XC型鐵路車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)工作原理及故障分析

張守謙 上海鐵路局科研所

鐵路車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)（ATIS）是一個(gè)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別并存儲(chǔ)鐵路車次和車輛車號(hào)的系統(tǒng)，包括車號(hào)標(biāo)簽、地面讀出裝置和數(shù)據(jù)處理單元，其中在我國幾乎所有的機(jī)車和車輛都安裝了車號(hào)標(biāo)簽，車號(hào)標(biāo)簽中存儲(chǔ)了車廂上印刷的車號(hào)或機(jī)車車次信息。當(dāng)安裝了車號(hào)標(biāo)簽的車輛通過車號(hào)識(shí)別裝置時(shí)，車號(hào)信息將會(huì)自動(dòng)被讀取并上傳到數(shù)據(jù)處理單元，為各種系統(tǒng)實(shí)時(shí)提供準(zhǔn)確可靠的車號(hào)數(shù)據(jù)。完全替代人工抄錄車號(hào)，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性、實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，已經(jīng)廣泛用于我國鐵路系統(tǒng)。

1 XC型鐵路車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)工作原理

1.1 XC型鐵路車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)組成

為適應(yīng)鐵路車輛自動(dòng)追蹤管理及管理、維護(hù)等應(yīng)用要求，鐵路車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（ATIS）主要分為以下幾個(gè)部分：車輛電子標(biāo)簽、電子標(biāo)簽編程網(wǎng)、讀出裝置（便攜式和地面）、車站控制與車號(hào)處理系統(tǒng)（CPS）、列檢復(fù)示、鐵路局監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、鐵道部監(jiān)控系統(tǒng)及中央數(shù)據(jù)庫等。

（1）車輛電子標(biāo)簽：采用無源設(shè)計(jì)方案，電子標(biāo)簽內(nèi)無電池，所需工作電源從照射到其上的微波射頻中提取。車輛電子標(biāo)簽安裝于車體底部。

（2）電子標(biāo)簽編程網(wǎng)：由電子標(biāo)簽信息編程器及相應(yīng)支持軟件組成。完成車輛電子標(biāo)簽的信息申請(qǐng)、寫入等工作，由指定的授權(quán)單位完成。

（3）讀出裝置：地面讀出裝置包括天線，開關(guān)機(jī)、開關(guān)門磁鋼（車輪傳感器），讀出裝置主機(jī)，射頻電纜，信號(hào)電纜，通訊與信號(hào)防雷裝置，機(jī)柜等。便攜式讀出裝置是日常維護(hù)、檢查標(biāo)簽信息及狀況的專用設(shè)備。

（4）車站控制與車號(hào)處理系統(tǒng)（CPS）：由CPS服務(wù)器、多串口擴(kuò)展卡、調(diào)制解調(diào)器及CPS軟件組成。CPS處于地面讀出裝置主機(jī)與ATIS系統(tǒng)的中間，起到了管理多個(gè)地面讀出裝置并向ATIS系統(tǒng)傳送信息的橋梁作用。

（5）列檢復(fù)示：由列檢復(fù)示主機(jī)及列檢復(fù)示軟件組成，位于各列檢所。列檢復(fù)示系統(tǒng)所需信息由CPS提供。

（6）鐵路局檢測(cè)系統(tǒng)：由局檢測(cè)服務(wù)器及相應(yīng)軟件組成，位于局車輛安全檢測(cè)中心，負(fù)責(zé)對(duì)全局的車號(hào)設(shè)備運(yùn)用狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。

（7）鐵道部監(jiān)控系統(tǒng)及中央數(shù)據(jù)庫：負(fù)責(zé)對(duì)全路的車號(hào)系統(tǒng)（ATIS）進(jìn)行監(jiān)控，回復(fù)各站段的標(biāo)簽車號(hào)申請(qǐng)，管理全路的貨車車輛。

1.2 XC型鐵路車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)工作原理

圖1 地面讀出裝置系統(tǒng)設(shè)備布置示意圖

XC型鐵路車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)地面讀出裝置由主機(jī)、計(jì)軸判輛和開/關(guān)機(jī)磁鋼傳感器、天線、饋線、射頻發(fā)射組件、解碼組件、通訊電纜等部件組成（如圖1所示）。當(dāng)安裝有電子標(biāo)簽的車輛進(jìn)入軌道衡AEI天線發(fā)射的微波信號(hào)區(qū)域時(shí)，電子標(biāo)簽接受微波信號(hào)并將一部分能量轉(zhuǎn)換為直流電，供電子標(biāo)簽內(nèi)部電路工作，而將另一部分微波能量反射回AEI設(shè)備，其信息流程如圖2所示。電子標(biāo)簽反射回的微波信號(hào)已經(jīng)攜帶了電子標(biāo)簽內(nèi)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過AEI主機(jī)解碼，生成固定且與列車量序一一對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)格式，將軌道衡的重量數(shù)據(jù)信息通過約定的通訊方式傳送到的AEI，由AEI主機(jī)將所收重量信息與自身的車號(hào)信息相結(jié)合，就可以完整的實(shí)現(xiàn)軌道衡車號(hào)稱重一次自動(dòng)采集。

圖2 地面讀出裝置信息流程圖

2 XC型鐵路車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)常見故障分析

在實(shí)際使用中，由于設(shè)備部件產(chǎn)生故障或干擾以及其他外部原因，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)不能正常工作，導(dǎo)致車號(hào)不能讀出。根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)的常見故障主要有以下幾類：

2.1 輛序、輛數(shù)不準(zhǔn)，產(chǎn)生串號(hào)、漏號(hào)、多車

對(duì)應(yīng)的開門磁鋼或關(guān)門磁鋼在線、不在線阻值不在標(biāo)準(zhǔn)范圍，對(duì)應(yīng)的磁鋼指示燈有過車時(shí)不閃亮。磁鋼板對(duì)應(yīng)的開、關(guān)門磁鋼信道故障。車號(hào)系統(tǒng)軸距信息錯(cuò)誤，有未匹配軸數(shù)，而且軸距普遍偏大或偏小，但開門次數(shù)、關(guān)門次數(shù)與總軸數(shù)不一致。

故障分析：此類故障產(chǎn)生原因有兩種可能。一為干擾導(dǎo)致。二是在開、關(guān)門磁鋼中，某一路磁鋼信號(hào)出現(xiàn)延時(shí)或兩磁鋼幅值相差較大，導(dǎo)致軸距計(jì)算出現(xiàn)錯(cuò)誤。

故障處理方法：

（1）用數(shù)字萬用表在室外對(duì)開、關(guān)門磁鋼進(jìn)行在線測(cè)量，一般正常阻值范圍在450～550 Ω之間。

（2）用鐵件在室外開關(guān)門磁鋼上方劃，觀察主機(jī)對(duì)應(yīng)的指示燈閃亮情況。如果沒有閃亮，可以測(cè)量磁鋼性能。

（3）測(cè)量開關(guān)門磁鋼極性是否正確，磁鋼性能是否下降。（4）用替換磁鋼方法進(jìn)行磁鋼板通道檢測(cè)。

（5）全面檢查磁鋼，包括內(nèi)阻、噪聲、絕緣阻值，若實(shí)測(cè)值與標(biāo)稱值相差很大，則需更換磁鋼。

（6）檢查磁鋼卡具是否松動(dòng)，若松動(dòng)需重新緊固。

2.2 磁鋼板指示燈常亮

故障分析：此種情況在電氣化區(qū)段發(fā)生的比較多，通常是由于外部信號(hào)干擾所致，接車時(shí)可導(dǎo)致軸距表錯(cuò)誤，引起丟輛或多輛，嚴(yán)重時(shí)可引起丟列。由于磁鋼絕緣阻值下降，使磁鋼與鋼軌連在一起，導(dǎo)致磁鋼抗干擾能力降低，當(dāng)接車時(shí)或列車接近AEI時(shí)，軌道電流會(huì)增強(qiáng)，使軌道信號(hào)直接串入磁鋼，引起某個(gè)或多個(gè)磁鋼指示燈持續(xù)閃亮。

故障處理方法：需將主機(jī)箱系統(tǒng)地接地；需更換絕緣阻值大于10兆歐的磁鋼或在磁鋼卡具上添加絕緣墊，使磁鋼與鋼軌之間絕緣。

2.3 讀車號(hào)標(biāo)簽出現(xiàn)漏號(hào)、整列無標(biāo)簽

車號(hào)系統(tǒng)收號(hào)普遍正常，突然某列車中間出現(xiàn)無號(hào)；或車號(hào)系統(tǒng)收號(hào)普遍不正常，每列車都會(huì)出現(xiàn)不同程度的漏號(hào)，甚至整列無號(hào)，車輛數(shù)正確，開、關(guān)門數(shù)相等與實(shí)際車輛軸數(shù)一致，車號(hào)主機(jī)過車過程中，發(fā)射燈、錯(cuò)碼燈常亮，發(fā)送燈不亮。

故障分析：若漏號(hào)現(xiàn)象偶爾產(chǎn)生，可能是車輛本身的車號(hào)信息載體標(biāo)簽故障或性能下降；若漏號(hào)現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)甚至整列無號(hào)，則可能是車號(hào)識(shí)別設(shè)備自身存在故障。

故障處理方法：

若漏號(hào)現(xiàn)象偶爾產(chǎn)生，首先通過確保掌握漏號(hào)的具體車號(hào)信息并通過其他方式找到該車，觀察車體底部標(biāo)簽直觀狀況是否有污損或破損、金屬覆蓋、丟失等情況，再用便攜式讀出器按照標(biāo)準(zhǔn)距離讀取標(biāo)簽信息確定標(biāo)簽性能，如故障建議更換。

若漏號(hào)現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)甚至整列無號(hào)，則按以下步驟逐一檢查并排除故障：

（1）室外天線故障會(huì)造成漏號(hào)，應(yīng)進(jìn)行室外天線檢測(cè)：外觀是否有裂紋、砸痕或盒體進(jìn)水存在，如果有此現(xiàn)象中的一種就需要及時(shí)更換天線；把萬用表阻值打到最低檔測(cè)量天線射頻接頭的里芯和外絲扣之間的電阻應(yīng)該小于4 Ω，如果大于該參數(shù)，需要更換天線；射頻電纜和天線的接頭處理狀態(tài)是否良好、緊固，是否有進(jìn)水情況，及時(shí)對(duì)接頭進(jìn)行防水處理和緊固。

（2）室外射頻電纜故障會(huì)造成漏號(hào)，應(yīng)進(jìn)行射頻電纜檢測(cè)：外觀是否有破損或斷裂、死彎等，射頻電纜接頭是否松動(dòng)、掉開，針芯是否縮進(jìn)；把萬用表阻值打到最低檔測(cè)量天線射頻接頭的里芯和外絲扣之間的電阻應(yīng)該無窮大，否則更換射頻電纜。

（3）在室外天線、射頻電纜檢測(cè)均正常的情況下，可以進(jìn)一步對(duì)車號(hào)識(shí)別設(shè)備主機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，觀察主機(jī)后端射頻接口和射頻電纜接頭是否連接牢固。

（4）退出車號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行程序*.EXE，然后進(jìn)入到車號(hào)系統(tǒng)從C：TEST目錄下，運(yùn)行test.exe程序，按"F1"鍵手動(dòng)打開功放。用XCDT-5型場(chǎng)強(qiáng)儀在室外天線上方1 m距離進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)幅寬測(cè)試，應(yīng)該左右拉開3 m為正常。否則可以確定RF組件功率下降。需要將RF組件返廠檢修、測(cè)試。

2.4 通信故障

超偏載檢測(cè)裝置無法查詢整列車號(hào)信息，但車號(hào)識(shí)別設(shè)備端可以查詢當(dāng)次過車信息。

故障分析：這種現(xiàn)象一般是由于超偏載檢測(cè)裝置或車號(hào)識(shí)別設(shè)備串口故障造成數(shù)據(jù)積壓，導(dǎo)致傳輸不暢。

故障處理方法：可以按照從上端到下端，從硬件到軟件的查修方式進(jìn)行。首先檢查超偏載檢測(cè)裝置端車號(hào)數(shù)據(jù)接收軟件是否正常運(yùn)行（有部分超偏載檢測(cè)裝置廠家車號(hào)數(shù)據(jù)接收軟件是嵌套在其稱重程序中的）?？梢允謩?dòng)運(yùn)行一次車號(hào)接收軟件，檢查車號(hào)數(shù)據(jù)是否可以提取到。如果無法提取車號(hào)數(shù)據(jù)可以檢查超偏載檢測(cè)裝置串口硬件或串口設(shè)置是否有誤。其次，當(dāng)檢查超偏載檢測(cè)裝置端串口無誤后下一步可以檢查車號(hào)識(shí)別設(shè)備串口運(yùn)行情況。車號(hào)識(shí)別設(shè)備串口檢查可以分兩步進(jìn)行：①過車車完成后查看車號(hào)識(shí)別設(shè)備C：AEI目錄下是否形成了AEI.DAT報(bào)文；②用便攜機(jī)連接車號(hào)主機(jī)，安裝專用車號(hào)數(shù)據(jù)接收軟件進(jìn)行通道檢測(cè)。

3 結(jié)束語

鐵路貨車超偏載檢測(cè)裝置中車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)是鐵路安全運(yùn)輸監(jiān)控工作不可缺少的部分，對(duì)它進(jìn)行技術(shù)層面分析和消化，將直接影響鐵路貨車超偏載檢測(cè)裝置的維護(hù)質(zhì)量。通過在實(shí)踐工作中不斷總結(jié)、摸索經(jīng)驗(yàn)，整理出一套完善的故障分析及處理方法，將能極大地提高對(duì)車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)的故障處理效率，保障鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?、高效?/p>