曾 友

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

以往貴冶鐵路編組站車(chē)號(hào)的抄錄和匯總?cè)渴峭ㄟ^(guò)口念、手抄的傳統(tǒng)人工方式進(jìn)行。錯(cuò)漏多、工作效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，由于漏抄或錯(cuò)抄車(chē)號(hào)信息，在后續(xù)作業(yè)環(huán)節(jié)中如不通過(guò)裝卸車(chē)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員對(duì)現(xiàn)車(chē)核對(duì)或在調(diào)車(chē)作業(yè)中調(diào)車(chē)員根據(jù)調(diào)車(chē)作業(yè)計(jì)劃發(fā)現(xiàn)摘掛車(chē)數(shù)量或開(kāi)口車(chē)號(hào)有誤時(shí)，很難發(fā)現(xiàn)車(chē)號(hào)信息漏抄或已錯(cuò)抄的事實(shí)，且此時(shí)原進(jìn)廠的成組列車(chē)已被經(jīng)過(guò)了多次解體和編組，導(dǎo)致整個(gè)站場(chǎng)的實(shí)際站存情況與系統(tǒng)中數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)情況全部打亂，造成了排查困難，以往發(fā)生這種情況時(shí)，為保證站存現(xiàn)車(chē)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一一對(duì)應(yīng)，需中斷站場(chǎng)的所有調(diào)車(chē)作業(yè)并安排多人到各股道對(duì)所有現(xiàn)車(chē)信息進(jìn)行一一檢查和重新調(diào)整，占用大量時(shí)間、人力、物力和財(cái)力，嚴(yán)重影響后續(xù)貨運(yùn)組織編排。為了解決這種不利局面，貴冶編組站根據(jù)自身作業(yè)實(shí)際在交接場(chǎng)南頭聯(lián)2線和北頭聯(lián)1線各安置一套AEI-W2型車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)［1］；對(duì)進(jìn)入貴冶交接場(chǎng)自備車(chē)、貨車(chē)車(chē)輛的車(chē)號(hào)、標(biāo)識(shí)、屬性和位置信息等進(jìn)行準(zhǔn)確地識(shí)別后借助地面解析軟件、網(wǎng)絡(luò)傳輸及系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口軟件將相關(guān)信息采集進(jìn)貴冶智能工廠應(yīng)用系統(tǒng)的鐵路物流信息子系統(tǒng)，并通過(guò)行車(chē)調(diào)度計(jì)劃等執(zhí)行情況自動(dòng)跟蹤車(chē)輛的停留時(shí)間與去向。

2 貴冶鐵路車(chē)號(hào)識(shí)別系統(tǒng)的工作原理

當(dāng)運(yùn)行的機(jī)車(chē)車(chē)輛經(jīng)過(guò)貴冶鐵路交接場(chǎng)南頭聯(lián)2線或北頭聯(lián)1時(shí)，地面天線感應(yīng)到車(chē)輛傳感器［2］，AEI-W2型車(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車(chē)輛接近的信號(hào)，開(kāi)機(jī)磁鋼通過(guò)信號(hào)電纜向裝置AEI-W2和車(chē)輛信息地面天線發(fā)出開(kāi)機(jī)信號(hào)，讀出裝置AEI-W2開(kāi)始工作，信號(hào)地面天線隨即發(fā)出微波信號(hào)。當(dāng)車(chē)輛通過(guò)地面天線及鋼軌邊磁鋼裝置，車(chē)輛信息地面天線發(fā)射的微波信號(hào)，安裝在機(jī)車(chē)、車(chē)輛底部的電子車(chē)輛標(biāo)簽中的車(chē)輛信息讀取出來(lái)，然后通過(guò)微波反射回信息地面天線，同時(shí)，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)行處理之后，完成對(duì)機(jī)車(chē)車(chē)輛編號(hào)、機(jī)車(chē)車(chē)輛類(lèi)型等信息的自動(dòng)識(shí)別。信息地面天線通過(guò)射頻電纜把機(jī)車(chē)、車(chē)輛信息編碼傳送給地面裝置AEI-W2，AEI-W2經(jīng)過(guò)調(diào)制和編碼解碼等技術(shù)處理后，車(chē)輛的電子標(biāo)簽的中標(biāo)識(shí)信息共含有：企業(yè)屬性、車(chē)種、車(chē)型、車(chē)號(hào)、換長(zhǎng)、制造廠、制造年月［3］、行車(chē)方向、車(chē)輛總數(shù)等車(chē)輛信息解析出來(lái)形成過(guò)車(chē)報(bào)文，最后計(jì)算機(jī)通過(guò)內(nèi)部局域網(wǎng)把過(guò)車(chē)報(bào)文傳輸給CPS如圖1。

圖1 貴冶鐵路南北頭車(chē)號(hào)識(shí)別系統(tǒng)安裝示意圖

CPS將接收到的通過(guò)信息地面AEI-W2整組車(chē)輛數(shù)據(jù)信息進(jìn)行進(jìn)一步處理后，通過(guò)內(nèi)部局域網(wǎng)自動(dòng)上傳車(chē)輛屬性碼、車(chē)種、車(chē)型、車(chē)號(hào)、換長(zhǎng)、制造廠、制造年月、行車(chē)方向、車(chē)輛總數(shù)等數(shù)據(jù)信息識(shí)別自動(dòng)上傳至貴冶鐵運(yùn)智能調(diào)度子系統(tǒng)。首先通過(guò)鐵運(yùn)智能調(diào)度子系統(tǒng)中的車(chē)號(hào)識(shí)別管理菜單查找該組車(chē)輛，然后對(duì)鐵運(yùn)智能調(diào)度子系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的進(jìn)廠車(chē)輛接入時(shí)間、接入股道信息等補(bǔ)充完整后，再點(diǎn)擊確認(rèn)進(jìn)廠，把該組車(chē)輛的車(chē)序、車(chē)號(hào)、車(chē)種信息傳送至貴冶智能工廠應(yīng)用系統(tǒng)中的鐵運(yùn)調(diào)度管理系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)車(chē)號(hào)自動(dòng)檢索來(lái)料預(yù)告信息中對(duì)應(yīng)的預(yù)告車(chē)號(hào)進(jìn)行自動(dòng)匹配并將預(yù)告信息中的發(fā)站、物料品名、批次號(hào)、供應(yīng)商等信息自動(dòng)載入形成該車(chē)輛的完整信息，最終實(shí)現(xiàn)了貴冶鐵運(yùn)智能調(diào)度子系統(tǒng)和貴冶智能工廠應(yīng)用系統(tǒng)中的鐵運(yùn)調(diào)度管理系統(tǒng)的現(xiàn)車(chē)數(shù)據(jù)同步。

3 AEI-W2型車(chē)號(hào)地面識(shí)別設(shè)備的功能及特點(diǎn)

3.1 AEI-W2型車(chē)號(hào)地面識(shí)別設(shè)備的功能

AEI-W2型車(chē)號(hào)地面識(shí)別設(shè)備是在充分分析了車(chē)號(hào)地面識(shí)別設(shè)備貴冶鐵路應(yīng)用的特殊需求，并總結(jié)既有車(chē)號(hào)地面識(shí)別設(shè)備的長(zhǎng)處和不足基礎(chǔ)上，引用了成熟的車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，專(zhuān)門(mén)為貴冶專(zhuān)用鐵路使用場(chǎng)合設(shè)計(jì)的新一代廠段型AEI2，該廠段型AEI2大大的提升了對(duì)進(jìn)入貴冶交接場(chǎng)車(chē)輛行車(chē)方向判別的準(zhǔn)確性及列車(chē)進(jìn)出廠管理的及時(shí)性。

3.2 AEI-W2型車(chē)號(hào)地面識(shí)別設(shè)備的特點(diǎn)

（1）杰出的設(shè)計(jì)理念。

標(biāo)準(zhǔn)化通用型設(shè)計(jì)，滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用場(chǎng)合多樣性的需求。采用32位 RISC PowerPC處理器硬件平臺(tái)和RTOS嵌入式軟件平臺(tái)，保證系統(tǒng)的性能和可靠性。靈活的模塊化配置能力，各模塊采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，對(duì)外接口一致，在滿足用戶(hù)不同需求的同時(shí)，顯著減少零部件庫(kù)存，減少維護(hù)成本。

（2）完備的遠(yuǎn)程交互能力。

具備遠(yuǎn)程檢控操控功能，可在貴冶信號(hào)樓機(jī)房服務(wù)器PC3通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)設(shè)備的參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)監(jiān)控、軟件升級(jí)、數(shù)據(jù)下載等功能，用戶(hù)足不出戶(hù)即可“一切盡在掌握”。

（3）優(yōu)秀的實(shí)時(shí)處理能力。

實(shí)時(shí)準(zhǔn)確判斷單個(gè)車(chē)輛的行車(chē)方向，實(shí)時(shí)分析車(chē)輛進(jìn)入交接場(chǎng)細(xì)節(jié)，正確形成出、入廠車(chē)輛標(biāo)簽報(bào)文信息，并確保及時(shí)傳送給貴冶鐵運(yùn)智能調(diào)度子系統(tǒng)集中管理服務(wù)器PC3中。

（4）可靠的自我診斷能力。

完備的設(shè)備自檢測(cè)及異常報(bào)告機(jī)制。設(shè)備對(duì)天線參數(shù)（包括駐波比、功率、頻率）、磁鋼、內(nèi)部狀態(tài)及與集中計(jì)算機(jī)通信狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)報(bào)告及指示異常情況，方便設(shè)備檢修及維護(hù)等。

（5）過(guò)車(chē)及狀態(tài)日志的存儲(chǔ)能力。

具有超大容量的存儲(chǔ)能力，日志掉電不丟失，對(duì)過(guò)車(chē)報(bào)文、操作及狀態(tài)進(jìn)行記錄，方便故障定位及維護(hù)。

（6）優(yōu)異的快速維護(hù)能力。

采用標(biāo)準(zhǔn)插卡式機(jī)架結(jié)構(gòu)，無(wú)需打開(kāi)機(jī)箱即可更換板卡，在接車(chē)間隙即可完成維護(hù)。

（7）強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)能力。

設(shè)備嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，其采用的技術(shù)和部件在鐵路現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)了多年的考核運(yùn)行，適應(yīng)各種氣候條件及惡劣的電磁干擾環(huán)境。采用露天型設(shè)計(jì)，地面設(shè)備無(wú)需專(zhuān)門(mén)機(jī)房，軌邊箱安裝在軌邊，并采用多機(jī)集中管理的方式，極大地降低了工程造價(jià)及施工難度。

4 AEI-W2型組成與工作原理

4.1 AEI-W2型車(chē)號(hào)地面識(shí)別組成

主機(jī)由機(jī)箱、微波單元、主控單元、磁鋼單元、接口單元、電源檢測(cè)單元、解碼單元、網(wǎng)絡(luò)單元和串口單元等幾部分組成。

4.2 AEI-W2工作原理

標(biāo)簽接收原理如下：設(shè)備收到信號(hào)打開(kāi)RF模塊的射頻［4］信號(hào)輸出，通過(guò)天線照射安裝在車(chē)底的標(biāo)簽，標(biāo)簽向天線發(fā)送經(jīng)射頻調(diào)制的數(shù)據(jù)，天線接收到該數(shù)據(jù)， 經(jīng)過(guò)RF模塊解調(diào)，送到解碼單元解碼后傳到主控單元，主控單元對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查、糾錯(cuò)和記錄。最后主控單元通過(guò)通信單元將標(biāo)簽數(shù)據(jù)發(fā)送給標(biāo)簽數(shù)據(jù)處理設(shè)備進(jìn)行處理。

（1）前面板布局說(shuō)明。

貴冶車(chē)號(hào)地面識(shí)別設(shè)備前面板設(shè)備狀態(tài)如表1，前面板指示燈含義如表2。

表1 前面板設(shè)備狀態(tài)

表2 前面板指示燈含義

（2）后面板布局說(shuō)明。

貴冶車(chē)號(hào)地面識(shí)別設(shè)備后面板從左到右分別為微波單元、主控單元、磁鋼單元、接口單元、電源檢測(cè)、解碼單元、網(wǎng)絡(luò)單元和串口單元，后面板各板卡指示燈含義如下表3所示。

表3 板卡指示燈含義

（3）后面板功能單元說(shuō)明。

①微波單元。

微波單元與射頻天線連接，當(dāng)有列車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)，打開(kāi)功放開(kāi)關(guān)，輻射微波信號(hào)， 并接收標(biāo)簽返回的信息，解調(diào)后送到基帶部分解碼。默認(rèn)情況下，雙射頻天線分別連接微波單元的天線1#、天線2#。

②主控單元。

主控單元是AEI-W2型車(chē)號(hào)地面識(shí)別設(shè)備的處理核心，負(fù)責(zé)車(chē)號(hào)識(shí)別和計(jì)軸判輛等， 并處理與管理計(jì)算機(jī)之間的通信協(xié)議。

③磁鋼單元。

磁鋼單元具備了對(duì)有源磁鋼和無(wú)源磁鋼信號(hào)的接收處理能力。AEI-W2可接四路有源磁鋼或四路無(wú)源磁鋼。

④接口單元。

接口板主要完成LED指示驅(qū)動(dòng)、微波檢測(cè)數(shù)據(jù)的接收與處理、與控制電路的接口等功能。

⑤電源檢測(cè)單元。

電源檢測(cè)單元的功能是檢測(cè)系統(tǒng)各板卡所用電源的電壓值，描述電源電壓穩(wěn)定程度及其跳變幅度，為用戶(hù)提供監(jiān)控系統(tǒng)電源工作情況的基本依據(jù)。

⑥解碼單元。

解碼單元使用可編程邏輯器件設(shè)計(jì)解碼邏輯電路，可以對(duì)RF單元解調(diào)后輸出的采用FSK或FM0編碼方式編碼的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行解碼，并將解碼后的數(shù)據(jù)通過(guò)總線接口，輸出給主控系統(tǒng)。

⑦網(wǎng)絡(luò)單元。

網(wǎng)絡(luò)單元為設(shè)備的通信單元，實(shí)現(xiàn)廠段車(chē)號(hào)設(shè)備與外部網(wǎng)絡(luò)間的正常通信。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，后臺(tái)計(jì)算機(jī)可以訪問(wèn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控、設(shè)置、程序升級(jí)更新等功能。

⑧串口單元。

串口單元為設(shè)備的通信單元，實(shí)現(xiàn)貴冶鐵路車(chē)號(hào)設(shè)備與外部設(shè)備的串口通訊。其中，SET端口為調(diào)試用串口，可使用配套的直連串口線連接貴冶鐵路車(chē)號(hào)設(shè)備和信號(hào)樓后臺(tái)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的監(jiān)控、設(shè)置、程序升級(jí)等功能；COM口為通信串口，使用該串口經(jīng)電話線Modem與集中管理計(jì)算機(jī)通信時(shí)，需專(zhuān)用的Modem線纜。

5 AEI-W2安裝

（1）安裝布局。

車(chē)號(hào)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)配置包括兩個(gè)天線、四個(gè)有源磁鋼，其系統(tǒng)安裝布局示意圖如圖2。

圖2 AEI-W2型系統(tǒng)安裝布局示意圖

（2）射頻電纜的布線要求。

①天線與AEI-W2型車(chē)號(hào)設(shè)備之間的電纜長(zhǎng)度應(yīng)小于25m，特殊地點(diǎn)最長(zhǎng)不超過(guò)30m。如遇特殊情況應(yīng)根據(jù)規(guī)范，計(jì)算射頻線纜損耗，保證天線端口輸入功率介于28～32dBm。

②射頻電纜避免彎曲，接口部分避免扭曲。

（3）天線的安裝。

①盡量選取水平直線區(qū)段，如不滿足也應(yīng)選取曲線半徑不小于300m的區(qū)段。

②射頻天線安裝在兩個(gè)開(kāi)機(jī)磁鋼區(qū)間的中間位置，應(yīng)避開(kāi)鋼軌接頭、道岔、其它具有輻射的設(shè)備，盡量安裝在一節(jié)鋼軌的中部，天線距鋼軌接頭的最近距離應(yīng)大于5m。

③天線按照操作要求安裝完畢。

④兩天線距離控制在5.5～6.5m。

⑤盡量避開(kāi)不利的地理位置，防止設(shè)備遭受雷擊、洪水、塌方、凍害等自然災(zāi)害的破壞。

（4）磁鋼的安裝。

磁鋼的安裝應(yīng)遵循以下要求（以50Kg/m軌為例）：

①磁鋼頂部距鋼軌平面距離：要求37mm±2mm。避免磁鋼被車(chē)輪壓壞，嚴(yán)禁將磁鋼的安裝高度調(diào)整到小于35mm。

②磁鋼外沿距鋼軌內(nèi)側(cè)壁距離：要求88mm±2mm。磁鋼遠(yuǎn)離鋼軌可減小噪聲的引入，干擾較大的地點(diǎn)安裝到90mm，即磁鋼外沿與安裝尺邊沿齊平。

③磁鋼對(duì)中心距280mm±2mm。

（5）室外軌邊箱安裝。

鋪設(shè)好電源線、射頻電纜、磁鋼線纜、接地線、通訊線纜，完成軌邊箱底部固定基礎(chǔ)的施工，并連接好上述電纜。

（6）配線。

設(shè)備配線主要集中在主機(jī)箱的后面板上，主機(jī)箱的后面板，其配線分述如下：

室內(nèi)安裝時(shí)設(shè)備安裝到機(jī)架上，連接好電源線、射頻電纜、串口通訊線纜、接地線、磁鋼連接線，磁鋼連接線定義如表4所示。

表4 磁鋼連接線定義

6 常見(jiàn)故障分析及處理方法

（1）系統(tǒng)開(kāi)機(jī)無(wú)電指示流程圖如圖3。

圖3 系統(tǒng)開(kāi)機(jī)無(wú)電指示流程圖

（2）丟失車(chē)號(hào)流程圖如圖4。

圖4 丟失車(chē)號(hào)流程圖

（3）設(shè)備判別車(chē)輛數(shù)與實(shí)際過(guò)車(chē)不符。

① 部分漏車(chē)。

如果所漏車(chē)輛是起始部分，估計(jì)為開(kāi)機(jī)磁鋼失效，請(qǐng)檢查1號(hào)和4號(hào)開(kāi)機(jī)磁鋼。如果所漏車(chē)輛是中間部分，估計(jì)為計(jì)軸判輛磁鋼失效，請(qǐng)檢查2號(hào)和3號(hào)磁鋼。

② 部分多車(chē)。

磁鋼及磁鋼單元收到干擾信號(hào)，檢查開(kāi)關(guān)門(mén)數(shù)與實(shí)際過(guò)車(chē)軸數(shù)，檢查整機(jī)接地和磁鋼屏蔽層接地，排除干擾源。

7 應(yīng)用效果

貴冶專(zhuān)用鐵路AEI-W2型車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)用，通過(guò)車(chē)號(hào)系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別車(chē)輛信息的方式替代了貴冶鐵路編組站建站以來(lái)需安排專(zhuān)職車(chē)號(hào)員到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)口念筆記的抄錄方式，把車(chē)號(hào)員從繁重的人工抄錄車(chē)號(hào)、錄入車(chē)號(hào)、人工識(shí)別和核對(duì)車(chē)號(hào)中解放出來(lái)，減少了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，合理規(guī)劃了勞動(dòng)資源。車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)一步提升了鐵路車(chē)輛車(chē)號(hào)信息數(shù)據(jù)錄入的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和連慣性，可有效杜絕和預(yù)防因鐵路車(chē)號(hào)錯(cuò)漏等因素而導(dǎo)致的鐵路貨運(yùn)事故發(fā)生，提高了貴冶鐵路編組站運(yùn)輸生產(chǎn)組織、調(diào)度指揮、車(chē)輛管理［5］的工作效率，達(dá)到了調(diào)度作業(yè)車(chē)號(hào)信息現(xiàn)代化管理的目的［6］。