張明杰 范 宇 曾祥東

（沈陽(yáng)鐵路局科學(xué)技術(shù)研究所，遼寧 沈陽(yáng) 110013）

1 引言

高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱防災(zāi)系統(tǒng)）作為高速鐵路安全保障的一部分，在高速鐵路的行車保障體系中起著重要的作用，是高速鐵路在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)自然災(zāi)害的安全保障系統(tǒng)，主要針對(duì)大風(fēng)、暴雨、暴雪、異物侵限、地震等自然災(zāi)害，能夠產(chǎn)生及時(shí)的報(bào)警提示并具有安全限速功能，為高速鐵路列車的運(yùn)行提供安全保障作用。

我國(guó)新建高速鐵路均設(shè)計(jì)安裝了防災(zāi)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但是與之相配套的故障檢測(cè)及分析技術(shù)的研究卻相對(duì)滯后，也就是說(shuō)目前沒(méi)有足夠的測(cè)試設(shè)備和技術(shù)手段來(lái)確定正在運(yùn)行的防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)是否能夠準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)情況，及時(shí)發(fā)出預(yù)警和報(bào)警信息，進(jìn)而正確啟動(dòng)相應(yīng)的行車管制預(yù)案。因此研究高速鐵路防災(zāi)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的故障檢測(cè)及分析技術(shù)非常必要和迫切。通過(guò)對(duì)防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)的故障檢測(cè)，驗(yàn)證系統(tǒng)是否達(dá)到相關(guān)技術(shù)條件要求，考核系統(tǒng)信息是否及時(shí)準(zhǔn)確，確認(rèn)系統(tǒng)功能是否滿足運(yùn)用要求。進(jìn)而根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使其更好服務(wù)于高鐵安全運(yùn)行的保障。

2 高鐵防災(zāi)系統(tǒng)模擬檢測(cè)裝置技術(shù)方案

針對(duì)上述問(wèn)題，并結(jié)合高鐵防災(zāi)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，我們采用了動(dòng)態(tài)測(cè)試方法及模擬測(cè)試技術(shù)，模擬風(fēng)、雨、雪等傳感器的信號(hào)輸出，觀察監(jiān)控終端的顯示情況，與預(yù)期效果相比較，判斷高鐵防災(zāi)系統(tǒng)的功能是否正常，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的在線檢測(cè)。這種方法能直接地對(duì)高鐵防災(zāi)系統(tǒng)的多方面性能進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，從而完成對(duì)高鐵防災(zāi)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和可靠性測(cè)試。

圖1 高鐵防災(zāi)系統(tǒng)模擬測(cè)試裝置原理圖

高鐵防災(zāi)系統(tǒng)模擬檢測(cè)裝置按體系劃分可分為風(fēng)子系統(tǒng)、雨子系統(tǒng)、雪子系統(tǒng)、異物侵限子系統(tǒng)（地震子系統(tǒng)暫時(shí)未投入使用）四個(gè)單元，我們對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)分別進(jìn)行前端傳感器部分以及后端監(jiān)控單元至監(jiān)控終端部分的檢測(cè)，即對(duì)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，檢驗(yàn)傳感器性能是否穩(wěn)定、狀態(tài)是否正常、數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確；對(duì)后端設(shè)備及鏈路進(jìn)行測(cè)試，模擬傳感器數(shù)據(jù)，在監(jiān)控單元進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳，觀察調(diào)度監(jiān)控終端的相關(guān)信息和報(bào)警提示，與預(yù)期的結(jié)果做比較分析，從而驗(yàn)證監(jiān)控單元至監(jiān)控終端的后端設(shè)備及鏈路的性能，判斷網(wǎng)絡(luò)是否正常、設(shè)備是否穩(wěn)定、運(yùn)算是否準(zhǔn)確。

3 高鐵防災(zāi)系統(tǒng)接口條件介紹

3.1 防災(zāi)系統(tǒng)與運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)接口

通過(guò)調(diào)度所設(shè)置的通信服務(wù)器實(shí)現(xiàn)與列調(diào)系統(tǒng)的接口，通過(guò)列車運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)采用TCP/IP協(xié)議，10M/100Mbps以太網(wǎng)接口聯(lián)接，為相關(guān)業(yè)務(wù)調(diào)度臺(tái)提供報(bào)警、預(yù)警信息。

3.2 異物侵限現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備與列控系統(tǒng)接口

異物侵限現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備接入的防災(zāi)接入點(diǎn)監(jiān)控單元處與信號(hào)列控中心系統(tǒng)之間采用繼電器接口電路，通過(guò)PTYL23 12芯信號(hào)電纜連接至列控中心室外分線盤(pán)進(jìn)線側(cè)，實(shí)現(xiàn)防災(zāi)異物侵限系統(tǒng)與列控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制。

3.3 防災(zāi)系統(tǒng)與其他線路防災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的接口

具有與相鄰客運(yùn)專線防災(zāi)系統(tǒng)交換信息的功能，并預(yù)留與未來(lái)其他相鄰客運(yùn)專線防災(zāi)系統(tǒng)交換信息的功能，采用TCP/IP通訊方式實(shí)現(xiàn)防災(zāi)系統(tǒng)間的互聯(lián)互通。

4 高鐵防災(zāi)系統(tǒng)模擬檢測(cè)裝置工作原理

高鐵防災(zāi)系統(tǒng)模擬測(cè)試裝置主要由主控電路、電源電路、USB接口電路、數(shù)據(jù)采集電路、信號(hào)輸出電路、鍵盤(pán)電路和顯示電路組成。其原理圖如圖1所示。

電源電路主要由鋰電池組、穩(wěn)壓保護(hù)電路等組成。電源電路為模擬測(cè)試裝置的主控電路、信號(hào)輸出電路、鍵盤(pán)和顯示電路提供電源供給，電源電路具有不僅具有濾波功能，還提供外部充電的過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)功能。

為了便于操作，模擬測(cè)試裝置的鍵盤(pán)和顯示電路采用了觸摸顯示屏，主要由驅(qū)動(dòng)電路板和顯示屏幕組成。觸摸顯示屏采用電容屏幕，是觸摸操作和信息顯示單元，觸摸屏幕可以代替鍵盤(pán)操作多種控件傳遞控制指令，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和測(cè)試操作等功能，使人機(jī)交互界面更加友好。

數(shù)據(jù)采集電路主要由通信電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路組成。數(shù)據(jù)采集電路采集風(fēng)、雨、雪傳感器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并傳送至主控電路進(jìn)行運(yùn)算和處理，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)、雨、雪傳感器的性能檢測(cè)，判斷傳感器是否工作正常。

信號(hào)輸出電路主要由通信電路、隔離保護(hù)電路組成。信號(hào)輸出電路按要求模擬風(fēng)、雨、雪傳感器的數(shù)據(jù)輸出，通過(guò)監(jiān)控單元將數(shù)據(jù)上傳，觀察調(diào)度監(jiān)控終端的信息顯示和報(bào)警提示，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)速模擬測(cè)試、雨量模擬測(cè)試、雪深模擬測(cè)試和異物侵限模擬測(cè)試。

USB接口電路是計(jì)算機(jī)和外圍設(shè)備連接的最常用，也是最方便的總線接口，它支持熱插拔和即插即用，應(yīng)用靈活，易于升級(jí)，全速率傳輸可達(dá)12Mb/s。USB接口電路主要完成上位計(jì)算機(jī)和模擬測(cè)試裝置交換數(shù)據(jù)的任務(wù)。

主控電路是模擬測(cè)試裝置的核心工作單元，電路硬件設(shè)計(jì)基于開(kāi)放性的原則，以嵌入式系統(tǒng)為核心的，該系統(tǒng)具有豐富的硬件資源，選用三星S3C2440A處理器，32位ARM920T內(nèi)核，標(biāo)稱工作頻率為400MHz；配備64M的Flash存儲(chǔ)器與64M的SDRAM存儲(chǔ)器，保證了足夠快的存儲(chǔ)速度。選用了7寸的觸摸顯示屏，視覺(jué)效果良好，觸摸操作方便實(shí)用。主控電路主要完成傳感器數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)運(yùn)算、觸摸操作控制、屏幕信息顯示、信號(hào)生成與輸出。

結(jié)語(yǔ)

高鐵防災(zāi)系統(tǒng)模擬測(cè)試裝置根據(jù)高鐵防災(zāi)系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用動(dòng)態(tài)模擬測(cè)試及單元測(cè)試技術(shù)，既可以對(duì)風(fēng)、雨、雪等傳感器進(jìn)行性能檢測(cè)，又可以模擬風(fēng)、雨、雪等傳感器的信號(hào)輸出并上傳，通過(guò)觀察監(jiān)控終端的顯示情況，并與預(yù)期效果相比較，判斷高鐵防災(zāi)系統(tǒng)的功能是否正常，是一種保障高速鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)安全的先進(jìn)機(jī)具。

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