鐵路車輛信息系統的研發與應用

車彥亮

摘 要：為提高路企直通鐵路運輸效率，加快鐵路貨車高效周轉，降低鐵路運輸成本。通過不斷的研究與實踐，應用雙向接車自動探測、車號識別系統、車輪傳感及檢測、傳輸信號全數字化等技術，對鐵路車輛信息系統進行了一系列的優化改造。提高了鐵路運輸效率，減少火車停時，降低運輸成本，提升了企業生產管理水平，取得了良好的應用效果。

關鍵詞：車號識別 車輛信息系統 運輸效率

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（b）-0158-02

濟鋼自2007年實行濟南鐵路局貨物車列直通濟鋼工廠編組站以來，濟南鐵路局對歷城站現車系統不斷進行提升改造，進出濟鋼鐵路車輛的車輛信息就顯得尤為重要。原有車號識別系統由于型號老舊，故障頻發，因此造成鐵路車輛進出濟鋼生產節奏緩慢，極大地影響著鐵路運輸成本，對全廠降本增效工作起著極大制約作用。為此，迫切需要研制鐵路車輛信息系統來適應路企直通的高效要求，提高運輸效率，降低運行成本。

針對上述問題，技術人員經過外地考察和長期的技術攻關，對鐵路車輛信息系統的軟件及硬件進行了全面系統的升級改造，改造后提高了車輛周轉率，年節約成本約400萬元，應用后取得了很好的效果。

1 系統主要構成

鐵路車輛信息系統地面識別設備由天線、車輪傳感器（磁鋼）、AEI主機、前置設備、車輪檢測儀、KVM（鍵盤、鼠標和顯示器）、信號防雷單元、UPS電源等部分組成。其中，車輪傳感器和天線等安裝在室外線路上，AEI主機、前置設備、KVM、車輪檢測儀、信號防雷單元、UPS電源等設備放置在室內的機柜中，RF射頻模塊安裝在前置設備中。AEI主機上運行接車程序等軟件[1]。

室外設備的結構示意圖，見圖1。

2 系統主要功能及工作原理

2.1 通信過程

車號地面識別設備在每次過車后將生成的過車報文存放在固定的目錄下，當上傳工具檢測到有未上傳的報文時，上傳工具將自動上傳報文。

2.2 檢測列車到來

當列車到來時，首先經過距離天線約40m處的開機磁鋼，車輪壓過開機磁鋼時，開機磁鋼信號通過電纜最終傳送到AEI主機，AEI主機內的接車程序判斷確定是列車到來時，立刻進入接車狀態，進入接車狀態時，主要完成以下工作：啟動RF射頻模塊，天線開始接收標簽；將接車處理模塊初始化，設置定時器，初始化變量、參數等[2]。

2.3 接收標簽反射的信號、識別標簽

當安裝有標簽的機車或車輛經過天線作用范圍內時，標簽依據內存數據對微波信號進行反射調制。天線接收到標簽的反射信號后，傳送給AEI前置單元中的RF射頻模塊，RF射頻模塊對已調制的標簽信號進行解調、放大等處理后，送給AEI主機進行譯碼和數據處理。最后形成16個字節（128比特）的標簽數據放置到數據緩沖區，從而完成對標簽的識別。

2.4 計軸判輛、測速、標簽定位

在進行標簽數據讀取的同時，設備接車程序通過開、關門磁鋼對列車車輪信號進行采集，完成計軸判輛、測速，最后結合標簽數據并完成標簽定位。

2.5 關閉RF射頻裝置停止發射微波信號

當整列車通過后，AEI設備接車程序根據車速快慢，控制設備延時時間，關閉RF射頻模塊，停止發射微波信號。

2.6 形成過車報文并上傳至集中管理機（CPS）

AEI設備接車程序對過車信息和標簽信息進一步進行處理，形成最終包括基本信息、列車軸距信息和標簽信息的過車報文，并存儲到數據庫中保存，方便日后的查詢。主備機比較報文信息得到最優判車結果，放入指定目錄下。

2.7 系統自檢并準備再次接車

AEI設備在沒有車輛經過時每隔半個小時自檢一次，對射頻模塊、射頻電路及UPS電源進行檢測，并形成自檢信息存入數據庫，方便日后查詢。當AEI設備完成對過車信息的采集、顯示、加入數據庫等操作后，該趟列車的采集處理過車過程全部結束，恢復到正常等待接車狀態，等待下一趟列車的到來。

2.8 系統具備雙機熱備工作模式

雙機熱備模式是在同一股道分別安裝兩套AEI車號地面識別設備，系統對兩套設備采集的過車數據進行綜合處理，最終形成一個過車信息報文，該模式多用于路局分接界口。

2.9 信號防雷單元的應用

信號防雷單元主要是對接入的車輪傳感器信號和天線饋線進行防雷保護，可對多達8路磁鋼信號提供防雷處理。可為兩套AEI前置設備的接入饋線提供防雷保護。防雷電路板采用插卡設計，方便更換維護。

3 系統主要創新點

3.1設備主、備機連接至同一臺交換機，系統實現雙機熱備，確保系統連續工作安全可靠。

3.2行車方向由磁鋼采集數據實現，無需行車方向天線。

3.3無需中間專用服務器，現場數據直傳濟南鐵路局信息所，提高了運行效率。

3.4設備主機與設備備機每秒互相發送一個數據幀，用于心跳監控。主機不管備機是否正常，都會正常生成報文并被傳送至路局服務器上。

3.5備機心跳監控功能監控到主機未工作或異常，備機就開始生成報文并傳送到路局服務器。備機監測到主機正常工作，則停止生成報文。

4 應用效果

鐵路車輛信息系統的研發與改進達到了預期效果，實現了車號自動識別、記錄、傳輸等功能，提升了智能化控制水平，提高了鐵路運輸效率，減少了火車停時，增加了年卸車量，節約了人工成本。有助于企業不斷提高生產管理水平，有利于提高路局車輛的周轉率，為社會的交通運輸做出了積極貢獻。同時，該研究與改進可以在冶金企業推廣應用，不僅可以產生直接的經濟效益，而且具有明顯的社會效益，有很強的推廣及應用價值。

參考文獻：

[1] 鐵路編組站車號識別系統 2012年4月 崔炳謀 蘭州交通大學

[2] 鐵路車輛定位系統電磁兼容分析 2013年3月 黃東 株洲南車車貸電氣股份有限公司endprint