陽泉站車號識(shí)別智能管理 系統(tǒng)構(gòu)建研究

高增懷

（中國鐵路北京局集團(tuán)有限公司 陽泉站，山西 陽泉 045000)

1 陽泉站車號作業(yè)現(xiàn)狀

1.1 陽泉站概況

陽泉站作為中國鐵路北京局集團(tuán)有限公司的主要裝車站之一，有陽泉站(下轄簡子溝、陽泉2 個(gè)車場)和白羊墅2 個(gè)站區(qū)，裝車主要集中在陽泉、白羊墅2 個(gè)站區(qū)，站區(qū)內(nèi)主要工作包括到達(dá)空車的解體、始發(fā)重車的編組及石太線(石家莊—太原)、陽涉線(陽泉—涉縣)中轉(zhuǎn)列車的技術(shù)作業(yè)，還擔(dān)負(fù)石太線、陽涉線中轉(zhuǎn)列車的技術(shù)作業(yè)，日裝車量約1 800 車，年發(fā)運(yùn)量可達(dá)4 400 萬t 左右，日均辦理輛數(shù)約為5 600 車。

陽泉站現(xiàn)有車號員45 名，其中陽泉場15 名，白羊墅場20 名，簡子溝場10 名，實(shí)行四班制作業(yè)，每班各設(shè)內(nèi)勤車號員1人，其余為外勤車號員。陽泉站車號作業(yè)包括現(xiàn)車系統(tǒng)管理，編制打印始發(fā)(中轉(zhuǎn))列車編組順序表，確報(bào)收發(fā)，礦車列車輛信息抄寫，上報(bào)清算列車編組順序表，始發(fā)列車車輛信息核對，到達(dá)空車抄寫，辦理列車編組順序表交接等，其中到達(dá)空車車號的抄寫、始發(fā)編組列車車號的核對、礦車車號的抄寫都需在室外進(jìn)行[1]。

1.2 車號作業(yè)流程

陽泉站的車號作業(yè)流程大致分為進(jìn)站后票據(jù)交接、核對現(xiàn)車車號、問題處理、出站前票據(jù)交接和發(fā)出列車確報(bào)。在列車到達(dá)后，外勤車號員與司機(jī)辦理票據(jù)交接簽認(rèn)，進(jìn)入核對車號工作流程。在核對車號工作期間，對于到達(dá)列車，車號員依據(jù)列車確報(bào)逐輛核對現(xiàn)車車號；對于無調(diào)中轉(zhuǎn)列車，車號員核對列車車次及機(jī)后或尾部連續(xù)3 輛車輛的車號；對于途中摘掛列車，依據(jù)列車確報(bào)，車號員逐輛核對在站摘下車輛的車號。現(xiàn)車車號核對完成后，車號員將核對現(xiàn)車車號期間發(fā)現(xiàn)的問題匯報(bào)區(qū)長，修正確報(bào)信息后轉(zhuǎn)入現(xiàn)車系統(tǒng)股道。待確報(bào)信息修正工作完成后，對于無調(diào)中轉(zhuǎn)列車，復(fù)制列車編組順序表；對于途中摘掛列車，按規(guī)定重新編制列車編組順序表，并核對本站加掛車輛的現(xiàn)車車號信息；對于始發(fā)列車，編制列車編組順序表，并逐輛核對現(xiàn)車車號信息，確?，F(xiàn)車與列車編組順序表“兩一致”。車號員完成以上工作并確認(rèn)無誤后，與司機(jī)辦理票據(jù)交接確認(rèn)，并發(fā)出列車確報(bào)。陽泉站車號作業(yè)流程如圖1 所示。

1.3 存在問題

圖1 陽泉站車號作業(yè)流程Fig.1 Wagon number operation process of Yangquan Railway Station

隨著20 世紀(jì)90 年代貨物列車運(yùn)轉(zhuǎn)車長的取消及2018 年全路貨票電子化的實(shí)行，陽泉站車號作業(yè)內(nèi)容發(fā)生明顯變化[2]。但目前陽泉站抄寫車號、核對車號、核對編組計(jì)劃等現(xiàn)場作業(yè)依然需要借助車號員完成，存在問題如下。

（1）車號作業(yè)效率有待提高。陽泉站到達(dá)空車和編組列車每列在55 輛左右，現(xiàn)場人工核對車號需要30 min 以上，每列駝峰編組需要5 ～ 8 鉤作業(yè)，追蹤核對車號需要1 h 以上，車號員現(xiàn)場抄寫及核對車號時(shí)間較長，作業(yè)效率較低，對后續(xù)環(huán)節(jié)作業(yè)產(chǎn)生直接影響。

（2）車號數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性有待提高。車號員現(xiàn)場抄寫車號和核對車號受場地、照明、天氣、車速、時(shí)間及作業(yè)人員責(zé)任心等多種因素的影響，容易出現(xiàn)錯(cuò)號、重號、漏號、少號等現(xiàn)象。

（3）存在人身安全隱患。車號員在室外抄寫車號、核對車號時(shí)，鄰線機(jī)車車輛移動(dòng)頻繁，大范圍穿越站場和線路，車號員時(shí)常需要橫穿正線，在夜間及雨雪天氣車號員還需攜帶照明設(shè)備和避雨用具，室外作業(yè)對車號員的人身安全隱患較大。

（4）車號員數(shù)量不足。近年來，陽泉站注冊職工的平均年齡不斷提高，退休人員逐步增多，每年新增人員明顯不足。截至2018 年末，陽泉站注冊職工數(shù)量為1 717 人，年遞減率達(dá)到5%，車號員難以得到及時(shí)補(bǔ)充。

2 陽泉站車號識(shí)別智能管理系統(tǒng)構(gòu)建

針對目前陽泉站車號作業(yè)存在的問題，構(gòu)建陽泉站車號識(shí)別智能管理系統(tǒng)。陽泉站以基于射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)的車號識(shí)別技術(shù)為依托，通過安裝車號識(shí)別設(shè)備對貨車車號進(jìn)行采集、處理、傳輸及匹配更新列車編組信息表以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)接到空車、自動(dòng)核對重車和編發(fā)列車的目的，起到減員增效的效果[3-5]。同時(shí)，針對陽泉站車號識(shí)別智能管理系統(tǒng)調(diào)試維護(hù)過程中暴露的問題提出行之有效的解決方案。

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

陽泉站車號識(shí)別智能管理系統(tǒng)由車號識(shí)別模塊、數(shù)據(jù)處理傳輸模塊、車號匹配處理模塊、統(tǒng)計(jì)顯示模塊4 個(gè)部分組成，具有自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)匹配更新信息及信息可視化查詢功能，可以實(shí)現(xiàn)陽泉站自動(dòng)接到空車、自動(dòng)核對礦坑口回本站的重車和自動(dòng)核對編發(fā)列車的目標(biāo)。陽泉站車號識(shí)別智能管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 陽泉站車號識(shí)別智能管理系統(tǒng)架構(gòu)Fig.2 Wagon number identification intelligent management system architecture of Yangquan Railway Station

（1）車號識(shí)別模塊。車號識(shí)別模塊通過非接觸的射頻信號自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對象，可以進(jìn)行車輛追蹤和數(shù)據(jù)交換，無須人工干預(yù)，適用于各種工作環(huán) 境[6]。車號識(shí)別系統(tǒng)(AEI)是安裝在鋼軌上的硬件系統(tǒng)，是車號識(shí)別模塊的重要載體，其主要功能是感知來車信息。車號識(shí)別系統(tǒng)收到來車信息后，開始采集包括列車經(jīng)過時(shí)激發(fā)車輪傳感器的軸信息、車廂的電子標(biāo)簽信息等列車通過的基礎(chǔ)信息，其中，電子標(biāo)簽信息包含車型、車號等重要信息，為本系統(tǒng)中的其他運(yùn)算提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)處理傳輸模塊。數(shù)據(jù)處理傳輸模塊的主要功能是將車號主機(jī)的數(shù)據(jù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換處理后傳輸至中心機(jī)房的處理主機(jī)上。為達(dá)到數(shù)據(jù)軌邊接收，傳輸至機(jī)房處理的目的，需要將軌邊接收到的車輪傳感器的激發(fā)數(shù)據(jù)和車廂的電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。目前，AEI 主機(jī)主要通過串口進(jìn)行收發(fā)數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理傳輸模塊中，相關(guān)數(shù)據(jù)首先通過串口服務(wù)器將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，再將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通過一對光網(wǎng)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)電信號轉(zhuǎn)光信號，光信號轉(zhuǎn)回網(wǎng)絡(luò)電信號的傳輸，即將串口數(shù)據(jù)最終通過光纖鏈路傳輸至機(jī)房中，再將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接入交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端接收車號數(shù)據(jù)的目的。

（3）車號匹配處理模塊。車號匹配處理模塊是陽泉站車號識(shí)別智能管理系統(tǒng)中最核心的模塊，其運(yùn)算結(jié)果直接影響到系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和準(zhǔn)確性。車號匹配處理模塊負(fù)責(zé)接收安裝在每個(gè)股道上車號識(shí)別系統(tǒng)硬件的過車數(shù)據(jù)，包括鐵路貨車的電子標(biāo)簽信息和車輪傳感器的軸信息，過車結(jié)束后通過計(jì)軸計(jì)輛算法、調(diào)車算法計(jì)算股道的過車情況。計(jì)算結(jié)束后，將每次過車后的運(yùn)算數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)每個(gè)股道的過車情況和股道內(nèi)的車輛留存情況，進(jìn)行和現(xiàn)車、確報(bào)等信息的匹配，并將匹配的運(yùn)算結(jié)果寫入數(shù)據(jù)庫中，實(shí)現(xiàn)車號數(shù)據(jù)的智能化運(yùn)算處理。

（4）統(tǒng)計(jì)顯示模塊。統(tǒng)計(jì)顯示模塊采用B/S 架構(gòu)設(shè)計(jì)，通過定制的Web 統(tǒng)計(jì)顯示軟件將各個(gè)股道過車數(shù)據(jù)和股道匹配信息呈現(xiàn)出來。Web 統(tǒng)計(jì)顯示軟件的主頁顯示了各個(gè)股道內(nèi)最近的過車信息，副頁顯示了詳細(xì)的過車記錄，包括車號、車型及匹配信息等。Web 展示軟件通過定時(shí)刷新數(shù)據(jù)庫的方式來檢查各個(gè)股道是否有新的過車數(shù)據(jù)或匹配狀態(tài)發(fā)生變化的數(shù)據(jù)(有確報(bào)匹配)，將新的過車信息提示在頁面的最頂端，供用戶參考[7]。車號匹配模塊和統(tǒng)計(jì)顯示模塊通過數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，保證2 個(gè)模塊之間的獨(dú)立性，以減少數(shù)據(jù)耦合給模塊開發(fā)帶來的困難。

圖3 陽泉站車號識(shí)別智能管理系統(tǒng)工作流程Fig.3 Wagon number identification intelligent management system workflow of Yangquan Railway Station

2.2 工作流程及效果

列車相關(guān)信息在陽泉站車號識(shí)別智能管理系統(tǒng)中依次進(jìn)入車號識(shí)別模塊、數(shù)據(jù)處理傳輸模塊、車號匹配處理模塊和統(tǒng)計(jì)顯示模塊。在列車進(jìn)站時(shí)，車輪傳感器將列車進(jìn)站信號傳輸至車號主機(jī)內(nèi)，車號智能識(shí)別模塊開始采集列車基礎(chǔ)信息，并將列車基礎(chǔ)信息按正線過車、礦線過車和編發(fā)線過車進(jìn)行分類后將列車基礎(chǔ)信息傳輸至數(shù)據(jù)處理傳輸模塊；數(shù)據(jù)處理傳輸模塊根據(jù)接收到的列車基礎(chǔ)信息自動(dòng)判別是否過車完畢，并在過車完成后將所接收到的列車基礎(chǔ)信息轉(zhuǎn)換為光信號傳輸至機(jī)房中，由車號匹配處理模塊進(jìn)行進(jìn)一步處理；車號處理模塊按照接收到的列車基礎(chǔ)信息按正線過車、礦線過車和編發(fā)線過車分別匹配預(yù)報(bào)確報(bào)信息、現(xiàn)車信息和發(fā)報(bào)確報(bào)信息，并在匹配完成后對數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行更新；數(shù)據(jù)庫完成更新后，統(tǒng)計(jì)顯示模塊實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)庫中各個(gè)股道中最新的過車數(shù)據(jù)和股道匹配信息展示出來。陽泉站車號識(shí)別智能管理系統(tǒng)工作流程如圖3 所示。

陽泉站車號識(shí)別智能管理系統(tǒng)可以顯著提高現(xiàn)場作業(yè)效率、提高車號數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及降低室外人身安全隱患，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)崗位減員增效。

（1）提高現(xiàn)場作業(yè)效率。陽泉站車號識(shí)別智能管理系統(tǒng)可以改善車號員需要人工抄寫車號及需要在現(xiàn)場進(jìn)行核對車輛的現(xiàn)狀，列車進(jìn)站或始發(fā)編組后通過車號識(shí)別設(shè)備掃描的車號信息與確報(bào)或現(xiàn)車系統(tǒng)車輛信息自動(dòng)匹配，每列車的車號抄寫及核對得以大幅縮短，陽泉站的運(yùn)輸效率得以提高。

（2）提高車號數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。貨運(yùn)票據(jù)電子化和承運(yùn)制清算實(shí)施后，取消了紙質(zhì)票據(jù)，貨車車號的惟一性及準(zhǔn)確性尤為重要。陽泉站車號識(shí)別智能管理系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別貨車車號，大幅避免因人工抄寫及核對車號產(chǎn)生的差錯(cuò)，保證貨車車號數(shù)據(jù)的惟一性及準(zhǔn)確性。

（3）降低室外人身安全隱患。陽泉站車號識(shí)別智能管理系統(tǒng)可以將識(shí)別信息及匹配信息傳輸至陽泉站及其所屬車場，車號員在室內(nèi)根據(jù)識(shí)別信息和匹配信息進(jìn)行后續(xù)作業(yè)，不必進(jìn)行上線抄寫及核對車輛，保證陽泉站工作人員的人身安全，減少作業(yè)事故的發(fā)生。

（4）實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)崗位減員增效。陽泉站車號識(shí)別智能管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)車號作業(yè)的自動(dòng)化，原有的車號員可以轉(zhuǎn)移至其他車間。目前，簡子溝場計(jì)劃全部取消車號員崗位，車號作業(yè)改由東發(fā)外勤助理值班員負(fù)責(zé)。陽泉站車號識(shí)別智能管理系統(tǒng)在陽泉場和白羊墅場智能管理系統(tǒng)投入使用后，陽泉場及白羊墅場的車號作業(yè)效率將有效提升，達(dá)到減員增效目的。

2.3 系統(tǒng)優(yōu)化

為充分發(fā)揮陽泉站車號識(shí)別智能管理系統(tǒng)的效果[8]，還需要進(jìn)一步對陽泉站車號識(shí)別智能管理系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試與維護(hù)。調(diào)試過程中，車號識(shí)別排序不一致、調(diào)車作業(yè)丟車，多車、車輛存在“空標(biāo)簽”和匹配信息不及時(shí)等問題較為突出。因此，從更新車號排序、去除相同數(shù)據(jù)記錄、匹配空標(biāo)簽信息和及時(shí)匹配車號信息入手，加強(qiáng)陽泉站車號識(shí)別智能管理系統(tǒng)優(yōu)化。

（1）更新車號排序。陽泉站現(xiàn)車識(shí)別系統(tǒng)和列車編組順序表均為自西向東顯示，即西端第一輛車的順序號為1，依次向東遞增排序，但陽泉、白羊墅、簡子溝3 個(gè)站場中的回站礦車識(shí)別信息是自東向西排序，駝峰作業(yè)時(shí)簡子溝和陽泉站為西端進(jìn)行，白羊墅東西兩端均進(jìn)行駝峰作業(yè)，導(dǎo)致系統(tǒng)中識(shí)別車輛的順序與匹配信息順序不一致。在車號匹配處理模塊處理回站礦車識(shí)別信息時(shí)，對車號的列車編組根據(jù)過車的方向情況，按自西向東進(jìn)行整理排序，再寫入數(shù)據(jù)庫。駝峰編組時(shí)，系統(tǒng)先讀出數(shù)據(jù)庫中股道數(shù)據(jù)的有效情況(有效時(shí)，股道內(nèi)存有車輛，無效時(shí)表示上一編組已發(fā)車)，再根據(jù)目前的過車情況，對股道內(nèi)車輛進(jìn)行增減運(yùn)算后再從西端重新排序。

（2）去除相同數(shù)據(jù)記錄。由于停留車輛的解體及重新編組的任務(wù)均由編發(fā)線承擔(dān)，就會(huì)產(chǎn)生駝峰溜車、壓車號識(shí)別設(shè)備頂進(jìn)試?yán)霸O(shè)備上摘掛車輛等作業(yè)，車輛經(jīng)常反復(fù)經(jīng)過車號設(shè)備，需要不斷地對股道的存車數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，容易出現(xiàn)丟車、多車問題[9]。針對丟車和多車問題，可利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，先從數(shù)據(jù)中檢索出當(dāng)前股道停車情況，得到目前過車股道的所有車輛數(shù)和車號信息，對調(diào)車作業(yè)識(shí)別數(shù)據(jù)做如下3 種處理。①如果當(dāng)前過車數(shù)據(jù)和股道內(nèi)所有數(shù)據(jù)不同，則認(rèn)為是股道內(nèi)進(jìn)車，將過車數(shù)據(jù)加入到當(dāng)前存車股道進(jìn)行重新排序后再存入數(shù)據(jù)庫中。②如果當(dāng)前過車數(shù)據(jù)和股道內(nèi)所有數(shù)據(jù)相同，則認(rèn)為是股道出車，去除股道內(nèi)相同的過車數(shù)據(jù)，再對剩余數(shù)據(jù)進(jìn)行重新排序后存入數(shù)據(jù)庫中。③如果當(dāng)前過車數(shù)據(jù)中部分車號和股道內(nèi)數(shù)據(jù)相同，則認(rèn)為是過車在車號天線進(jìn)行了進(jìn)出作業(yè)，去掉重復(fù)數(shù)據(jù)后加入新的過車數(shù)據(jù)，再對更新后的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新排序后存入道數(shù)據(jù)庫中。

（3）匹配“空標(biāo)簽”信息?！半娮訕?biāo)簽”是貨車車輛的信息碼，包含車輛的車型、車號、制造廠、制造年月、換長等信息，具有唯一性，但是現(xiàn)場貨車長期在鐵路上運(yùn)行，造成標(biāo)簽老化、丟失、損壞等，導(dǎo)致車號識(shí)別模塊無法獲取信息或獲取信息缺失等問題[10]。根據(jù)車輛段修部門統(tǒng)計(jì)，“空標(biāo)簽”車輛占所有列車車輛的約1/1 000，針對編組列車的“空標(biāo)簽”問題，系統(tǒng)通過車號匹配處理軟件的計(jì)軸計(jì)輛算法將空標(biāo)簽位置識(shí)別并標(biāo)記出來，再與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的到達(dá)預(yù)報(bào)、發(fā)出確報(bào)進(jìn)行核實(shí)確認(rèn)。對回站礦車可以根據(jù)其在現(xiàn)車庫的順位號和過車的順位號，匹配時(shí)給出“空標(biāo)簽”車輛信息，為車輛進(jìn)行段修提供依據(jù)。

（4）及時(shí)匹配車號信息。編組列車有時(shí)因無開行計(jì)劃、缺少貨運(yùn)信息等原因生成確報(bào)晚，造成編起列車后不能及時(shí)匹配。目前，陽泉站車號識(shí)別智能管理系統(tǒng)可分為3 種車號匹配情況：①到達(dá)列車識(shí)別的車號與當(dāng)日到達(dá)列車預(yù)報(bào)進(jìn)行查找匹配；②編組列車的車號與系統(tǒng)生成的列車編組順序表確報(bào)信息進(jìn)行匹配；③回站礦車的車號與陽泉站現(xiàn)車識(shí)別系統(tǒng)礦車信息進(jìn)行匹配。針對匹配信息不及時(shí)的問題，匹配運(yùn)算應(yīng)統(tǒng)籌考慮實(shí)時(shí)性及非實(shí)時(shí)性運(yùn)算，實(shí)時(shí)性運(yùn)算主要適合回站礦車和到達(dá)列車，接車結(jié)束后計(jì)軸計(jì)輛運(yùn)算得出所有車輛數(shù)據(jù)，礦線車輛和現(xiàn)車信息庫進(jìn)行比對，驗(yàn)證和計(jì)劃停車股道的核實(shí)；到達(dá)列車車輛和到達(dá)預(yù)報(bào)進(jìn)行比對運(yùn)算，驗(yàn)證當(dāng)前過車信息和預(yù)報(bào)是否準(zhǔn)確。編組列車的匹配運(yùn)算分為2 種情況，一是編車結(jié)束前系統(tǒng)中已生成確報(bào)，編車結(jié)束即可在運(yùn)算結(jié)束進(jìn)行確報(bào)的匹配比對；二是在編車結(jié)束一段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)中仍未生成確報(bào)，此時(shí)的運(yùn)算變?yōu)槎〞r(shí)刷新運(yùn)算，直至系統(tǒng)生成確報(bào)完成比對運(yùn)算。

3 結(jié)束語

隨著全路貨票電子化的全面實(shí)行，車號作業(yè)可以多站、多場集中進(jìn)行，無需在室外完成，作業(yè)人員更加精煉，作業(yè)效率得以提升。根據(jù)各技術(shù)站站場分布情況，結(jié)合接發(fā)列車特點(diǎn)和調(diào)車機(jī)作業(yè)方式，逐站逐場進(jìn)行車號識(shí)別設(shè)備安裝設(shè)計(jì)，通過一次性設(shè)備投入，大幅減少人工成本，為實(shí)現(xiàn)鐵路車站車號識(shí)別智能化提供借鑒。