內(nèi)時(shí)，標(biāo)簽依據(jù)內(nèi)存數(shù)據(jù)對(duì)微波信號(hào)進(jìn)行反射調(diào)制。天線接收到標(biāo)簽的反射信號(hào)后，傳送給AEI前置單元中的RF射頻模塊，RF射頻模塊對(duì)已調(diào)制的標(biāo)簽信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、放大等處理后，送給AEI主機(jī)進(jìn)行譯碼和數(shù)據(jù)處理。最后形成16個(gè)字節(jié)（128比特）的標(biāo)簽數(shù)據(jù)放置到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，從而完成對(duì)標(biāo)簽的識(shí)別。

2.4 計(jì)軸判輛、測(cè)速、標(biāo)簽定位

在進(jìn)行標(biāo)簽數(shù)據(jù)讀取的同時(shí)，設(shè)備接車程序通過開、關(guān)門磁鋼對(duì)列車車輪信號(hào)進(jìn)行采集，完成計(jì)軸判輛、測(cè)速，最后結(jié)合標(biāo)簽數(shù)據(jù)并完成標(biāo)簽定位。

2.5 關(guān)閉RF射頻裝置停止發(fā)射微波信號(hào)

當(dāng)整列車通過后，AEI設(shè)備接車程序根據(jù)車速快慢，控制設(shè)備延時(shí)時(shí)間，關(guān)閉RF射頻模塊，停止發(fā)射微波信號(hào)。

2.6 形成過車報(bào)文并上傳至集中管理機(jī)（CPS）

AEI設(shè)備接車程序?qū)^車信息和標(biāo)簽信息進(jìn)一步進(jìn)行處理，形成最終包括基本信息、列車軸距信息和標(biāo)簽信息的過車報(bào)文，并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中保存，方便日后的查詢。主備機(jī)比較報(bào)文信息得到最優(yōu)判車結(jié)果，放入指定目錄下。

2.7 系統(tǒng)自檢并準(zhǔn)備再次接車

AEI設(shè)備在沒有車輛經(jīng)過時(shí)每隔半個(gè)小時(shí)自檢一次，對(duì)射頻模塊、射頻電路及UPS電源進(jìn)行檢測(cè)，并形成自檢信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)，方便日后查詢。當(dāng)AEI設(shè)備完成對(duì)過車信息的采集、顯示、加入數(shù)據(jù)庫(kù)等操作后，該趟列車的采集處理過車過程全部結(jié)束，恢復(fù)到正常等待接車狀態(tài)，等待下一趟列車的到來。

2.8 系統(tǒng)具備雙機(jī)熱備工作模式

雙機(jī)熱備模式是在同一股道分別安裝兩套AEI車號(hào)地面識(shí)別設(shè)備，系統(tǒng)對(duì)兩套設(shè)備采集的過車數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，最終形成一個(gè)過車信息報(bào)文，該模式多用于路局分接界口。

2.9 信號(hào)防雷單元的應(yīng)用

信號(hào)防雷單元主要是對(duì)接入的車輪傳感器信號(hào)和天線饋線進(jìn)行防雷保護(hù)，可對(duì)多達(dá)8路磁鋼信號(hào)提供防雷處理?？蔀閮商譇EI前置設(shè)備的接入饋線提供防雷保護(hù)。防雷電路板采用插卡設(shè)計(jì)，方便更換維護(hù)。

3 系統(tǒng)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

3.1設(shè)備主、備機(jī)連接至同一臺(tái)交換機(jī)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備，確保系統(tǒng)連續(xù)工作安全可靠。

3.2行車方向由磁鋼采集數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)，無需行車方向天線。

3.3無需中間專用服務(wù)器，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)直傳濟(jì)南鐵路局信息所，提高了運(yùn)行效率。

3.4設(shè)備主機(jī)與設(shè)備備機(jī)每秒互相發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀，用于心跳監(jiān)控。主機(jī)不管備機(jī)是否正常，都會(huì)正常生成報(bào)文并被傳送至路局服務(wù)器上。

3.5備機(jī)心跳監(jiān)控功能監(jiān)控到主機(jī)未工作或異常，備機(jī)就開始生成報(bào)文并傳送到路局服務(wù)器。備機(jī)監(jiān)測(cè)到主機(jī)正常工作，則停止生成報(bào)文。

4 應(yīng)用效果

鐵路車輛信息系統(tǒng)的研發(fā)與改進(jìn)達(dá)到了預(yù)期效果，實(shí)現(xiàn)了車號(hào)自動(dòng)識(shí)別、記錄、傳輸?shù)裙δ?，提升了智能化控制水平，提高了鐵路運(yùn)輸效率，減少了火車停時(shí)，增加了年卸車量，節(jié)約了人工成本。有助于企業(yè)不斷提高生產(chǎn)管理水平，有利于提高路局車輛的周轉(zhuǎn)率，為社會(huì)的交通運(yùn)輸做出了積極貢獻(xiàn)。同時(shí)，該研究與改進(jìn)可以在冶金企業(yè)推廣應(yīng)用，不僅可以產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有明顯的社會(huì)效益，有很強(qiáng)的推廣及應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鐵路編組站車號(hào)識(shí)別系統(tǒng) 2012年4月 崔炳謀 蘭州交通大學(xué)

[2] 鐵路車輛定位系統(tǒng)電磁兼容分析 2013年3月 黃東 株洲南車車貸電氣股份有限公司endprint