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        淺談通信接口技術(shù)在軌道交通信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

        2021-12-30 01:10:16李國政
        關(guān)鍵詞:接收數(shù)據(jù)分機(jī)以太網(wǎng)

        李國政

        (呼和浩特市機(jī)械工程職業(yè)技術(shù)學(xué)校,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051)

        隨著軌道列車運(yùn)行時速不斷提升,我國軌道交通發(fā)展技術(shù)已經(jīng)朝著網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)運(yùn)行的基礎(chǔ)上,需要建設(shè)一套集設(shè)備監(jiān)控、設(shè)備診斷與維護(hù)、供生產(chǎn)決策和輔助運(yùn)營管理等功能于一體的綜合化的、智能化的信息技術(shù)平臺,以提高整個軌道交通線路的運(yùn)營安全和管理效率。軌道交通信號微機(jī)監(jiān)測接口技術(shù)采用了標(biāo)準(zhǔn)串口(RS-232、RS-485、RS-422)技術(shù)、CAN總線技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù),使其成為整個軌道交通信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)復(fù)雜數(shù)據(jù)處理的前提條件與可靠保障。

        1 標(biāo)準(zhǔn)串口(RS-232、RS-485、RS-422)技術(shù)

        RS-232是Recommeded Standard的縮寫,其表示推薦標(biāo)準(zhǔn),232是標(biāo)準(zhǔn)的識別號。RS-232采用串行接口通信技術(shù),1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通信的標(biāo)準(zhǔn),并采用二進(jìn)制進(jìn)行數(shù)據(jù)處理?,F(xiàn)RS-232采用DB-9方式進(jìn)行連接,通過3條數(shù)據(jù)傳輸線進(jìn)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(shè)備的通信設(shè)置,第二種交叉接法用于設(shè)備與設(shè)備的通信設(shè)置。在軌道交通微機(jī)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(jī)使用RS-232口進(jìn)行總分機(jī)各端口參數(shù)的配置,并采用直連接法使電腦與通信分機(jī)進(jìn)行通信,以進(jìn)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(diǎn)系統(tǒng)中的驅(qū)動器和接收器的電氣特性標(biāo)準(zhǔn)?,F(xiàn)RS-485也采用DB-9方式進(jìn)行連接,通過屏蔽雙絞線的2條數(shù)據(jù)傳輸線進(jìn)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(yīng)“A”“B”端。RS-485通信接口技術(shù)采用總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),在同一總線上最多可以掛接32個節(jié)點(diǎn)。在軌道交通微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)中各信號設(shè)備數(shù)據(jù)的采集,通過分散式模塊,采用通信接口分機(jī)作為主機(jī),主機(jī)通過RS-485的通信技術(shù),在一個通信接口分機(jī)中設(shè)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(shí)現(xiàn)了主從式的通信方式,其中通信接口分機(jī)采用DIB-9方式連接,模塊端對應(yīng)“A”“B”端子。在軌道交通微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)中,采用RS-485方式進(jìn)行采集的設(shè)備有外電網(wǎng)、25Hz軌道電路、轉(zhuǎn)轍機(jī)、列車信號機(jī)等,通過獨(dú)立模塊、獨(dú)立地址編碼、獨(dú)立供電的方式,以20個獨(dú)立模塊為一組進(jìn)行采集并以RS-485的通信接口方式與通信主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

        RS-422采用DB-9方式進(jìn)行連接,通過4條數(shù)據(jù)傳輸線進(jìn)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(jī)監(jiān)測系統(tǒng)中,集中監(jiān)測主機(jī)通過RS-422通信接口方式與微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)維護(hù)機(jī)、TDCS系統(tǒng)、智能燈絲報警系統(tǒng)進(jìn)行連接。

        2 CAN總線技術(shù)

        CAN是Controller Area Network的縮寫,是ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議?,F(xiàn)場總線技術(shù)被譽(yù)為自動化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)CAN總線技術(shù)也采用DB-9方式進(jìn)行連接,通過屏蔽雙絞線的2條數(shù)據(jù)傳輸線進(jìn)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(jī)監(jiān)測系統(tǒng)中,集中監(jiān)測主機(jī)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(guān)量采集層、環(huán)境監(jiān)測采集層進(jìn)行連接并通信。在軌道交通微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)中采用CAN總線技術(shù)有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)通信實(shí)時性,并有較高的可靠性。

        3 以太網(wǎng)技術(shù)

        以太網(wǎng)是采用計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、路由器等設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)形成的局域網(wǎng)技術(shù),其在軌道交通微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)組網(wǎng)中是應(yīng)用最普遍的局域網(wǎng)技術(shù)?,F(xiàn)微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)以太網(wǎng)采用超五類非屏蔽雙絞線方式進(jìn)行連接,通過超五類非屏蔽雙絞線8條數(shù)據(jù)傳輸線進(jìn)行全雙工通信,在網(wǎng)絡(luò)連接中,對于設(shè)備與設(shè)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(lán)-4,藍(lán)白-5,綠-6,棕白-7,棕-8。在軌道交通微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)中,集中監(jiān)測主機(jī)通過以太網(wǎng)技術(shù)與ZPW2000維護(hù)機(jī)等設(shè)備進(jìn)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(luò)中,經(jīng)常會遇到網(wǎng)絡(luò)丟包、網(wǎng)絡(luò)中斷等情況,對于維護(hù)技術(shù)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(xué)習(xí)基本的DOS常用網(wǎng)絡(luò)命令,在軌道交通微機(jī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的施工與維護(hù)中可發(fā)揮重要的作用。常用的DOS網(wǎng)絡(luò)命令有:①ping命令,可測試以太網(wǎng)的物理網(wǎng)絡(luò)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(guān)值的設(shè)置情況;③tracert命令,可跟蹤網(wǎng)絡(luò)連接情況。

        4 通信接口技術(shù)在軌道交通信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

        軌道交通信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)對信號機(jī)械室內(nèi)信號設(shè)備的開關(guān)量、模擬量進(jìn)行著實(shí)時監(jiān)控,通過計(jì)算機(jī)的實(shí)時處理與存儲,能夠?qū)崿F(xiàn)信號設(shè)備關(guān)鍵設(shè)備的實(shí)時測量與故障分析,基于通信接口技術(shù),實(shí)現(xiàn)了信號設(shè)備維護(hù)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(jī)械室機(jī)房內(nèi),軌道交通信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、路由器、交換機(jī)、采集分機(jī)、采集模塊、通信接口分機(jī)以及CAN卡與摩莎卡等設(shè)備組成。計(jì)算機(jī)主板通過擴(kuò)展插接CAN卡可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)主機(jī)與各采集分機(jī)的CAN數(shù)據(jù)通信,其中采集分機(jī)的種類有:道岔采集層、綜合采集層等。計(jì)算機(jī)主板同時通過擴(kuò)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(jī)燈絲報警的數(shù)據(jù)傳輸采用RS-422接口、微機(jī)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(shí)現(xiàn)4個RS-485或RS-422接口的設(shè)置,若車站接口較多,可插接2塊摩莎卡進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。計(jì)算機(jī)的RJ-45接口通過超五類非屏蔽雙絞線與交換機(jī)相連,可與通信接口分機(jī)進(jìn)行通信。通過通信接口分機(jī)的數(shù)據(jù)采集,實(shí)現(xiàn)了信號設(shè)備外電網(wǎng)電壓、電流、頻率、相位角的數(shù)據(jù)采集,實(shí)現(xiàn)了25Hz軌道電路的電壓、相位角的數(shù)據(jù)采集,實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)轍機(jī)動作功率曲線的數(shù)據(jù)采集,實(shí)現(xiàn)了移頻接收設(shè)備、發(fā)送設(shè)備的頻率等信息的采集。

        計(jì)算機(jī)通過本站路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了本站局域網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)組網(wǎng),通過通信機(jī)房的2M同軸電纜實(shí)現(xiàn)車站與車站的組網(wǎng),將整條線路的車站進(jìn)行互聯(lián)互通,通過中心路由器可實(shí)現(xiàn)管理單位的遠(yuǎn)程連接,各車站的實(shí)時采集數(shù)據(jù)、報警信息、歷史數(shù)據(jù)均可進(jìn)行調(diào)閱查看。因此,軌道交通信號微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展,也朝著網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的方向不斷發(fā)展。

        對于維護(hù)技術(shù)人員,面對種類繁多的采集模塊、通信接口,當(dāng)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(jì)算機(jī)操作軟件界面,經(jīng)常在進(jìn)行調(diào)閱分析時需時常單擊右鍵查看通信狀態(tài),在調(diào)出的通信狀態(tài)窗口可查看到CAN分機(jī)通信狀態(tài)、通信接口分機(jī)中各模塊連接狀態(tài)、串口通信狀態(tài)、站內(nèi)系統(tǒng)通信狀態(tài)。在通信狀態(tài)圖中,當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障引起連接中斷時,連接拓?fù)鋱D相應(yīng)連接線會變成紅色,可提醒維護(hù)人員及時進(jìn)行處理。

        5 結(jié)束語

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

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