鐵路車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)在天鐵的應(yīng)用

畢 勝

（天津天鐵冶金集團(tuán)運(yùn)輸部工電段，河北涉縣056404）

1 引言

天津天鐵冶金集團(tuán)有限公司是具有年產(chǎn)800萬(wàn)t鐵、800萬(wàn)t鋼、1000萬(wàn)材的大型國(guó)有鋼鐵企業(yè)。天鐵運(yùn)輸部承擔(dān)著公司的原燃料的輸入、產(chǎn)品的外運(yùn)及廠內(nèi)物流的鐵路運(yùn)輸任務(wù)。隨著天鐵生產(chǎn)規(guī)模的發(fā)展，原有鐵路運(yùn)輸?shù)氖止ぼ?chē)輛信息采集方式不能適應(yīng)快速增長(zhǎng)的需要，嚴(yán)重制約著鐵路運(yùn)輸效率。因此，于2007年引進(jìn)車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，提高了鐵路運(yùn)輸效率，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。經(jīng)過(guò)幾年運(yùn)行后，出現(xiàn)了電源無(wú)指示、顯示器不亮、過(guò)車(chē)不能自動(dòng)開(kāi)機(jī)等事故現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)對(duì)事故原因分析研究后，找出了事故原因，改進(jìn)和優(yōu)化后消除了事故現(xiàn)象，降低了運(yùn)輸成本，保障了天鐵鐵路運(yùn)輸。

2 鐵路車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)工作原理及組成

2.1 鐵路車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)工作原理

當(dāng)列車(chē)到達(dá)機(jī)車(chē)、車(chē)輛信息采集器前方時(shí)，車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的開(kāi)機(jī)磁鋼傳感器可捕捉到列車(chē)接近的信號(hào)，開(kāi)機(jī)磁鋼通過(guò)信號(hào)電纜向讀出裝置計(jì)算機(jī)和車(chē)輛信息采集器發(fā)出開(kāi)機(jī)信號(hào)，讀出裝置計(jì)算機(jī)開(kāi)始工作，信號(hào)采集器隨即發(fā)出微波信號(hào)。當(dāng)列車(chē)通過(guò)信息采集器及附近的計(jì)軸判輛磁鋼裝置，車(chē)輛信息采集器發(fā)射出的微波信號(hào)，把安裝在機(jī)車(chē)、車(chē)輛底部的電子車(chē)輛信息標(biāo)簽中的車(chē)輛信息讀取出來(lái)，然后通過(guò)微波反射回信息采集器，同時(shí)，計(jì)軸判輛磁鋼對(duì)地面讀出裝置內(nèi)的開(kāi)、關(guān)門(mén)磁鋼產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行處理后，完成對(duì)車(chē)輛的自動(dòng)識(shí)別機(jī)車(chē)、車(chē)輛類(lèi)型等功能。信息采集器通過(guò)射頻電纜把機(jī)車(chē)、車(chē)輛信息編碼傳輸給地面裝置計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)調(diào)制解調(diào)和編碼解碼等技術(shù)處理后，把電子車(chē)輛標(biāo)簽中的車(chē)種、車(chē)型、車(chē)號(hào)等車(chē)輛信息還原出來(lái)并生成電子文本文件，然后計(jì)算機(jī)通過(guò)內(nèi)部局域網(wǎng)絡(luò)把生成的電子文本傳輸給CPS。

當(dāng)CPS將接收到的通過(guò)信息采集器的整列車(chē)輛數(shù)據(jù)信息進(jìn)行進(jìn)一步處理后，通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)自動(dòng)上傳車(chē)種、車(chē)號(hào)、車(chē)型、車(chē)數(shù)等數(shù)據(jù)信息到運(yùn)輸部調(diào)度指揮系統(tǒng)，并提供數(shù)據(jù)查詢(xún)、打印、月、日及到發(fā)站車(chē)輛報(bào)表的統(tǒng)計(jì)等功能。CPS可以很方便地為企業(yè)已有的其他管理應(yīng)用系統(tǒng)（運(yùn)輸部調(diào)度指揮系統(tǒng)，TMIS等）提供車(chē)種、車(chē)型、車(chē)號(hào)、換車(chē)、制造廠、制造月等信息。同時(shí)，CPS為了方便對(duì)讀出裝置進(jìn)行管理，把各讀出裝置的狀態(tài)信息傳輸給裝置管理系統(tǒng)。

2.2 鐵路車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)組成

2.2.1 電子標(biāo)簽

采用無(wú)源設(shè)計(jì)，其工作所需的電源是從照射到電子標(biāo)簽上的微波射頻中獲取的。電子標(biāo)簽分為機(jī)車(chē)電子標(biāo)簽和車(chē)輛電子標(biāo)簽兩種，分別安裝到機(jī)車(chē)和車(chē)輛底部的中梁上。電子標(biāo)簽由標(biāo)簽天線(xiàn)以及標(biāo)簽芯片兩大部分構(gòu)成。標(biāo)簽芯片內(nèi)存儲(chǔ)了每輛車(chē)的信息，與電子標(biāo)簽索安裝車(chē)輛終身在一起，相當(dāng)于機(jī)車(chē)、車(chē)輛的電子身份證。

2.2.2 標(biāo)簽編程器

包括標(biāo)簽編程設(shè)備及讀寫(xiě)數(shù)據(jù)軟件。標(biāo)簽編程器是用來(lái)向電子標(biāo)簽內(nèi)讀寫(xiě)機(jī)車(chē)、車(chē)輛的標(biāo)示信息，分為便攜式和車(chē)載式2種。

2.2.3 控制與處理系統(tǒng)（CPS）

CPS是鐵路車(chē)號(hào)車(chē)次自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，由CPS主機(jī)、終端服務(wù)器、調(diào)制解調(diào)器及相關(guān)軟件組成。它的主要功能是對(duì)計(jì)算機(jī)生成的車(chē)輛數(shù)據(jù)信息文本文件進(jìn)行處理和保存，并通過(guò)局域網(wǎng)發(fā)送給TMIS系統(tǒng)。

2.2.4 讀出設(shè)備

讀出設(shè)備由天線(xiàn)、機(jī)柜、各種電纜、電源等設(shè)備組成。其主要功能為當(dāng)開(kāi)機(jī)磁鋼發(fā)出信號(hào)后，發(fā)射微波信號(hào)，通過(guò)射頻電纜傳送給天線(xiàn)輻射到空中。把接收到帶有電子標(biāo)簽信息的微波信號(hào)，進(jìn)行調(diào)制解調(diào)和解碼處理后，快速傳輸給CPS。地面讀出設(shè)備的信息流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 地面讀出設(shè)備的信息流程

2.2.5 列檢復(fù)示系統(tǒng)

主要是顯示AEI裝置工作狀況，接收并處理CPS發(fā)送來(lái)的列車(chē)數(shù)據(jù)，同時(shí)提供數(shù)據(jù)查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、打印功能等。鐵路車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的信息流程見(jiàn)圖2。

圖2 鐵路車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中的信息流程

3 應(yīng)用效果

3.1 提高了工作效率和職工的安全性

鐵路車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地采集到列車(chē)信息，減少了惡劣天氣對(duì)列車(chē)信息采集的影響，免去了人工手抄車(chē)號(hào)信息，同時(shí)避免了錯(cuò)號(hào)、丟號(hào)、漏號(hào)等現(xiàn)象，改善了工作環(huán)境，提高了值守人員的安全性和工作效率。

氣壓傳感器一旦發(fā)生了故障，就會(huì)導(dǎo)致氣象站不能夠準(zhǔn)確獲取氣壓信息，一般情況下氣壓傳感器發(fā)生了故障之后需要及時(shí)進(jìn)行斷電處理，將氣壓傳感器的供電電源快速切斷。氣壓傳感器的主要故障表現(xiàn)為氣壓值具體數(shù)值起伏不定，脫離正常的數(shù)值范圍，此時(shí)就需要查看氣壓傳感器的接線(xiàn)狀況。首先需要檢車(chē)各個(gè)部件的鏈接，以及通氣口是否暢通，部分的故障是由通氣口存在異物造成的。如果不是外界的因素影響到了氣壓傳感器導(dǎo)致故障的產(chǎn)生，那么可能是傳感器自身的老化和損壞，需要進(jìn)行更換新設(shè)備。

3.2 運(yùn)輸成本降低

自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)對(duì)到達(dá)的列車(chē)根據(jù)收貨單位進(jìn)行快速解體，并把列車(chē)發(fā)送到收貨單位同時(shí)對(duì)外發(fā)的列車(chē)根據(jù)收貨單位進(jìn)行快速編組并外發(fā)，每輛局車(chē)降低了停留時(shí)間3～5 h，減少了運(yùn)輸成本，實(shí)現(xiàn)了降本增效的效果，應(yīng)用前后數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 應(yīng)用前后的數(shù)據(jù)對(duì)比表

4 應(yīng)用中出現(xiàn)的故障

4.1 故障現(xiàn)象

夏季車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)平均每月發(fā)生幾起死機(jī)和無(wú)法啟動(dòng)、過(guò)車(chē)不能自動(dòng)開(kāi)機(jī)、顯示器不亮等故障，嚴(yán)重影響了鐵路運(yùn)輸效率。

4.2 故障原因分析

通過(guò)對(duì)出現(xiàn)的故障解剖分析后，得知造成這種情況的原因?yàn)椋?/p>

（1）車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別硬件系統(tǒng)散熱性差

由于長(zhǎng)時(shí)間在惡劣環(huán)境中工作，系統(tǒng)硬件散熱風(fēng)扇上和主板上堆積大量的灰塵，使得硬件產(chǎn)生的熱量無(wú)法散出，加上夏季高溫天氣，導(dǎo)致散熱能力更差。

查找的方法：在設(shè)備無(wú)法啟動(dòng)時(shí)，檢查電源線(xiàn)與設(shè)備接觸良好；測(cè)量電源線(xiàn)，檢測(cè)供電正常；再檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)箱內(nèi)部的CPU風(fēng)扇、電源盒風(fēng)扇和主板上面堆積著很厚的灰塵。

（2）電源盒電容因?yàn)楦邷乩匣?/p>

查找的方法：將損壞的電源盒進(jìn)行拆解后，對(duì)其電源板上的元器件進(jìn)行目測(cè)，個(gè)別電容出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象，對(duì)鼓包的電容進(jìn)行測(cè)量后，發(fā)現(xiàn)電容損壞。

（3）磁鋼的密封性差

查找方法：提前了解列車(chē)進(jìn)出廠情況，派檢修人員到現(xiàn)場(chǎng)，當(dāng)列車(chē)通過(guò)時(shí)，系統(tǒng)的主機(jī)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但無(wú)通過(guò)列車(chē)的信息，對(duì)車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的信息采集設(shè)備的磁鋼和天線(xiàn)進(jìn)行檢查，天線(xiàn)設(shè)備沒(méi)有問(wèn)題，但磁鋼的密封條已經(jīng)損壞。

（4）受到列車(chē)運(yùn)行的不斷振動(dòng)使磁鋼移位

查找的方法：當(dāng)列車(chē)通過(guò)車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的采集設(shè)備時(shí)，主機(jī)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，列車(chē)數(shù)據(jù)依然沒(méi)有被采集到，檢查發(fā)現(xiàn)磁鋼的螺栓松動(dòng)，造成其移位。

（5）PC104主機(jī)板電阻損壞

在平時(shí)巡檢時(shí)，發(fā)現(xiàn)車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的顯示器有時(shí)黑屏，無(wú)法使用。通過(guò)對(duì)顯示器進(jìn)行拆解、解剖分析后，發(fā)現(xiàn)原因?yàn)镻C104主機(jī)板的電阻由于電源電壓不穩(wěn)定，使得耐沖擊性差的電阻遭到損壞。

查找方法：檢查顯示器的電源線(xiàn)，接觸狀態(tài)良好，更換另一個(gè)顯示正常的顯示器，顯示器顯示正常；之后對(duì)壞的顯示器進(jìn)行拆解，目測(cè)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)元器件損壞；對(duì)元器件進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)PC104主板上多個(gè)電阻損壞。

4.3 改進(jìn)方法

（1）對(duì)車(chē)號(hào)識(shí)別控制系統(tǒng)及硬件系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)后，散熱性好，電源盒的使用時(shí)間明顯延長(zhǎng)了，降低了成本。

（2）對(duì)磁鋼的密封條及磁鋼的固定螺栓優(yōu)化改進(jìn)后，磁鋼的密封性好，磁鋼與車(chē)輪他面之間的距離保持不變。

（3）對(duì)PC104主機(jī)板進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)后，使其穩(wěn)定性得到了提高。

（4）改進(jìn)前后的故障率，數(shù)據(jù)記錄對(duì)比見(jiàn)表2。

4.4 改進(jìn)效果

在鐵路車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)不斷優(yōu)化改進(jìn)應(yīng)用中出現(xiàn)的故障，降低了設(shè)備故障率，更好地完善了車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地在采集點(diǎn)上自動(dòng)采集到列車(chē)信息，并把采集到的信息自動(dòng)發(fā)送到運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)，為天鐵鐵路運(yùn)輸提供及時(shí)、準(zhǔn)確的車(chē)輛追蹤管理所需的基礎(chǔ)信息，同時(shí)便于統(tǒng)計(jì)報(bào)表精確計(jì)算等。

表2 改進(jìn)前后數(shù)據(jù)對(duì)比表

5 結(jié)束語(yǔ)

車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)在天鐵應(yīng)用后，提高了鐵路運(yùn)輸效率，減少了局車(chē)停留時(shí)間，降低運(yùn)輸成本及人員的勞動(dòng)的強(qiáng)度，保證了車(chē)號(hào)數(shù)據(jù)采集的及時(shí)性、準(zhǔn)確性。

車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)在應(yīng)用的過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)一些故障，通過(guò)技術(shù)分析、自主優(yōu)化改進(jìn)系統(tǒng)，更好地完善了車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，降低了故障率，實(shí)現(xiàn)了降本增效，為天鐵運(yùn)輸生產(chǎn)提供了可靠的保障。

[1]劉瑞陽(yáng).鐵路車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)原理及應(yīng)用[M].北京:中國(guó)鐵道出版社，2003.

[2]沈海燕，史宏.鐵路車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及關(guān)鍵技術(shù)[J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2005（1）：19-22.