AEI-W2型車號自動識別系統(tǒng)在貴冶鐵路的應(yīng)用

曾 友

（江西銅業(yè)集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

以往貴冶鐵路編組站車號的抄錄和匯總?cè)渴峭ㄟ^口念、手抄的傳統(tǒng)人工方式進行。錯漏多、工作效率低、勞動強度大，由于漏抄或錯抄車號信息，在后續(xù)作業(yè)環(huán)節(jié)中如不通過裝卸車現(xiàn)場作業(yè)人員對現(xiàn)車核對或在調(diào)車作業(yè)中調(diào)車員根據(jù)調(diào)車作業(yè)計劃發(fā)現(xiàn)摘掛車數(shù)量或開口車號有誤時，很難發(fā)現(xiàn)車號信息漏抄或已錯抄的事實，且此時原進廠的成組列車已被經(jīng)過了多次解體和編組，導(dǎo)致整個站場的實際站存情況與系統(tǒng)中數(shù)據(jù)對應(yīng)情況全部打亂，造成了排查困難，以往發(fā)生這種情況時，為保證站存現(xiàn)車與系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一一對應(yīng)，需中斷站場的所有調(diào)車作業(yè)并安排多人到各股道對所有現(xiàn)車信息進行一一檢查和重新調(diào)整，占用大量時間、人力、物力和財力，嚴(yán)重影響后續(xù)貨運組織編排。為了解決這種不利局面，貴冶編組站根據(jù)自身作業(yè)實際在交接場南頭聯(lián)2線和北頭聯(lián)1線各安置一套AEI-W2型車號自動識別系統(tǒng)［1］；對進入貴冶交接場自備車、貨車車輛的車號、標(biāo)識、屬性和位置信息等進行準(zhǔn)確地識別后借助地面解析軟件、網(wǎng)絡(luò)傳輸及系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口軟件將相關(guān)信息采集進貴冶智能工廠應(yīng)用系統(tǒng)的鐵路物流信息子系統(tǒng)，并通過行車調(diào)度計劃等執(zhí)行情況自動跟蹤車輛的停留時間與去向。

2 貴冶鐵路車號識別系統(tǒng)的工作原理

當(dāng)運行的機車車輛經(jīng)過貴冶鐵路交接場南頭聯(lián)2線或北頭聯(lián)1時，地面天線感應(yīng)到車輛傳感器［2］，AEI-W2型車號自動識別系統(tǒng)的開機磁鋼傳感器可捕捉到車輛接近的信號，開機磁鋼通過信號電纜向裝置AEI-W2和車輛信息地面天線發(fā)出開機信號，讀出裝置AEI-W2開始工作，信號地面天線隨即發(fā)出微波信號。當(dāng)車輛通過地面天線及鋼軌邊磁鋼裝置，車輛信息地面天線發(fā)射的微波信號，安裝在機車、車輛底部的電子車輛標(biāo)簽中的車輛信息讀取出來，然后通過微波反射回信息地面天線，同時，磁鋼對地面讀出裝置內(nèi)的開、關(guān)門磁鋼產(chǎn)生的信號進行處理之后，完成對機車車輛編號、機車車輛類型等信息的自動識別。信息地面天線通過射頻電纜把機車、車輛信息編碼傳送給地面裝置AEI-W2，AEI-W2經(jīng)過調(diào)制和編碼解碼等技術(shù)處理后，車輛的電子標(biāo)簽的中標(biāo)識信息共含有：企業(yè)屬性、車種、車型、車號、換長、制造廠、制造年月［3］、行車方向、車輛總數(shù)等車輛信息解析出來形成過車報文，最后計算機通過內(nèi)部局域網(wǎng)把過車報文傳輸給CPS如圖1。

圖1 貴冶鐵路南北頭車號識別系統(tǒng)安裝示意圖

CPS將接收到的通過信息地面AEI-W2整組車輛數(shù)據(jù)信息進行進一步處理后，通過內(nèi)部局域網(wǎng)自動上傳車輛屬性碼、車種、車型、車號、換長、制造廠、制造年月、行車方向、車輛總數(shù)等數(shù)據(jù)信息識別自動上傳至貴冶鐵運智能調(diào)度子系統(tǒng)。首先通過鐵運智能調(diào)度子系統(tǒng)中的車號識別管理菜單查找該組車輛，然后對鐵運智能調(diào)度子系統(tǒng)中對應(yīng)的進廠車輛接入時間、接入股道信息等補充完整后，再點擊確認(rèn)進廠，把該組車輛的車序、車號、車種信息傳送至貴冶智能工廠應(yīng)用系統(tǒng)中的鐵運調(diào)度管理系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)車號自動檢索來料預(yù)告信息中對應(yīng)的預(yù)告車號進行自動匹配并將預(yù)告信息中的發(fā)站、物料品名、批次號、供應(yīng)商等信息自動載入形成該車輛的完整信息，最終實現(xiàn)了貴冶鐵運智能調(diào)度子系統(tǒng)和貴冶智能工廠應(yīng)用系統(tǒng)中的鐵運調(diào)度管理系統(tǒng)的現(xiàn)車數(shù)據(jù)同步。

3 AEI-W2型車號地面識別設(shè)備的功能及特點

3.1 AEI-W2型車號地面識別設(shè)備的功能

AEI-W2型車號地面識別設(shè)備是在充分分析了車號地面識別設(shè)備貴冶鐵路應(yīng)用的特殊需求，并總結(jié)既有車號地面識別設(shè)備的長處和不足基礎(chǔ)上，引用了成熟的車號自動識別技術(shù)，專門為貴冶專用鐵路使用場合設(shè)計的新一代廠段型AEI2，該廠段型AEI2大大的提升了對進入貴冶交接場車輛行車方向判別的準(zhǔn)確性及列車進出廠管理的及時性。

3.2 AEI-W2型車號地面識別設(shè)備的特點

（1）杰出的設(shè)計理念。

標(biāo)準(zhǔn)化通用型設(shè)計，滿足現(xiàn)場實際使用場合多樣性的需求。采用32位 RISC PowerPC處理器硬件平臺和RTOS嵌入式軟件平臺，保證系統(tǒng)的性能和可靠性。靈活的模塊化配置能力，各模塊采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，對外接口一致，在滿足用戶不同需求的同時，顯著減少零部件庫存，減少維護成本。

（2）完備的遠程交互能力。

具備遠程檢控操控功能，可在貴冶信號樓機房服務(wù)器PC3通過網(wǎng)絡(luò)遠程實現(xiàn)設(shè)備的參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)監(jiān)控、軟件升級、數(shù)據(jù)下載等功能，用戶足不出戶即可“一切盡在掌握”。

（3）優(yōu)秀的實時處理能力。

實時準(zhǔn)確判斷單個車輛的行車方向，實時分析車輛進入交接場細節(jié)，正確形成出、入廠車輛標(biāo)簽報文信息，并確保及時傳送給貴冶鐵運智能調(diào)度子系統(tǒng)集中管理服務(wù)器PC3中。

（4）可靠的自我診斷能力。

完備的設(shè)備自檢測及異常報告機制。設(shè)備對天線參數(shù)（包括駐波比、功率、頻率）、磁鋼、內(nèi)部狀態(tài)及與集中計算機通信狀態(tài)進行檢測，及時報告及指示異常情況，方便設(shè)備檢修及維護等。

（5）過車及狀態(tài)日志的存儲能力。

具有超大容量的存儲能力，日志掉電不丟失，對過車報文、操作及狀態(tài)進行記錄，方便故障定位及維護。

（6）優(yōu)異的快速維護能力。

采用標(biāo)準(zhǔn)插卡式機架結(jié)構(gòu)，無需打開機箱即可更換板卡，在接車間隙即可完成維護。

（7）強大的環(huán)境適應(yīng)能力。

設(shè)備嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計和制造，其采用的技術(shù)和部件在鐵路現(xiàn)場經(jīng)過了多年的考核運行，適應(yīng)各種氣候條件及惡劣的電磁干擾環(huán)境。采用露天型設(shè)計，地面設(shè)備無需專門機房，軌邊箱安裝在軌邊，并采用多機集中管理的方式，極大地降低了工程造價及施工難度。

4 AEI-W2型組成與工作原理

4.1 AEI-W2型車號地面識別組成

主機由機箱、微波單元、主控單元、磁鋼單元、接口單元、電源檢測單元、解碼單元、網(wǎng)絡(luò)單元和串口單元等幾部分組成。

4.2 AEI-W2工作原理

標(biāo)簽接收原理如下：設(shè)備收到信號打開RF模塊的射頻［4］信號輸出，通過天線照射安裝在車底的標(biāo)簽，標(biāo)簽向天線發(fā)送經(jīng)射頻調(diào)制的數(shù)據(jù)，天線接收到該數(shù)據(jù)， 經(jīng)過RF模塊解調(diào)，送到解碼單元解碼后傳到主控單元，主控單元對該數(shù)據(jù)進行檢查、糾錯和記錄。最后主控單元通過通信單元將標(biāo)簽數(shù)據(jù)發(fā)送給標(biāo)簽數(shù)據(jù)處理設(shè)備進行處理。

（1）前面板布局說明。

貴冶車號地面識別設(shè)備前面板設(shè)備狀態(tài)如表1，前面板指示燈含義如表2。

表1 前面板設(shè)備狀態(tài)

表2 前面板指示燈含義

（2）后面板布局說明。

貴冶車號地面識別設(shè)備后面板從左到右分別為微波單元、主控單元、磁鋼單元、接口單元、電源檢測、解碼單元、網(wǎng)絡(luò)單元和串口單元，后面板各板卡指示燈含義如下表3所示。

表3 板卡指示燈含義

（3）后面板功能單元說明。

①微波單元。

微波單元與射頻天線連接，當(dāng)有列車經(jīng)過時，打開功放開關(guān)，輻射微波信號， 并接收標(biāo)簽返回的信息，解調(diào)后送到基帶部分解碼。默認(rèn)情況下，雙射頻天線分別連接微波單元的天線1#、天線2#。

②主控單元。

主控單元是AEI-W2型車號地面識別設(shè)備的處理核心，負責(zé)車號識別和計軸判輛等， 并處理與管理計算機之間的通信協(xié)議。

③磁鋼單元。

磁鋼單元具備了對有源磁鋼和無源磁鋼信號的接收處理能力。AEI-W2可接四路有源磁鋼或四路無源磁鋼。

④接口單元。

接口板主要完成LED指示驅(qū)動、微波檢測數(shù)據(jù)的接收與處理、與控制電路的接口等功能。

⑤電源檢測單元。

電源檢測單元的功能是檢測系統(tǒng)各板卡所用電源的電壓值，描述電源電壓穩(wěn)定程度及其跳變幅度，為用戶提供監(jiān)控系統(tǒng)電源工作情況的基本依據(jù)。

⑥解碼單元。

解碼單元使用可編程邏輯器件設(shè)計解碼邏輯電路，可以對RF單元解調(diào)后輸出的采用FSK或FM0編碼方式編碼的基帶數(shù)據(jù)信號進行解碼，并將解碼后的數(shù)據(jù)通過總線接口，輸出給主控系統(tǒng)。

⑦網(wǎng)絡(luò)單元。

網(wǎng)絡(luò)單元為設(shè)備的通信單元，實現(xiàn)廠段車號設(shè)備與外部網(wǎng)絡(luò)間的正常通信。通過網(wǎng)絡(luò)，后臺計算機可以訪問設(shè)備，實現(xiàn)對設(shè)備的遠程監(jiān)控、設(shè)置、程序升級更新等功能。

⑧串口單元。

串口單元為設(shè)備的通信單元，實現(xiàn)貴冶鐵路車號設(shè)備與外部設(shè)備的串口通訊。其中，SET端口為調(diào)試用串口，可使用配套的直連串口線連接貴冶鐵路車號設(shè)備和信號樓后臺服務(wù)器，實現(xiàn)對設(shè)備的監(jiān)控、設(shè)置、程序升級等功能；COM口為通信串口，使用該串口經(jīng)電話線Modem與集中管理計算機通信時，需專用的Modem線纜。

5 AEI-W2安裝

（1）安裝布局。

車號設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)配置包括兩個天線、四個有源磁鋼，其系統(tǒng)安裝布局示意圖如圖2。

圖2 AEI-W2型系統(tǒng)安裝布局示意圖

（2）射頻電纜的布線要求。

①天線與AEI-W2型車號設(shè)備之間的電纜長度應(yīng)小于25m，特殊地點最長不超過30m。如遇特殊情況應(yīng)根據(jù)規(guī)范，計算射頻線纜損耗，保證天線端口輸入功率介于28～32dBm。

②射頻電纜避免彎曲，接口部分避免扭曲。

（3）天線的安裝。

①盡量選取水平直線區(qū)段，如不滿足也應(yīng)選取曲線半徑不小于300m的區(qū)段。

②射頻天線安裝在兩個開機磁鋼區(qū)間的中間位置，應(yīng)避開鋼軌接頭、道岔、其它具有輻射的設(shè)備，盡量安裝在一節(jié)鋼軌的中部，天線距鋼軌接頭的最近距離應(yīng)大于5m。

③天線按照操作要求安裝完畢。

④兩天線距離控制在5.5～6.5m。

⑤盡量避開不利的地理位置，防止設(shè)備遭受雷擊、洪水、塌方、凍害等自然災(zāi)害的破壞。

（4）磁鋼的安裝。

磁鋼的安裝應(yīng)遵循以下要求（以50Kg/m軌為例）：

①磁鋼頂部距鋼軌平面距離：要求37mm±2mm。避免磁鋼被車輪壓壞，嚴(yán)禁將磁鋼的安裝高度調(diào)整到小于35mm。

②磁鋼外沿距鋼軌內(nèi)側(cè)壁距離：要求88mm±2mm。磁鋼遠離鋼軌可減小噪聲的引入，干擾較大的地點安裝到90mm，即磁鋼外沿與安裝尺邊沿齊平。

③磁鋼對中心距280mm±2mm。

（5）室外軌邊箱安裝。

鋪設(shè)好電源線、射頻電纜、磁鋼線纜、接地線、通訊線纜，完成軌邊箱底部固定基礎(chǔ)的施工，并連接好上述電纜。

（6）配線。

設(shè)備配線主要集中在主機箱的后面板上，主機箱的后面板，其配線分述如下：

室內(nèi)安裝時設(shè)備安裝到機架上，連接好電源線、射頻電纜、串口通訊線纜、接地線、磁鋼連接線，磁鋼連接線定義如表4所示。

表4 磁鋼連接線定義

6 常見故障分析及處理方法

（1）系統(tǒng)開機無電指示流程圖如圖3。

圖3 系統(tǒng)開機無電指示流程圖

（2）丟失車號流程圖如圖4。

圖4 丟失車號流程圖

（3）設(shè)備判別車輛數(shù)與實際過車不符。

① 部分漏車。

如果所漏車輛是起始部分，估計為開機磁鋼失效，請檢查1號和4號開機磁鋼。如果所漏車輛是中間部分，估計為計軸判輛磁鋼失效，請檢查2號和3號磁鋼。

② 部分多車。

磁鋼及磁鋼單元收到干擾信號，檢查開關(guān)門數(shù)與實際過車軸數(shù)，檢查整機接地和磁鋼屏蔽層接地，排除干擾源。

7 應(yīng)用效果

貴冶專用鐵路AEI-W2型車號自動識別系統(tǒng)的應(yīng)用，通過車號系統(tǒng)自動識別車輛信息的方式替代了貴冶鐵路編組站建站以來需安排專職車號員到作業(yè)現(xiàn)場通過口念筆記的抄錄方式，把車號員從繁重的人工抄錄車號、錄入車號、人工識別和核對車號中解放出來，減少了職工的勞動強度，合理規(guī)劃了勞動資源。車號自動識別系統(tǒng)的應(yīng)用進一步提升了鐵路車輛車號信息數(shù)據(jù)錄入的準(zhǔn)確性、實時性和連慣性，可有效杜絕和預(yù)防因鐵路車號錯漏等因素而導(dǎo)致的鐵路貨運事故發(fā)生，提高了貴冶鐵路編組站運輸生產(chǎn)組織、調(diào)度指揮、車輛管理［5］的工作效率，達到了調(diào)度作業(yè)車號信息現(xiàn)代化管理的目的［6］。