TFDS-III系統設備構造及原理

閆威

摘要：通過本人多年以來從事TFDS系統檢修維護工作的經驗，總結出當下TFDS系統目前列檢作業過程中的實際應用。針對當前再用TFDS-III型設備的各個組成部分，進行介紹，并結合當前設備檢修以及故障處置方面的相關問題，提出相關個人見解。

關鍵詞：TFDS;維護;組成;原理

一、TFDS-III型系統總體組成原理

以目前本人所在湖東車輛段主要在用的哈爾濱科佳公司生產的TFDS-III型設備為模板，介紹系統組成原理。該系統主要室內和室外設備兩部分構成。室內設備由圖像信息采集工控機，車輛信息采集工控機，控制箱，車輪傳感器智能處理裝置，智能跟蹤裝置，信號防雷箱以及列檢服務器組成。室外設備有沉側箱系統，分線箱，車輪傳感器，車號天線組成。以下將對各部分組成及原理進行詳細介紹。

二、TFDS系統探測站設備功能及原理

1、車輛信息采集工控機

目前本段主要在用設備為科佳NI板卡型控制箱，主要通過NI板卡實現相關指令的下發以及車輛信息的綜合處理。下圖為NI板卡各個針腳主要定義及其相關功能。

NI板卡共68芯，在用針腳為1，2，43，45，37，38，39，40，4，8，其中，5v為供控制箱中NI板卡轉接板，圖中其余針腳為相應風，光，門以及相機觸發的信號。其中風，光，門控制均為輸入到控制箱內固態繼電器的電信號。其中采集到的車輪傳感器信號也是通過NI板卡傳輸到控制機中進行相關處理（圖中未說明）。

2、圖像信息采集工控機

圖像信息采集工控機中圖像采集軟件主要對當前相機的工作模式進行相關的設定以及日志記錄功能，通過軟件可以修改當前的相機曝光參數，增益。并通過相機識別配置軟件DALSA對相機IP，相機編號等相關參數進行配置，通過相關配置，相機進行對車體與底部進行拍攝。

3、控制箱

控制箱中主要負責相關磁鋼信號的接收，風，光，門，相機工作狀態供電，控制卡1，為NI板卡轉接板，其余7個為航空插頭相機接口1為提供7個相機觸發信號的來源，相機接口2為預留相機接口，目前未使用。磁鋼接口負責接收來自車輪傳感器智能處理裝置的磁鋼信號，通過NI板卡轉接板，將磁鋼信號送達車輛信息采集工控機進行處理。控制接口1中僅1，2針腳在用，負責下發來自NI板卡轉接板下達的光源觸發信號。電機輸出接口為側箱以及底箱電機24v工作電壓的輸出，由控制箱內24v開關電源供電，風機輸出接口為側箱底箱風機24v供電輸出，電源來自控制箱內24v開關電源;控制接口2為相機工作電壓15v供電，電源來自控制箱內15v開關電源，其中相機供電為常供電狀態，風機，電機由控制箱內固態繼電器控制強電的輸入狀態。下圖為控制箱中各個航空插頭有關針腳定義：

4、車輪傳感器智能處理裝置

車輪傳感器智能處理裝置主要負責將車輪傳感器接收到的信號，通過車輪傳感器內部放大整流電路實現將模擬信號轉換成工業計算機可識別的數字信號，方便控制機進行相關處理。車輪傳感器智能處理裝置內部電路簡化圖如下圖：

上圖中A點為磁鋼輸入信號點，B點為放大器輸出點，C點為門限電壓，波D點為翻轉電壓輸出，E點為微分電壓點，F點為脈沖整形電壓點，各點波形如下圖所示：

通過對F點電壓的監測，可以得到有掛列車通過時相關的車速，軸距，列車是否經過探測站，計算經過列車的數量，F點的電壓信號可以轉換成計算機可識別的二進制信息，供車輛信息采集工控機進行計算分析。

鐵路ZR新型車輪傳感器（簡稱ZR磁鋼）利用卡軌器安裝在鐵路鋼軌內側，通過磁性感應采集運行列車到達、車速、總軸數等重要數據。可根據需要單個或組合運用，方式靈活。列車通過ZR磁鋼時，車輪不與ZR磁鋼接觸即可產生適合于監控系統所需的信號電平。工作狀態不受鋼軌起伏或銹蝕的影響原理 。當車輛輪緣通過傳感器時，線圈產生相應的磁感應電勢，輸出給紅外線軸溫探測系統等系統，以供系統計軸、計輛、測速等。 結構 ZR磁鋼的磁體采用了一種"┻"形的單極雙回路磁體，這種單極雙回路磁體卡上鋼軌后，雙回路的磁場與鋼軌形成較好的交連，借助鋼軌的導磁效應，進一步增強了磁體的磁通效果。ZR磁鋼的線圈繞向與電力線產生的電磁場干擾、鋼軌回流及軌道電路產生的電磁場干擾相互平行，沒有形成切割，從根本上防止了此類干擾的產生; ZR磁鋼的線包采取特殊方式進行處理;磁鋼內部固化填充物采用相應的柔性配方設計，對固化材料進行真空去泡處理;內部防水填充物具有較好的散熱功能，使ZR磁鋼具有防潮、防油、耐污物、抗強烈沖擊振動的優異功能;適用于任何環境條件。

5、智能跟蹤裝置

智能跟蹤裝置主要由室外天線接收裝置，同軸電纜，室內車號主機構成。室外車號天線負責接收車號標簽，并通過同軸電纜傳輸到車號主機。天線的工作原理是發射天線發出微波信號，通過車號標簽的反射，通過同軸電纜與室內車號主機RF射頻模塊進行微波信號的傳輸。室內車號主機射頻裝置對微波信號進行調制，放大等處理后，傳輸到車號主機上對該信號處理的車號微波單元讀出卡，進行編碼，和數據處理。其中射頻接收模塊主要有射頻信號發射電路和射頻信號接收電路。射頻信號的發出是經過頻率合成器，功率分配器，前置功放單元，功放模塊，濾波器，環形器到達天線發射出去。信號接收電路通過天線收到的標簽反射信號，經環行器、功分器至雙平衡混頻器;發射電路中的本振信號經過功分器后，其中的一路經驅動放大器、90°功分器獲得相位差為90°的兩路本振信號，分別輸入兩路混頻器;標簽反射信號與本振信號經混頻器混頻后輸出的基帶數據信號，經低通濾波器、放大、數據整形電路，送數據解碼電路。

6、列檢雙機熱備服務器

列檢服務器采用雙機服務器配置，通過故障轉移群集提供服務，如果一臺服務器變為不可用，則另一臺服務器自動接管發生故障的服務器并繼續處理任務。 群集中的每臺服務器在群集中至少有一臺其他服務器確定為其備用服務器。集合的服務器（被稱之為節點）通過電纜或軟件連接在一起。如果其中的一個節點出現了故障，則通過被稱作故障轉移的流程，使集群中的另一個節點接替故障節點的任務，確保對服務造成的影響最低。故障轉移集群通常為需要為關鍵的服務應用提高可用性的IT人員所采用。在Windows Server 2008中，對于故障轉移群集的改進目的是為了簡化集群，使他們更安全，更穩定。目前湖東車輛段在用服務器系統為Windows Server 2003和Windows Server 2008兩種服務器操作系統。服務器中安裝了Oracle數據庫，本地服務器接車軟件以及向集中平臺傳車的程序，報文上傳程序，共享磁盤，群集各個IP設置等，TFDS3Web應用程序，數據庫負責對接收的車輛信息進行相關操作，以及通過數據庫存儲過程實現觸發等操作。共享磁盤為探測站各個采集機提供磁盤共享服務，實現采集的圖片直接通過共享方式傳輸到列檢服務器中。

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