基于北斗定位系統的調車監控系統車載軟件設計

羅 薇，王躍華，楊 揚

（1.西南交通大學 信息科學與技術學院， 成都 610031；2.北京通號國鐵城市軌道技術有限公司，北京 100073 ）

基于北斗定位系統的調車監控系統車載軟件設計

羅 薇1，王躍華2，楊 揚1

（1.西南交通大學 信息科學與技術學院， 成都 610031；2.北京通號國鐵城市軌道技術有限公司，北京 100073 ）

調車監控系統主要通過北斗定位系統與計算機聯鎖信息校對，對機車實現精確定位。本文介紹基于北斗定位系統的調車監控系統的結構和定位原理，以及調車監控系統車載終端的軟件設計。

調車監控；計算機聯鎖；車載終端；軟件設計

目前，鐵路運輸系統分為國家干線鐵路運輸和企業鐵路專用線運輸兩大部分[1]，后者作為前者的延伸，在大型工業企業內部運輸中占據主導地位。調車作業是企業鐵路運輸的重要環節，其工作效率直接影響著企業鐵路運輸的運能和生產規模。在調車作業過程中的各個環節都依賴于經驗豐富的調度人員和機車乘務員瞭望確認地面信號。面對復雜的靜態、動態信息，調度員盡管經驗豐富，但仍有可能存在疏忽和考慮不周的情況；同時對于惡劣的天氣，機車乘務員可能會對地面信號確認錯誤[2]。在調車過程中，操作失誤或確認失誤時都容易造成“沖、擠、脫”等事故的發生[3]。因此，設計一套機車安全監控系統用于輔助調車作業具有實用價值，其車載模塊直接安裝于各個機車，提示司機行車，不僅提高調車的安全性，而且還能減輕作業人員負擔及工作壓力，避免由于人為因素造成巨大經濟損失，降低事故率及增加效益。

1 調車監控系統簡介

1.1 調車監控基本結構

調車監控系統主要由調度中心的地面機車安全監控系統、各站場室內的機車安全監控系統和各機車上的機車安全監控系統3大部分構成。系統整體結構圖如圖1所示。

其中，機車安全監控系統主機設置于調度中心，與北斗定位系統服務器相連，主要負責從GPS定位系統服務器接收所有機車信息，包括機車位置信息和速度信息，并整合成信息包通過廠區內光纖局域網發送到各站場內監控系統分機。機車安全監控系統分機分散設置于各個站場，并與電務維修機相連，其作用是：（1）它接收來自電務維修機的信息，解析出站場信號設備狀態信息；（2）接收來自調度中心監控系統主機的機車信息，解析出本站場內所有機車信息；（3）整合站場信號設備狀態信息和站場內所有機車信息，形成信息包；（4）將整合的信息通過3G網絡發送到對應機車上。機車安全監控系統車載主機分散設置于各臺機車上，采用ARM單片機和嵌入式操作系統，與車載提示告警設備相連。調車監控系統車載主機對接收到的信息加以解析，取出有用信息，對機車運行進路、速度進行顯示，對機車運行前方信號狀態加以提示和告警，并對機車信息進行存盤。

1.2 調車監控基本原理

當調車機車駛入廠區進行調車作業時，機車通過廠區內光纖局域網將該機車車次號發送給北斗定位系統主機，北斗定位系統主機對機車編號讀取，對該機車所在廠區進行大范圍的定位以及速度的確定。將機車位置和速度信息整合，以下統稱為機車信息，并發送給各站調車監控系統地面主機。當機車進入廠區作業時，計算機聯鎖系統會通過對室外設備信息的采集，得到機車具體所在股道位置以及站場設備的狀態信息，并通過局域網將設備信息發送給調車監控系統地面主機。調車監控系統地面主機將接收機車信息和站場設備信息校核，得出機車準確位置。將機車位置、速度和設備狀態等信息打包發送給調車監控系統車載主機。調車監控系統車載主機對接收到的信息加以解析，取出有用信息，對機車運行進路、機車速度進行顯示；對機車運行前方信號狀態加以提示和告警；對機車信息進行存盤，確保監控系統車載主機在關機、重啟、通信故障等情況下的合理處理，提高車載主機的自適應性，從而達到輔助調車作業的作用。

圖1 調車監控系統整體結構圖

2 調車監控車載終端軟件設計

2.1 軟件設計思想

基于調車監控車載系統的控制和顯示功能，把站場3大設備分成獨立的個體，每個設備有自己唯一的編號。每一條進路都是由多個設備組成。本系統中有228個設備元素，所以調車場可以看成是由這些設備元素組成的。車載顯示、通信、處理和數據保存等都是建立在設備元素的基礎之上。設備元素的存儲，采用TXT文件形式。車載系統主機是采用ARM單片機結構，在嵌入式操作系統下運行，采用C++語言進行程序設計，以VC++6.0作為開發平臺。因此，采用TXT文本方式，既便于數據修改又節省存儲空間。系統的站場設備存儲格式如表1所示。

表1 站場數據格式

XH、GD、DC分別代表信號機、股道、道岔，后面每個設備屬性分別用分隔符分開，以便數據分解。信號機由高柱、進站、出站、調車、單置、并置、差置、盡頭8類組成，并以16進制存儲。股道由道岔區段、無岔區段、股道、牽出線、盡頭線5類組成。道岔由單動、雙動、渡線、岔尖朝左、岔尖朝右、定位在直股6類屬性組成，以16進制存儲。超限絕緣的位置由超限絕緣在前支、超限絕緣在直股、超限絕緣在彎股3類組成。

通過對設備編號，機車的動態顯示就有了基本依據。當接收到地面信號時，根據信號設備的狀態，結合設備元素的屬性，可知道開通哪一條進路，從而在車載上將進路用亮帶表示，使司機一目了然；并將前方信號狀態加以語音提示和告警；通過北斗定位系統主機所給信息，確定機車在廠區中的具體位置、速度，從而在車載主機顯示屏加以速度提示；然后對機車信息進行存盤，確保監控系統車載主機在關機、重啟、通信故障等情況下的合理處理，提高車載主機的自適應性。

所有設備屬性用分隔符分隔，便于數據解析。基于設備編號的設計提高了應用程序的通用性和可移植性。只有具體設備與具體的調車場相關聯，而其他部分的功能是一致的。將可變部分提出來，以文件的形式存儲，當系統應用于其他的調車場時，工作集中在制作調車場的站場設備元素文件，而不必去修改應用程序。

2.2 軟件系統基本功能模塊

（1）通信模塊。接收來自本站場機車安全監控系統分機的信息，向調車監控系統地面主機發送信號回執。（2）處理模塊。對于從本站場機車安全監控系統分機接收到的信息，按指定格式解析數據，得到所需要的信息，例如機車當前位置、狀態，其次是語音提示報警的處理。（3）車載顯示模塊。顯示機車速度，機車運行前方信號機狀態，機車運行進路以及機車運行進路周圍被占用的進路。（4）數據存儲模塊。對機車信息進行實時存盤，確保監控系統車載主機在關機、重啟和通信故障等情況下的合理處理，提高車載主機的自適應性。

2.3 軟件的基本流程圖

調車監控系統車載主機程序流程如圖2所示。

3 結束語

本文詳細介紹了調車監控系統車載主機，系統從設計到實現都注重實用性和通用性。該系統在邯鄲鋼鐵廠試運行效果良好，能夠提高調車作業效率，提高調車作業的安全性，對加強調車作業管理具有一定的現實意義。

[1] 林立新，楊宏偉. GPS定位的調車系統[J].機車電傳動，2004（4）.

[2] 奚國森.開發調車監控系統的幾個問題[J].機車電傳動，2008 （3）.

[3] 曹桂均.DJK無線調車機車信號和監控系統工程化研究[J].中國鐵路，2008 （6）：21-25.

責任編輯 陳 蓉

Onboard software design of Shunting Monitoring System based on Beidou Positioning System

LUO Wei1, WANG Yuehua2, YANG Yang1
( 1.School of Information Science and Technology, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China; 2. Beijing Urban Transit Technology Co.,Ltd, Beijing100073, China )

Shunting Monitoring System was mainly used for auxiliary shunting operation, and improving the security of shunting operation. It achieved precise positioning mainly by means of combining Beidou Positioning System and computer interlocking information. This paper briefly introduced the structure and positioning principle of the Shunting Monitoring System, software desing for vehicle terminal of the System.

shunting monitoring; computer interlocking; vehicle terminal; software design

U284.3∶TP39

A

1005-8451（2014）07-0009-03

2013-12-30

羅 薇，在讀碩士研究生；王躍華，助理工程師。