ZPW—2000G軌道電路監測子系統的系統設計

譚愛青

【摘 要】ZPW-2000G軌道電路系統為固安信通自主研發的ZPW-2000系列無絕緣移頻自動閉塞軌道電路。目前，ZPW-2000系列無絕緣移頻自動閉塞軌道電路為既有鐵路信號應用最廣泛和大力推廣的軌道電路。ZPW-2000G軌道電路監測子系統實現了對每個軌道區段重要電氣參數的采集和計算，按照與微機監測站機通信協議將所有區段的參數統一由采集處理器將數據組包后通過以太網接口傳輸給微機監測站機。鐵路電務部門可以通過微機監測網絡查詢到每個軌道區段的電氣參數值。

【Abstract】ZPW-2000G track circuit system is non-insulated shift automatic closed circuit of ZPW-2000 series， it was researched and developed independently by Guan Xintong Signal Technology Co. Ltd.， At present， the non-insulated shift automatic closed circuit of ZPW-2000 series were most widely used and widely promoted in track circuit for existing railway signals. ZPW-2000G track circuit monitoring subsystem realizes the collection and calculation of electrical parameters for each section of the track， it packets all parameters data by acquisition processor according to the communication protocol of microcomputer monitoring station machine， then send the data package to microcomputer monitoring station machine through the Ethernet interface. The railway signaling and communications departments can query to the electrical parameters of each track section value through microcomputer monitoring network.

【關鍵詞】ZPW-2000G軌道電路；監測子系統；電氣參數

【Keywords】ZPW-2000G track circuit； monitoring subsystem； electric parameter

【中圖分類號】U284.2 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）06-0176-02

1 概述

ZPW-2000G軌道電路監測子系統是ZPW-2000G軌道電路系統的專業配套監測系統，其采集終端有衰耗器、分線盤采集器，能夠采集并計算出發送器功出電壓、功出電流、載頻頻率、低頻頻率，受端軌入/軌出的主軌/小軌信號的電壓、載頻、低頻信號，送端電纜側電壓、電流、載頻、低頻，受端電纜側主軌/小軌電壓、載頻、低頻，開關量有發送報警繼電器、發送電源、接收電源、接收報警、軌道繼電器狀態、小軌狀態、小軌檢查條件、正向/反向復示等；采集處理器負責收集采集終端的監測數據，并向微機監測站機傳輸軌道區段參數值。

2 系統構成

ZPW-2000G軌道電路監測子系統構成如下圖1 所示。

采集終端分為衰耗器、分線盤采集器。衰耗器能夠采集到每個軌道區段的發送器功出電壓、電流、載頻、低頻信號，受端軌入/軌出的主軌/小軌信號的電壓、載頻、低頻信號，采集的開關量有發送報警繼電器、發送電源、接收電源、接收報警、軌道繼電器狀態、小軌狀態、小軌檢查條件、正向/反向復示等；分線盤采集器能夠采集每個軌道區段的送端電纜側電壓、電流、載頻、低頻信號，受端電纜側主軌/小軌電壓、載頻、低頻信號。

監測子系統的服務器為采集處理器，通過CAN總線接口與所有的采集終端相連接，獲取全部采集終端的采集監測數據，其中CAN總線通信波特率為250Kbps；采集處理器與微機監測站機之間的數據通信接口采用以太網接口，采集處理器按照V2.0版通信協議與站機通信，將收集到的所有區段的采集數據進行組包處理之后，通過以太網接口定時發送給微機監測站機[1]。

3 通信處理機制

①采集處理器與微機監測站機

上電啟動時，站機發起請求通信幀，如果通信連接正常，那么采集處理器回復通信應答允許幀，由此建立通信連接。站機定時3s向采集處理器發送心跳幀，監測通信連接狀態，同時向采集處理器發送的數據里含有系統時間，采集處理器可設計為定點校時。

采集處理器每隔250ms向站機發送一次全部軌道區段監測參數值。

②采集處理器與采集終端

采集處理器采用輪詢機制逐個訪問采集終端，在1s時間周期內將所有采集終端輪詢一遍。采集終端只有在接收到輪詢命令之后，才會啟動CAN數據發送模塊，將采集數據通過CAN總線通信發送給采集處理器。

4 監測子系統的軟件結構設計

監測子系統的軟件結構由服務程序、管理程序和進程守護程序三大組件構成。服務程序為Win32工程，采用多線程技術，對CAN、RJ45網口進行數據交互、數據解析、數據存儲；采用定時器技術，周期性觸發向微機監測站機發送區段數據。服務程序長期運行，實現與采集終端通訊和微機監測站機通訊。

管理程序使用菜單、對話框以及多種控件，實現程序的配置，歷史數據、歷史曲線的查詢、監控的控制、監控數據的顯示和刷新。

進程守護使用對話框和多線程技術，實現對服務程序狀態的獲取和控制啟動。

數據庫分為配置數據庫和歷史數據庫。配置數據庫存儲配置信息（包括通訊參數、設備信息、區段信息和采集關系等）；歷史數據庫存儲歷史數據（包括模擬量和開關量），每天一個歷史數據庫。

針對每個組件的大概介紹如下：

①服務程序

使用線程操作CAN卡，向采集發送采集命令，接收監測數據，將數據幀推入鏈表；操作數據庫，將數據幀從鏈表中取出，按照與采集終端通訊協議解析，將數據存入區段模擬量開關量內存對象中，并根據條件存入歷史數據庫；操作本地端口，負責接收微機監測站機的數據幀，根據與上位機通訊協議解析數據幀，做出相應處理；通過多媒體定時器，定時重置標志位，實現周期性觸發事件；在程序出現異常時，通過結束進程方式重啟工控機，以便達到自動恢復正常運行的目的。定期檢索刪除過時數據，僅保留一段時間的歷史數據，以免過多數據導致硬件系統死機。

②管理程序

配置通訊服務程序同微機監測站及采集終端的通訊參數；根據時間、區段號、數據類型等信息查詢區段歷史數據，還可以將歷史數據以歷史曲線方式顯示出來；監測與采集終端通訊數據、與上位機通訊數據和區段最新信息，清除監控界面與采集終端和與站機通訊數據。

③進程守護程序

周期性檢測服務程序狀態，如果其狀態為停止，超過規定時間后啟動服務。

5 結語

ZPW-2000G軌道電路監測子系統作為ZPW-2000G軌道電路系統的專業配套監測系統，完成了將站場管轄的全部ZPW-2000G軌道區段的電氣參數值（包含模擬量和開關量）進行采集計算，并定時向微機監測站機發送全部軌道區段的參數值，以便電務部門通過微機監測網絡遠程查詢到每個站場每個軌道區段的電氣參數值。

【參考文獻】

【1】牛躍聽，周立功.CAN總線嵌入式開發——從入門到實戰[M]，北京：北京航空航天大學出版社，2012.