李國政

(呼和浩特市機械工程職業(yè)技術學校，內蒙古 呼和浩特 010051)

隨著軌道列車運行時速不斷提升，我國軌道交通發(fā)展技術已經(jīng)朝著網(wǎng)絡化、自動化、數(shù)字化的方向發(fā)展。在保障軌道列車安全、高速、正點運行的基礎上，需要建設一套集設備監(jiān)控、設備診斷與維護、供生產(chǎn)決策和輔助運營管理等功能于一體的綜合化的、智能化的信息技術平臺，以提高整個軌道交通線路的運營安全和管理效率。軌道交通信號微機監(jiān)測接口技術采用了標準串口(RS-232、RS-485、RS-422)技術、CAN總線技術、以太網(wǎng)技術，使其成為整個軌道交通信號微機監(jiān)測系統(tǒng)復雜數(shù)據(jù)處理的前提條件與可靠保障。

1 標準串口(RS-232、RS-485、RS-422)技術

RS-232是Recommeded Standard的縮寫，其表示推薦標準，232是標準的識別號。RS-232采用串行接口通信技術，1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調制解調器廠家及計算機終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通信的標準，并采用二進制進行數(shù)據(jù)處理。現(xiàn)RS-232采用DB-9方式進行連接，通過3條數(shù)據(jù)傳輸線進行全雙工通信，其中針腳的定義，2為RXD接收數(shù)據(jù)，3為TXD發(fā)送數(shù)據(jù)，5為SGND信號地線。RS-232串口通信接線有2種方式：①直連接法，即2對2、3對3、5對5；②交叉接法，即2對3、3對2、5對5。這兩種不同的接法，第一種直連接法用于電腦與設備的通信設置，第二種交叉接法用于設備與設備的通信設置。在軌道交通微機監(jiān)測系統(tǒng)中，以CASCO的CSM系統(tǒng)為例，其用于處理采集模塊數(shù)據(jù)的通信分機使用RS-232口進行總分機各端口參數(shù)的配置，并采用直連接法使電腦與通信分機進行通信，以進行各端口采集模塊的通信匹配。

RS-485是一個定義平衡數(shù)字多點系統(tǒng)中的驅動器和接收器的電氣特性標準?，F(xiàn)RS-485也采用DB-9方式進行連接，通過屏蔽雙絞線的2條數(shù)據(jù)傳輸線進行半雙工通信，其中針腳的定義，1為RXD接收數(shù)據(jù)，2為TXD發(fā)送數(shù)據(jù)，連接另一端分別對應“A”“B”端。RS-485通信接口技術采用總線式拓撲結構，在同一總線上最多可以掛接32個節(jié)點。在軌道交通微機監(jiān)測系統(tǒng)中各信號設備數(shù)據(jù)的采集，通過分散式模塊，采用通信接口分機作為主機，主機通過RS-485的通信技術，在一個通信接口分機中設置了8個RS-485端口，每個RS-485通信接口可以掛接20個采集模塊，實現(xiàn)了主從式的通信方式，其中通信接口分機采用DIB-9方式連接，模塊端對應“A”“B”端子。在軌道交通微機監(jiān)測系統(tǒng)中，采用RS-485方式進行采集的設備有外電網(wǎng)、25Hz軌道電路、轉轍機、列車信號機等，通過獨立模塊、獨立地址編碼、獨立供電的方式，以20個獨立模塊為一組進行采集并以RS-485的通信接口方式與通信主機進行數(shù)據(jù)傳輸。

RS-422采用DB-9方式進行連接，通過4條數(shù)據(jù)傳輸線進行全雙工通信，其中針腳的定義，一端1為TXD發(fā)送數(shù)據(jù)+，2為TXD發(fā)送數(shù)據(jù)-，3為RXD接收數(shù)據(jù)+，4為RXD接收數(shù)據(jù)-；另一端1為RXD接收數(shù)據(jù)-，2為RXD接收數(shù)據(jù)+，3為TXD發(fā)送數(shù)據(jù)-，4為TXD發(fā)送數(shù)據(jù)+。在軌道交通微機監(jiān)測系統(tǒng)中，集中監(jiān)測主機通過RS-422通信接口方式與微機聯(lián)鎖系統(tǒng)維護機、TDCS系統(tǒng)、智能燈絲報警系統(tǒng)進行連接。

2 CAN總線技術

CAN是Controller Area Network的縮寫，是ISO國際標準化的串行通信協(xié)議?，F(xiàn)場總線技術被譽為自動化領域的計算機局域網(wǎng)。它是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網(wǎng)絡?，F(xiàn)CAN總線技術也采用DB-9方式進行連接，通過屏蔽雙絞線的2條數(shù)據(jù)傳輸線進行通信，其中針腳的定義，2為CAN高，7為CAN低。在軌道交通微機監(jiān)測系統(tǒng)中，集中監(jiān)測主機通過CAN總線通信接口方式與信號監(jiān)測系統(tǒng)綜合采集層、軌道采集層、道岔開關量采集層、環(huán)境監(jiān)測采集層進行連接并通信。在軌道交通微機監(jiān)測系統(tǒng)中采用CAN總線技術有較強的數(shù)據(jù)通信實時性，并有較高的可靠性。

3 以太網(wǎng)技術

以太網(wǎng)是采用計算機、交換機、路由器等設備進行組網(wǎng)形成的局域網(wǎng)技術，其在軌道交通微機監(jiān)測系統(tǒng)組網(wǎng)中是應用最普遍的局域網(wǎng)技術。現(xiàn)微機監(jiān)測系統(tǒng)以太網(wǎng)采用超五類非屏蔽雙絞線方式進行連接，通過超五類非屏蔽雙絞線8條數(shù)據(jù)傳輸線進行全雙工通信，在網(wǎng)絡連接中，對于設備與設備間采用平行網(wǎng)線的連接方式，即兩端為：橙白-1，橙-2，綠白-3，藍-4，藍白-5，綠-6，棕白-7，棕-8。在軌道交通微機監(jiān)測系統(tǒng)中，集中監(jiān)測主機通過以太網(wǎng)技術與ZPW2000維護機等設備進行連接，并通過兩站間的同軸電纜組成站間局域網(wǎng)。

在局域網(wǎng)網(wǎng)絡中，經(jīng)常會遇到網(wǎng)絡丟包、網(wǎng)絡中斷等情況，對于維護技術人員能夠如何第一時間查出問題并及時處理是現(xiàn)場亟待解決的。為此，學習基本的DOS常用網(wǎng)絡命令，在軌道交通微機監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)的施工與維護中可發(fā)揮重要的作用。常用的DOS網(wǎng)絡命令有：①ping命令，可測試以太網(wǎng)的物理網(wǎng)絡連接狀態(tài)與丟包情況；②ipconfig命令，可查看使用網(wǎng)卡的IP地址、子網(wǎng)掩碼和缺省網(wǎng)關值的設置情況；③tracert命令，可跟蹤網(wǎng)絡連接情況。

4 通信接口技術在軌道交通信號微機監(jiān)測系統(tǒng)中的應用

軌道交通信號微機監(jiān)測系統(tǒng)對信號機械室內信號設備的開關量、模擬量進行著實時監(jiān)控，通過計算機的實時處理與存儲，能夠實現(xiàn)信號設備關鍵設備的實時測量與故障分析，基于通信接口技術，實現(xiàn)了信號設備維護管理的自動化與現(xiàn)代化，并朝著智能化的方向逐步發(fā)展。在車站的信號機械室機房內，軌道交通信號微機監(jiān)測系統(tǒng)由計算機、路由器、交換機、采集分機、采集模塊、通信接口分機以及CAN卡與摩莎卡等設備組成。計算機主板通過擴展插接CAN卡可實現(xiàn)計算機主機與各采集分機的CAN數(shù)據(jù)通信，其中采集分機的種類有：道岔采集層、綜合采集層等。計算機主板同時通過擴展插接摩莎卡可接收RS-485和RS-422的數(shù)據(jù)通信，其中列控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸采用RS-422接口、CTC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸采用RS-422接口、列車信號機燈絲報警的數(shù)據(jù)傳輸采用RS-422接口、微機聯(lián)鎖系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸采用RS-422接口、智能電源屏系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸采用RS-485接口，每塊摩莎卡可實現(xiàn)4個RS-485或RS-422接口的設置，若車站接口較多，可插接2塊摩莎卡進行數(shù)據(jù)通信。計算機的RJ-45接口通過超五類非屏蔽雙絞線與交換機相連，可與通信接口分機進行通信。通過通信接口分機的數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)了信號設備外電網(wǎng)電壓、電流、頻率、相位角的數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)了25Hz軌道電路的電壓、相位角的數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)了轉轍機動作功率曲線的數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)了移頻接收設備、發(fā)送設備的頻率等信息的采集。

計算機通過本站路由器等網(wǎng)絡設備實現(xiàn)了本站局域網(wǎng)絡的以太網(wǎng)組網(wǎng)，通過通信機房的2M同軸電纜實現(xiàn)車站與車站的組網(wǎng)，將整條線路的車站進行互聯(lián)互通，通過中心路由器可實現(xiàn)管理單位的遠程連接，各車站的實時采集數(shù)據(jù)、報警信息、歷史數(shù)據(jù)均可進行調閱查看。因此，軌道交通信號微機監(jiān)測系統(tǒng)隨著網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展，也朝著網(wǎng)絡化、數(shù)字化的方向不斷發(fā)展。

對于維護技術人員，面對種類繁多的采集模塊、通信接口，當發(fā)生某個模塊故障、通信接口異常時，能夠如何第一時間查出問題并及時處理是現(xiàn)場亟待解決的。為此，在計算機操作軟件界面，經(jīng)常在進行調閱分析時需時常單擊右鍵查看通信狀態(tài)，在調出的通信狀態(tài)窗口可查看到CAN分機通信狀態(tài)、通信接口分機中各模塊連接狀態(tài)、串口通信狀態(tài)、站內系統(tǒng)通信狀態(tài)。在通信狀態(tài)圖中，當設備發(fā)生故障引起連接中斷時，連接拓撲圖相應連接線會變成紅色，可提醒維護人員及時進行處理。

5 結束語

軌道交通信號微機監(jiān)測系統(tǒng)將信號系統(tǒng)中的道岔、軌道電路、信號機、電源屏、微機聯(lián)鎖系統(tǒng)、列控系統(tǒng)、ZPW2000系統(tǒng)等多種設備的采集集中起來，通信接口技術的可靠與否對于整個系統(tǒng)起著至關重要的作用。對于軌道交通信號微機監(jiān)測維護人員來說，只有將網(wǎng)絡、軌道交通信號、通信、計算機等技術熟練運用，在設備故障處置中方可發(fā)揮重要作用。隨著現(xiàn)代技術的不斷發(fā)展，軌道交通高速技術的不斷普及與應用，越來越多的技術要求不斷提出，為了切實保障列車運行的安全可靠以及提高運輸效率、確保運輸準點的要求，相信更多可靠、高效的接口通信技術將運用在軌道交通發(fā)展中。