鐵路車號自動錄入系統改進

李乃剛

（天津天鐵冶金集團有限公司運輸部，河北056404）

0 引言

鐵路運輸在我公司原燃料進廠、成品外發等生產環節中具有非常重要的地位，而出、入廠車輛的解編、調度、編組、外發，其作業效率對提高運力、壓縮車輛停時費用有著直接影響。對每節鐵路車輛車號的識別和區分是作業得以進行的基礎，以往我們都是由專職車號員對入廠車輛按順序進行車號的現場抄寫和微機錄入，存在作業效率低、準確率低、勞動強度大等缺點。為此，我們引進了先進RFID 技術實現的車輛車號自動錄入系統。實時傳輸使作業效率和準確率得到了明顯提高。但是由于我公司地理環境的復雜性以及冶金生產企業的特殊性，該系統在穩定性、可靠性等方面逐漸顯露出一些缺陷，越來越難以適應當前日益規范、嚴格的鐵路運輸要求，因此，需要對原系統進行開發和改進，使其更好的適應我公司實際，進一步提高運輸效率和降低車輛停時費用，促進鐵路運輸管理的信息化和智能化，提高車輛調度水平和效率。

1 技術原理

該系統安裝在鐵路車輛進、出廠的咽喉處，車輛經過時，設備根據磁鋼觸發信號判斷進廠或出廠類別、數量，同時控制打開RF 射頻發射模塊，其輸出的射頻信號照射安裝在車輛底部的電子標簽，讀取標簽上的車號代碼，通過讀取、解析、分析處理地面車號自動識別到的車輛基礎信息，為應用信息系統自動實時錄入車輛的車型、車號、車種、車輛位置、車輛的裝載屬性、車輛狀態等數據。經過系統多個功能單元的解碼、檢查、糾錯后，經通信單元將數據發送給車號處理設備，最后通過網絡設備傳輸給遠程的鐵路運輸調度系統進行處理和應用，實物圖見圖1、圖2。

主要性能指標：

（1）采用RFID 射頻識別技術，可通過以太網傳輸信息，具有加密功能，迅速可靠。

（2）判斷列車行車方向和調車作業細節。

（3）根據磁鋼信號開關RF 功效。

（4）可存儲2048 條數據報文，支持遠程配置、軟件升級。

（5）適應車速：0～100 km/h。

圖1 車號地面識別設備實物圖

圖2 車號地面識別設備后面板實物圖

圖3 安裝在到發1 線的射頻天線實物圖

表1 磁鋼連接線定義表

（6）標簽讀出距離：0～2.4 m。

2 存在問題

（1）地處工礦企業粉塵環境，尤其雨雪大霧等不良天氣時，車底電子標簽的清晰度、辨識度降低，降低了車號數據讀取的準確率，出現漏讀部分電子標簽或讀不到電子標簽現象，需要提高射頻信號的穿透能力。

（2）現場設備中的磁鋼及電纜被損壞，出現通訊故障，造成設備與鐵路運輸調度系統通訊障礙或出現停機現象。

（3）設備維修時查找故障點困難。

（4）電源不穩定及外部信號干擾，造成丟失數據現象，如接不到車、輛數不準等。

3 改進內容

（1）發射頻率高、波長短，在傳播方向上不容易繞開障礙物，所以將射頻信號的發射頻率由914.1 MHz 降為800.1 MHz，使信號波長加大，提高了射頻信號的穿透能力。

（2）射頻天線起著信號收發的關鍵作用，將射頻天線由原來的1 個增加到2 個，使天線增益變大，提高了車號讀取的準確率（見圖3）。

（3）根據我公司列車最高限速（30 km/h）遠遠低于國鐵列車速度的情況，經過試驗和論證，在滿足設備性能需要的情況下，減掉了4 個有源磁鋼。磁鋼連接線定義表見表1。

（4）在室外射頻天線與室內主機接合處增加了防雷模塊，在感應到線路上高壓后及時泄放雷電流，加強安全防護。

（5）增加了電源、自檢、功放、接收、發送等指示燈（見表2）和數碼管（見表3），維修人員通過指示燈顏色和數碼管，能夠快速查找設備故障。

表2 指示燈含義表

表3 數碼管含義表

（6）增設UPS 不間斷穩壓電源，并通過計算，準確選用天線電源線規格，使電源更加穩定。在日常巡檢中注意穩定電源輸入輸出插頭連接的牢固性。天線電源線截面計算方法如下[2]：

式中，q為導線截面；ΣI1為通過電流和導線長度乘積之和；ΔVL為線路允許壓降；ρ為電阻率。

（7）室外機箱采用鐵路信號專用樹脂軌道箱，并采用膠管、卡箍方式對射頻電纜進行防護。

4 實施效果

（1）通過對射頻信號的發射頻率的調整，提高了射頻信號的讀取能力，降低了以往鐵礦、煤焦等灑落物及粉塵對射頻信號強度的影響。

（2）根據我公司實際情況，使磁鋼使用數量減少50%，節省了費用。并且由于減掉了國鐵專用的有源磁鋼及其必需的電源電纜，杜絕了外部人員、車輛經常損壞磁鋼和電纜，造成設備停機的現象。在電源電纜的敷設中，我們運用電纜計算公式[2]，大幅提高了作業效率和準確度。計算公式如下：

式中：L為電纜總長度；l為電纜徑路長度（不包括穿越股道的長度）；G為電纜所穿越的股道數；a為附加長度；1.02 是由于電纜敷設的自然彎曲，按全長的2%計列。

（3）自行設計、加裝了SPD 防雷模塊，有效減少了所處區域雷電多發造成的影響。

（4）根據實際情況，首次為室內主機增加了UPS不間斷電源，提高了電源的抗電磁干擾能力，降低了附近國鐵電力機車通過時對電源造成的波動影響。

（5）室外設備及電纜防護方式的改進，提高了設備防護強度和密封性，適應了冶金企業使用環境條件惡劣，易發生毀損、雨水浸泡的特點。

鐵路車號自動錄入系統采用先進的RFID 技術和32 位的RISC PowerPC 處理器硬件平臺和RTOS嵌入式軟件平臺，保證了系統的性能和可靠性，通過光纖網絡遠程實現參數設置、狀態監控、軟件升級、數據下載、自我診斷等功能，具有完備的遠程交互能力。通過進一步的技術開發和改進，使該系統在穩定性、安全性、實用性以及準確率方面有了很大提高，更好的適應了我公司在地理環境、作業性質等方面的特殊性。

5 結論

該項目投入使用后，由于其可靠性達標，完全滿足使用要求，專職車號員已取消4 人，節約了勞動力成本。根據我部生產科提供的統計數字，該項目應用后，作業效率得到明顯提高，路車停時平均減少了2.5 h。該項目應用后，不僅使磁鋼以及電纜使用數目減少50%，穩定性和可靠性的提高，每年還可節約大量單元模塊的消耗。項目應用前，年平均故障次數為13 次，消耗備件費用12.5 萬元，項目應用后，故障次數降為2 次，消耗備件費用2 萬元。

通過車號自動錄入系統的使用和進一步的創新改進，提高了鐵路運輸作業效率，有效防止了因車號錄入錯誤引起的生產事故和鐵路運力的浪費，同時節約了維護費用，減少了車號錄入系統的故障次數和停機時間。提高了作業人員的安全系數，適應了節能環保要求，取得了良好的社會效益。一年來的實際運行證明，該項目對提高鐵路運輸效率，降低勞動強度和生產費用作用明顯，具有很好的實施效果。

通過與周邊冶金企業進行比較，我公司車號自動錄入系統具有較為明顯的優點。特別是在磁鋼運用、防雷磁干擾、射頻天線的布置以及系統的穩定性、可靠性等方面，該系統均處于領先地位。另外，由于對該系統進行了適應性改進，其維護更加簡便，公司現已完全實現了自行維修維護。該項目在第二編組站到發2#線運行至今，效果顯著，但由于受地形、技術等條件所限，對到發1#線的改進和推廣受到限制，需要對該系統在擴展性、小型化等方面再進一步加以改進。