計軸繪圖及監測的仿真研究

范 婷，楊 揚

（西南交通大學 信息科學與技術學院，成都 610031）

計軸繪圖及監測的仿真研究

范 婷，楊 揚

（西南交通大學 信息科學與技術學院，成都 610031）

計軸可以代替軌道電路檢測區段空閑/占用；解決站內白光帶/紅光帶，區間紅光帶；站內、區間分路不良等功能，計軸監測系統是實時監測，隨時掌握軌道空閑/占用狀態，提高運輸效率。本文遵循面向對象的軟件工程的思想和方法，基于可視化軟件平臺MFC編寫，開發出軟件，通過模擬監測并記錄計軸設備的主要運行狀態，能夠模擬實現對計軸設備的實時監控。

計軸；監測系統；站場繪制區段；傳感器

計軸又稱微機計軸，是鐵路兩端車站大的裝設設備，利用安裝在鋼軌的閉環傳感器監督列車車輪對經過數，經過設在室內的微機系統與門檢測后將本站的輪對數，經過設在室內的微機系統與門檢測后將本站的輪對數利用半自動設備發送至對方站，列車到達對方站后，對方站收到輪對數與發車站的相同時自動開通區間，換言之，是一種能檢測通過車輪的鐵路信號設備，它能夠取代許多的普通軌道電路[1]。

現有的計軸設備主要計軸系統可有效的用于解決站內軌道電路“壓不死”、“異常紅光帶”、分路不良等故障；也可用于半自動閉塞區間，以實現站間閉塞自動化，提高區間行車效率，保證列車在區間內的安全運行[2]。但傳統的計軸設備的運行狀態不能很形象地進行顯示，這就給計軸設備的維護與故障處理造成了一定困難，延長了處理故障時間。因此，開發了計軸繪圖及監測仿真系統。系統將繪圖軟件、傳感器、總線、計算機網絡通信融為一體，通過繪制站行圖，進行形象的監測顯示，方便日常維護，同時幫助維護人員快速分析故障及定位，縮短故障處理時間，保證計軸設備的安全穩定運行。

1 系統設計

1.1 開發原理及目的

計數頭（或稱檢測點）安裝在軌道區段的每一個端點。同時每個區段有一個由計算機實現的，與區段各端檢測點相關的電子計數器。一個檢測點有兩個獨立的傳感器組成，檢測點借助于每個傳感器被經過的次序能檢測列車運行方向。當每個輪對駛過軌道區段的始端檢測點時該該區段的計數器遞增。當列車經過同樣的末端檢測點時該區段的計數器遞減。如果一個區段計數計算結果是零，軌道區段對后續的列車來說被認為是出清，即此區段為空閑[3]。不同于軌道電路，計軸不需要安裝軌道絕緣，這避免了因為插入絕緣而鋸斷已焊接好的長軌。這些絕緣部位給鋼軌帶來薄弱環節，斷軌經常發生在這些地點。并且許多軌道電路的故障都是由軌道絕緣引起的，計軸監測設備的應用解決了這個問題。

本計軸繪圖及監測的仿真系統軟件適用于JZGD-1、JZ1-H型計軸設備，滿足了站內、區間一體化要求，對計軸設備的工作狀態進行實時監測，故障時給出報警，同時為故障診斷提供有效的分析數據，縮短故障處理的時間，提高計軸系統的可用性[4]。

1.2 系統總體框架設計

根據計軸繪圖及監測的仿真系統開發目的與設計需要，遵循面向對象軟件工程的思想，采用統一建模語言，詳細描述計軸繪圖及監測的仿真系統分析和設計過程。系統包含的所有模塊以及模塊間的相互關系構成了計軸繪圖及監測的仿真系統的總體框架，計軸系統總體框架[5]如圖1所示。

圖1 系統總體框架

（1）站場圖繪制軟件。此軟件可以繪制磁頭傳感器、繪制鐵軌，對區段進行標示，以及設置區段的屬性。

（2）磁頭采集單元。磁頭采集單元是對室外電子檢測盒JCH所輸出的頻率及幅度進行實時監控，每個計軸頻率傳感器可以分別對2個計軸點的頻率進行測量，本仿真系統使用串口調試工具模擬行車數據。

（3）開關量采集單元。開關量采集單元用于采集如計軸軌道條件、復位條件等，本仿真系統使用串口調試工具模擬。

（4）電壓采集單元。交直流電壓檢測板卡，可測量輸入的直流電壓或交流電壓，本仿真系統使用串口調試工具模擬。

（5）多串口擴展卡。利用虛擬串口代替。

（6）主機單元。完成和系統各個模塊的通訊，數據采集，保存，顯示，故障診斷。

（7）顯示器。給出計軸繪圖及監測的仿真系統相關操作的圖形。

1.3 系統特點

（1）實用性較強。系統采用模塊化、網絡化結構，采用虛擬串口調試工具寫入數據，數據量豐富，能適應不同的站場，不同行車方式的要求，并可分散或集中放置。

（2）功能全面。計軸繪圖及監測的仿真系統功能全面，該系統集計軸站場繪圖，信號處理軟件為一起，傳統的系統站場繪制和信號處理軟件是分開的，不便于設計人員的一體化操作[6]。

（3）直觀性。過去系統都是用一些指示燈來進行顯示，現在利用虛擬方式進行檢測，便于用戶的觀察。

（4）界面美觀、操作簡捷。良好的用戶菜單，操作人員可以根據需要自行修改站場。

2 系統工作的流程

2.1 根據實際情況繪制站場圖

設計人員可以根據實際需要繪制站場圖形，站場圖形直觀，便于修改。站場繪制圖形如圖2所示（圓形代表傳感器）。

圖2 站場圖的繪制圖標

2.2 配置傳感器屬性

繪制好站場圖形后，需要對站場中的傳感器進行屬性配置，此項功能的實現是通過對實際傳感器的模擬，需要配置以下屬性：

（1）傳感器的ID，此項程序中會自動添加。

（2）相對應的串口，這里串口是用于將外界實際傳感器數據傳送給模擬傳感器，一個傳感器將鐵軌分成了左面軌與右面軌，使用貼代碼的形式給出。如圖3所示。

2.3 規則的配置

將串口來的數據進行正確的表示為軸的信息，建立了規則類，規則類能通過配置來對串口來的數據進行判別是不是軸信息；是增加軸數，還是減少軸數，如圖4所示。

圖3 傳感器屬性配置圖

圖4 規則配置圖

2.4 啟動監測

以兩股道的站場圖為例，列車從左向右運行，首先進入區段1 ，在進入區段2，此時比較區段1和區段2的軸數，區段1的軸數減少，區段2的軸數增加，如圖5所示。

圖5 系統界面圖

3 結束語

隨著鐵路運輸壓力的增加，如何提高運輸效率并且能保證行車安全是當前亟需解決的問題。站內軌道電路分路不良、半自動閉塞區段成為制約提高運輸效率、行車安全的瓶頸。采用計軸系統作為區間空閑狀態的檢查手段，并通過增加有關結合電路，即可實現自動站間閉塞系統，對保障行車安全、提高運輸能力起到了重要的作用。特別是隨著提速向半自動區段的延伸，增加計軸區間檢查設備更為迫切。

本仿真系統通過獲取模擬的串口信號，按照設定的含義，對接收的信號進行相應的處理。當處理完磁頭串口發送來信號，則可以判斷傳感器左面/右面的鐵軌所屬的區段的軸數應該增加還是減少，將其發送給相應的區段，使相應的區段進行軸數的增減。當軸數從有軸變為無軸時，告訴屬于本區段的所有鐵軌區段空閑。當軸數從0變為有軸時，告訴屬于本區段的所有鐵軌區段占用。在無論區段從空閑到占用還是從占用到空閑，所屬區段的模擬繼電器都要動作（用箭頭來表示，當繼電器落下時，向下箭頭亮起，相反向上箭頭亮起）。使用可視化軟件平臺MFC編寫,利用面向對象的方法為用戶創造出良好的人機界面，滿足了鐵路對計軸繪圖及監測的仿真系統的需求，提供的仿真過程與現場運行相近。

[1] 成都鐵路通信設備工廠.計軸設備維護手冊[Z]. 2009.

[2] 何樸珈.應用計軸技術解決軌道電路分路不良問題[J].鐵道運營技術，2009（1）：15.

[3] 中華人民共和國鐵道部.TB 2296-2011計軸通用技術條件[S]. 2011.

[4] 周桂強. 站間計軸設備在線監測系統[J]. 鐵道通信信號，2012（10）.

[5] 張景奇. 電路仿真中的元件建模方法研究[D]. 武漢：華中科技大學，2006，6.

[6] EN 50238-3:05/2010Railway applications-Compatibility between rolling stock and train detection systems-Part 3: Compatibility with axle counters[S]. 2010.

責任編輯 徐侃春

Simulation on axle mapping and monitoring

FAN Ting, YANG Yang
( School of Information Science and Technology, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China )

Axle could replace the track circuit to detect section free / occupied, solve station white with / red zone, and red zone station interval, interval, poor shunting function. Axle Monitoring System was a realtime monitoring to master the track free / occupied state, improve transport eff i ciency at any time. The paper followed the idea and method based on object oriented software engineering. The software was developed based on visualization software platform MFC. The real-time monitoring to the axle could be simulated by simulated monitoring and recording the running state.

axle; monitoring system; drawing station section; sensor

U284.47∶TP39

A

1005-8451（2014）09-0015-03

2014-03-10

范 婷，在讀碩士研究生；楊 揚，副教授。