鐵路調車員實時軌跡動態監控系統的研究與實現

劉念

摘要：在分析調車員實時軌跡動態監控系統的設計目標、主要功能、總體結構的基礎上，以阜陽北編組站為例，研究了系統的技術特點及其實現過程。調車員實時軌跡動態監控系統的應用，可以實時掌握調車等重要崗位人員的實時位置及運動軌跡，為事故分析提供輔助依據，對于作業過程盯控及防止事故的發生有著積極有效的作用。

關鍵詞：鐵路調車員;動態監控;研究與實現

1 問題的提出

全路各站發生的調車事故中，80%是因為調車員領車不到位及臆測行車發生的，運用GPS定位技術，將位置信息和在線地圖進行有機結合，可以隨時隨地觀察到那些對安全生產負有重大責任人員動態的位置信息，從他們運動軌跡可以判斷他們的工作是否到位，是否超出工作范圍，施工把關人員是否及時到位，是否在規定的位置把關，發現問題及時糾正，對避免事故的發生起到積極有效的作用。

開發“調車員實時軌跡動態監控系統”，便于掌握調車人員的實時位置，可及時發現作業人員不在規定位置領車，臆測指揮、缺崗、串崗、擅離職守等問題，一旦發生事故，便于根據調車作業中每個人的位置、速度、時間、運動方向等信息分析事故原因，還原事故真相。

所以，監督調車員在調車作業中的軌跡、位置對于防止調車事故的發生有著積極有效的作用。

2 系統目標、功能及其結構

2.1 系統設計目標

“調車員實時軌跡動態監控系統”主要用于車站調車作業中對于調車人員位置、速度、時間、運動方向等信息的記錄、監控，也可以用于其他對于安全負有重大責任人員位置、速度、時間、運動方向等信息的記錄、監控。

2.2 系統主要研究內容及功能

“調車員實時軌跡動態監控系統”從硬件上分為“GPS定位儀”、“ 數字式無線電信號傳輸”、“ GPS信號解碼、編碼器”、“ 數字式中繼臺”、“ TTL轉USB”、“互聯網上傳”、 “監控查閱”等幾大部分。

（1）GPS定位儀內置了GPS模塊和天線，GPS模塊采用美國Motorola公司的M12模塊，可以最大同時追蹤20顆GPS衛星，使得在惡劣的天氣環境和高速運動中能夠有最佳的接收信號。天線采用18mmX18mm有源一體陶瓷天線，內置LNA放大器，具有靈敏度高、定位快等優點。

（2）接收系統采用美國Motorola公司的臺式無線電對講機一部，搭配室外天線接收，220伏交流電源供電。用于接收GPS定位系統通過對講機發送來的定位數據。

（3）接收到的GPS數據通過串口與單片機atmega128 進行通信，由atmega128將數據解碼。

（4）atmega128單片機解碼后輸出的TTL格式信號，由PL2203芯片將TTL格式信號轉換成電腦可以識別的USB信號供電腦顯示用。

（5）條件允許的情況下，將定位數據上傳給服務器。方便在其他地方實時監控正在現場調車作業人員的位置及運動軌跡。

另外，軟件的開發分為GPS數據采集、加工、傳輸;利用間隙發送數據;上下位機軟件這三部分。其中由于上位機軟件要牽扯到地圖等內容，暫時就不單獨進行開發。

3系統的技術關鍵和技術創新

3.1 系統技術關鍵

（1）GPS數據采集

GPS天線采用18mmX18mm有源一體陶瓷GPS天線，內置LNA放大，定位快，單獨匹配，確保接收效果。GPS模塊采用美國Motorola公司的M12模塊，可以最大同時追蹤20顆GPS衛星，使得在惡劣的天氣環境和高速運動中能夠有最佳的接收信號。

（2）定位數據的傳輸

GPS定位數據經過單片機atmega128重新編碼處理以后通過調車用的ZTD-DS對講機的數字信道發送出去，接收端也采用同樣的ZTD-DS對講機接收數據，接收后的數據再經過單片機atmega128做解碼處理。

（3）軟件開發

軟件開發分為三部分：

①GPS數據采集、加工、傳輸部分

GPS模塊輸出衛星定位數據，由單片機atmega128通過串口與GPS模塊通信，將GPS定位數據暫存到單片機內部的RAM中，同時單片機atmega128將GPS數據解碼，將需要的數據再添加上使用者所屬數據信息疊加后進行編碼處理，編碼格式采用PACKET12，單片機通過另一串口與調車用的ZTD-DS對講機進行通信，控制ZTD-DS對講機在空閑時傳遞GPS定位數據。

②下位機軟件

接收方同樣采用對講機接收，對講機將接收到的GPS數據通過串口與單片機atmega128進行通信，由atmega128將數據解碼，輸出TTL格式信號，由PL2203芯片將TTL格式信號轉換成USB信號，通過USB接口輸入到阜陽北站安全生產指揮中心設立的服務器進行電子地圖顯示。

③上位機軟件

上位機軟件主用用于地圖處理等，此次不開發鐵路專用地圖，而用百度公共地圖服務器。

（4）利用數字調車電臺間隙發送數據

為了保證不影響調車對講機的原有功能，必須利用調車對講機通信間隙來傳遞GPS定位數據。為此，系統需要實時檢測調車對講機的BUSY信號狀態，以便判斷信道是否有其他人員在使用。

（5）設立無線電中繼臺

因為對講機的通信距離最遠只有3-5公里，為了保證調車機到阜南站貨場調車作業時（傳輸距離大于60公里），能夠將數據信號傳遞到阜陽北站安全生產指揮中心，需要設立無線電中繼臺一座，進行數據中轉。

3.2 系統的技術創新點

（1）不需要占用網絡資源，利用ZTD-DS對講機的數據傳輸功能將 “GPS定位儀”采集到的經度、維度、高度、速度、時間等信息經過重新編碼處理后傳遞出去。

（2）“GPS衛星定位儀”設計成可拆卸式，可以直接外掛在調車用ZTD-DS對講機的側面，將“GPS定位儀”和ZTD-DS對講機結合在一起。

（3）利用對講機的電源給“GPS定位儀”供電，同時不需要再給“GPS定位儀”單獨進行充電，且“GPS定位儀”不需要設開關機鍵，只要調車員打開ZTD-DS對講機，“GPS定位儀”就開始工作。

4 結束語

本系統運用GPS定位技術，將位置信息和在線地圖進行有機結合，可以隨時隨地觀察到那些對安全生產有重大責任人員的動態位置信息，從他們運動軌跡判斷其工作是否合規，發現問題及時糾正，對防止事故的發生起到積極有效的作用。

參考文獻：

[1]鐵道部運輸局. 關于加強編組站運輸生產分析工作的通知， 運調技術電[2007]1778號， 2007.

[2]上海鐵路局運輸處.關于加強編組站、主要區段站運輸生產分析工作的通知， 運車函[2007]36號， 2007.

[3]周望梅，張樸烜. 編組站自動化的研究與實現[J]. 鐵路計算機應用， 2002，11（7）.

作者單位：中國鐵路上海局集團有限公司阜陽北站