XC型鐵路車號自動識別系統工作原理及故障分析

張守謙 上海鐵路局科研所

鐵路車號識別系統（ATIS）是一個能實現自動識別并存儲鐵路車次和車輛車號的系統，包括車號標簽、地面讀出裝置和數據處理單元，其中在我國幾乎所有的機車和車輛都安裝了車號標簽，車號標簽中存儲了車廂上印刷的車號或機車車次信息。當安裝了車號標簽的車輛通過車號識別裝置時，車號信息將會自動被讀取并上傳到數據處理單元，為各種系統實時提供準確可靠的車號數據。完全替代人工抄錄車號，確保數據的真實性、實時性和準確性，已經廣泛用于我國鐵路系統。

1 XC型鐵路車號自動識別系統工作原理

1.1 XC型鐵路車號自動識別系統組成

為適應鐵路車輛自動追蹤管理及管理、維護等應用要求，鐵路車輛自動識別系統（ATIS）主要分為以下幾個部分：車輛電子標簽、電子標簽編程網、讀出裝置（便攜式和地面）、車站控制與車號處理系統（CPS）、列檢復示、鐵路局監測系統、鐵道部監控系統及中央數據庫等。

（1）車輛電子標簽：采用無源設計方案，電子標簽內無電池，所需工作電源從照射到其上的微波射頻中提取。車輛電子標簽安裝于車體底部。

（2）電子標簽編程網：由電子標簽信息編程器及相應支持軟件組成。完成車輛電子標簽的信息申請、寫入等工作，由指定的授權單位完成。

（3）讀出裝置：地面讀出裝置包括天線，開關機、開關門磁鋼（車輪傳感器），讀出裝置主機，射頻電纜，信號電纜，通訊與信號防雷裝置，機柜等。便攜式讀出裝置是日常維護、檢查標簽信息及狀況的專用設備。

（4）車站控制與車號處理系統（CPS）：由CPS服務器、多串口擴展卡、調制解調器及CPS軟件組成。CPS處于地面讀出裝置主機與ATIS系統的中間，起到了管理多個地面讀出裝置并向ATIS系統傳送信息的橋梁作用。

（5）列檢復示：由列檢復示主機及列檢復示軟件組成，位于各列檢所。列檢復示系統所需信息由CPS提供。

（6）鐵路局檢測系統：由局檢測服務器及相應軟件組成，位于局車輛安全檢測中心，負責對全局的車號設備運用狀態進行實時檢測。

（7）鐵道部監控系統及中央數據庫：負責對全路的車號系統（ATIS）進行監控，回復各站段的標簽車號申請，管理全路的貨車車輛。

1.2 XC型鐵路車號自動識別系統工作原理

圖1 地面讀出裝置系統設備布置示意圖

XC型鐵路車號自動識別系統地面讀出裝置由主機、計軸判輛和開/關機磁鋼傳感器、天線、饋線、射頻發射組件、解碼組件、通訊電纜等部件組成（如圖1所示）。當安裝有電子標簽的車輛進入軌道衡AEI天線發射的微波信號區域時，電子標簽接受微波信號并將一部分能量轉換為直流電，供電子標簽內部電路工作，而將另一部分微波能量反射回AEI設備，其信息流程如圖2所示。電子標簽反射回的微波信號已經攜帶了電子標簽內儲存的數據信息，經過AEI主機解碼，生成固定且與列車量序一一對應的數據格式，將軌道衡的重量數據信息通過約定的通訊方式傳送到的AEI，由AEI主機將所收重量信息與自身的車號信息相結合，就可以完整的實現軌道衡車號稱重一次自動采集。

圖2 地面讀出裝置信息流程圖

2 XC型鐵路車號自動識別系統常見故障分析

在實際使用中，由于設備部件產生故障或干擾以及其他外部原因，時常會出現車號識別系統不能正常工作，導致車號不能讀出。根據實際工作經驗，車號識別系統的常見故障主要有以下幾類：

2.1 輛序、輛數不準，產生串號、漏號、多車

對應的開門磁鋼或關門磁鋼在線、不在線阻值不在標準范圍，對應的磁鋼指示燈有過車時不閃亮。磁鋼板對應的開、關門磁鋼信道故障。車號系統軸距信息錯誤，有未匹配軸數，而且軸距普遍偏大或偏小，但開門次數、關門次數與總軸數不一致。

故障分析：此類故障產生原因有兩種可能。一為干擾導致。二是在開、關門磁鋼中，某一路磁鋼信號出現延時或兩磁鋼幅值相差較大，導致軸距計算出現錯誤。

故障處理方法：

（1）用數字萬用表在室外對開、關門磁鋼進行在線測量，一般正常阻值范圍在450～550 Ω之間。

（2）用鐵件在室外開關門磁鋼上方劃，觀察主機對應的指示燈閃亮情況。如果沒有閃亮，可以測量磁鋼性能。

（3）測量開關門磁鋼極性是否正確，磁鋼性能是否下降。（4）用替換磁鋼方法進行磁鋼板通道檢測。

（5）全面檢查磁鋼，包括內阻、噪聲、絕緣阻值，若實測值與標稱值相差很大，則需更換磁鋼。

（6）檢查磁鋼卡具是否松動，若松動需重新緊固。

2.2 磁鋼板指示燈常亮

故障分析：此種情況在電氣化區段發生的比較多，通常是由于外部信號干擾所致，接車時可導致軸距表錯誤，引起丟輛或多輛，嚴重時可引起丟列。由于磁鋼絕緣阻值下降，使磁鋼與鋼軌連在一起，導致磁鋼抗干擾能力降低，當接車時或列車接近AEI時，軌道電流會增強，使軌道信號直接串入磁鋼，引起某個或多個磁鋼指示燈持續閃亮。

故障處理方法：需將主機箱系統地接地；需更換絕緣阻值大于10兆歐的磁鋼或在磁鋼卡具上添加絕緣墊，使磁鋼與鋼軌之間絕緣。

2.3 讀車號標簽出現漏號、整列無標簽

車號系統收號普遍正常，突然某列車中間出現無號；或車號系統收號普遍不正常，每列車都會出現不同程度的漏號，甚至整列無號，車輛數正確，開、關門數相等與實際車輛軸數一致，車號主機過車過程中，發射燈、錯碼燈常亮，發送燈不亮。

故障分析：若漏號現象偶爾產生，可能是車輛本身的車號信息載體標簽故障或性能下降；若漏號現象經常出現甚至整列無號，則可能是車號識別設備自身存在故障。

故障處理方法：

若漏號現象偶爾產生，首先通過確保掌握漏號的具體車號信息并通過其他方式找到該車，觀察車體底部標簽直觀狀況是否有污損或破損、金屬覆蓋、丟失等情況，再用便攜式讀出器按照標準距離讀取標簽信息確定標簽性能，如故障建議更換。

若漏號現象經常出現甚至整列無號，則按以下步驟逐一檢查并排除故障：

（1）室外天線故障會造成漏號，應進行室外天線檢測：外觀是否有裂紋、砸痕或盒體進水存在，如果有此現象中的一種就需要及時更換天線；把萬用表阻值打到最低檔測量天線射頻接頭的里芯和外絲扣之間的電阻應該小于4 Ω，如果大于該參數，需要更換天線；射頻電纜和天線的接頭處理狀態是否良好、緊固，是否有進水情況，及時對接頭進行防水處理和緊固。

（2）室外射頻電纜故障會造成漏號，應進行射頻電纜檢測：外觀是否有破損或斷裂、死彎等，射頻電纜接頭是否松動、掉開，針芯是否縮進；把萬用表阻值打到最低檔測量天線射頻接頭的里芯和外絲扣之間的電阻應該無窮大，否則更換射頻電纜。

（3）在室外天線、射頻電纜檢測均正常的情況下，可以進一步對車號識別設備主機進行檢測，觀察主機后端射頻接口和射頻電纜接頭是否連接牢固。

（4）退出車號系統運行程序*.EXE，然后進入到車號系統從C：TEST目錄下，運行test.exe程序，按"F1"鍵手動打開功放。用XCDT-5型場強儀在室外天線上方1 m距離進行場強幅寬測試，應該左右拉開3 m為正常。否則可以確定RF組件功率下降。需要將RF組件返廠檢修、測試。

2.4 通信故障

超偏載檢測裝置無法查詢整列車號信息，但車號識別設備端可以查詢當次過車信息。

故障分析：這種現象一般是由于超偏載檢測裝置或車號識別設備串口故障造成數據積壓，導致傳輸不暢。

故障處理方法：可以按照從上端到下端，從硬件到軟件的查修方式進行。首先檢查超偏載檢測裝置端車號數據接收軟件是否正常運行（有部分超偏載檢測裝置廠家車號數據接收軟件是嵌套在其稱重程序中的）。可以手動運行一次車號接收軟件，檢查車號數據是否可以提取到。如果無法提取車號數據可以檢查超偏載檢測裝置串口硬件或串口設置是否有誤。其次，當檢查超偏載檢測裝置端串口無誤后下一步可以檢查車號識別設備串口運行情況。車號識別設備串口檢查可以分兩步進行：①過車車完成后查看車號識別設備C：AEI目錄下是否形成了AEI.DAT報文；②用便攜機連接車號主機，安裝專用車號數據接收軟件進行通道檢測。

3 結束語

鐵路貨車超偏載檢測裝置中車號自動識別系統是鐵路安全運輸監控工作不可缺少的部分，對它進行技術層面分析和消化，將直接影響鐵路貨車超偏載檢測裝置的維護質量。通過在實踐工作中不斷總結、摸索經驗，整理出一套完善的故障分析及處理方法，將能極大地提高對車號識別系統的故障處理效率，保障鐵路運輸的安全、高效。