鐵路調(diào)車員實時軌跡動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

劉念

摘要：在分析調(diào)車員實時軌跡動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計目標、主要功能、總體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，以阜陽北編組站為例，研究了系統(tǒng)的技術(shù)特點及其實現(xiàn)過程。調(diào)車員實時軌跡動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，可以實時掌握調(diào)車等重要崗位人員的實時位置及運動軌跡，為事故分析提供輔助依據(jù)，對于作業(yè)過程盯控及防止事故的發(fā)生有著積極有效的作用。

關(guān)鍵詞：鐵路調(diào)車員;動態(tài)監(jiān)控;研究與實現(xiàn)

1 問題的提出

全路各站發(fā)生的調(diào)車事故中，80%是因為調(diào)車員領(lǐng)車不到位及臆測行車發(fā)生的，運用GPS定位技術(shù)，將位置信息和在線地圖進行有機結(jié)合，可以隨時隨地觀察到那些對安全生產(chǎn)負有重大責任人員動態(tài)的位置信息，從他們運動軌跡可以判斷他們的工作是否到位，是否超出工作范圍，施工把關(guān)人員是否及時到位，是否在規(guī)定的位置把關(guān)，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正，對避免事故的發(fā)生起到積極有效的作用。

開發(fā)“調(diào)車員實時軌跡動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)”，便于掌握調(diào)車人員的實時位置，可及時發(fā)現(xiàn)作業(yè)人員不在規(guī)定位置領(lǐng)車，臆測指揮、缺崗、串崗、擅離職守等問題，一旦發(fā)生事故，便于根據(jù)調(diào)車作業(yè)中每個人的位置、速度、時間、運動方向等信息分析事故原因，還原事故真相。

所以，監(jiān)督調(diào)車員在調(diào)車作業(yè)中的軌跡、位置對于防止調(diào)車事故的發(fā)生有著積極有效的作用。

2 系統(tǒng)目標、功能及其結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計目標

“調(diào)車員實時軌跡動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)”主要用于車站調(diào)車作業(yè)中對于調(diào)車人員位置、速度、時間、運動方向等信息的記錄、監(jiān)控，也可以用于其他對于安全負有重大責任人員位置、速度、時間、運動方向等信息的記錄、監(jiān)控。

2.2 系統(tǒng)主要研究內(nèi)容及功能

“調(diào)車員實時軌跡動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)”從硬件上分為“GPS定位儀”、“ 數(shù)字式無線電信號傳輸”、“ GPS信號解碼、編碼器”、“ 數(shù)字式中繼臺”、“ TTL轉(zhuǎn)USB”、“互聯(lián)網(wǎng)上傳”、 “監(jiān)控查閱”等幾大部分。

（1）GPS定位儀內(nèi)置了GPS模塊和天線，GPS模塊采用美國Motorola公司的M12模塊，可以最大同時追蹤20顆GPS衛(wèi)星，使得在惡劣的天氣環(huán)境和高速運動中能夠有最佳的接收信號。天線采用18mmX18mm有源一體陶瓷天線，內(nèi)置LNA放大器，具有靈敏度高、定位快等優(yōu)點。

（2）接收系統(tǒng)采用美國Motorola公司的臺式無線電對講機一部，搭配室外天線接收，220伏交流電源供電。用于接收GPS定位系統(tǒng)通過對講機發(fā)送來的定位數(shù)據(jù)。

（3）接收到的GPS數(shù)據(jù)通過串口與單片機atmega128 進行通信，由atmega128將數(shù)據(jù)解碼。

（4）atmega128單片機解碼后輸出的TTL格式信號，由PL2203芯片將TTL格式信號轉(zhuǎn)換成電腦可以識別的USB信號供電腦顯示用。

（5）條件允許的情況下，將定位數(shù)據(jù)上傳給服務(wù)器。方便在其他地方實時監(jiān)控正在現(xiàn)場調(diào)車作業(yè)人員的位置及運動軌跡。

另外，軟件的開發(fā)分為GPS數(shù)據(jù)采集、加工、傳輸;利用間隙發(fā)送數(shù)據(jù);上下位機軟件這三部分。其中由于上位機軟件要牽扯到地圖等內(nèi)容，暫時就不單獨進行開發(fā)。

3系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵和技術(shù)創(chuàng)新

3.1 系統(tǒng)技術(shù)關(guān)鍵

（1）GPS數(shù)據(jù)采集

GPS天線采用18mmX18mm有源一體陶瓷GPS天線，內(nèi)置LNA放大，定位快，單獨匹配，確保接收效果。GPS模塊采用美國Motorola公司的M12模塊，可以最大同時追蹤20顆GPS衛(wèi)星，使得在惡劣的天氣環(huán)境和高速運動中能夠有最佳的接收信號。

（2）定位數(shù)據(jù)的傳輸

GPS定位數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機atmega128重新編碼處理以后通過調(diào)車用的ZTD-DS對講機的數(shù)字信道發(fā)送出去，接收端也采用同樣的ZTD-DS對講機接收數(shù)據(jù)，接收后的數(shù)據(jù)再經(jīng)過單片機atmega128做解碼處理。

（3）軟件開發(fā)

軟件開發(fā)分為三部分：

①GPS數(shù)據(jù)采集、加工、傳輸部分

GPS模塊輸出衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，由單片機atmega128通過串口與GPS模塊通信，將GPS定位數(shù)據(jù)暫存到單片機內(nèi)部的RAM中，同時單片機atmega128將GPS數(shù)據(jù)解碼，將需要的數(shù)據(jù)再添加上使用者所屬數(shù)據(jù)信息疊加后進行編碼處理，編碼格式采用PACKET12，單片機通過另一串口與調(diào)車用的ZTD-DS對講機進行通信，控制ZTD-DS對講機在空閑時傳遞GPS定位數(shù)據(jù)。

②下位機軟件

接收方同樣采用對講機接收，對講機將接收到的GPS數(shù)據(jù)通過串口與單片機atmega128進行通信，由atmega128將數(shù)據(jù)解碼，輸出TTL格式信號，由PL2203芯片將TTL格式信號轉(zhuǎn)換成USB信號，通過USB接口輸入到阜陽北站安全生產(chǎn)指揮中心設(shè)立的服務(wù)器進行電子地圖顯示。

③上位機軟件

上位機軟件主用用于地圖處理等，此次不開發(fā)鐵路專用地圖，而用百度公共地圖服務(wù)器。

（4）利用數(shù)字調(diào)車電臺間隙發(fā)送數(shù)據(jù)

為了保證不影響調(diào)車對講機的原有功能，必須利用調(diào)車對講機通信間隙來傳遞GPS定位數(shù)據(jù)。為此，系統(tǒng)需要實時檢測調(diào)車對講機的BUSY信號狀態(tài)，以便判斷信道是否有其他人員在使用。

（5）設(shè)立無線電中繼臺

因為對講機的通信距離最遠只有3-5公里，為了保證調(diào)車機到阜南站貨場調(diào)車作業(yè)時（傳輸距離大于60公里），能夠?qū)?shù)據(jù)信號傳遞到阜陽北站安全生產(chǎn)指揮中心，需要設(shè)立無線電中繼臺一座，進行數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)。

3.2 系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新點

（1）不需要占用網(wǎng)絡(luò)資源，利用ZTD-DS對講機的數(shù)據(jù)傳輸功能將 “GPS定位儀”采集到的經(jīng)度、維度、高度、速度、時間等信息經(jīng)過重新編碼處理后傳遞出去。

（2）“GPS衛(wèi)星定位儀”設(shè)計成可拆卸式，可以直接外掛在調(diào)車用ZTD-DS對講機的側(cè)面，將“GPS定位儀”和ZTD-DS對講機結(jié)合在一起。

（3）利用對講機的電源給“GPS定位儀”供電，同時不需要再給“GPS定位儀”單獨進行充電，且“GPS定位儀”不需要設(shè)開關(guān)機鍵，只要調(diào)車員打開ZTD-DS對講機，“GPS定位儀”就開始工作。

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)運用GPS定位技術(shù)，將位置信息和在線地圖進行有機結(jié)合，可以隨時隨地觀察到那些對安全生產(chǎn)有重大責任人員的動態(tài)位置信息，從他們運動軌跡判斷其工作是否合規(guī)，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正，對防止事故的發(fā)生起到積極有效的作用。

參考文獻：

[1]鐵道部運輸局. 關(guān)于加強編組站運輸生產(chǎn)分析工作的通知， 運調(diào)技術(shù)電[2007]1778號， 2007.

[2]上海鐵路局運輸處.關(guān)于加強編組站、主要區(qū)段站運輸生產(chǎn)分析工作的通知， 運車函[2007]36號， 2007.

[3]周望梅，張樸烜. 編組站自動化的研究與實現(xiàn)[J]. 鐵路計算機應(yīng)用， 2002，11（7）.

作者單位：中國鐵路上海局集團有限公司阜陽北站