AEI-W2型車號自動識別系統在貴冶鐵路的應用

曾 友

（江西銅業集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

以往貴冶鐵路編組站車號的抄錄和匯總全部是通過口念、手抄的傳統人工方式進行。錯漏多、工作效率低、勞動強度大，由于漏抄或錯抄車號信息，在后續作業環節中如不通過裝卸車現場作業人員對現車核對或在調車作業中調車員根據調車作業計劃發現摘掛車數量或開口車號有誤時，很難發現車號信息漏抄或已錯抄的事實，且此時原進廠的成組列車已被經過了多次解體和編組，導致整個站場的實際站存情況與系統中數據對應情況全部打亂，造成了排查困難，以往發生這種情況時，為保證站存現車與系統數據的一一對應，需中斷站場的所有調車作業并安排多人到各股道對所有現車信息進行一一檢查和重新調整，占用大量時間、人力、物力和財力，嚴重影響后續貨運組織編排。為了解決這種不利局面，貴冶編組站根據自身作業實際在交接場南頭聯2線和北頭聯1線各安置一套AEI-W2型車號自動識別系統［1］；對進入貴冶交接場自備車、貨車車輛的車號、標識、屬性和位置信息等進行準確地識別后借助地面解析軟件、網絡傳輸及系統數據接口軟件將相關信息采集進貴冶智能工廠應用系統的鐵路物流信息子系統，并通過行車調度計劃等執行情況自動跟蹤車輛的停留時間與去向。

2 貴冶鐵路車號識別系統的工作原理

當運行的機車車輛經過貴冶鐵路交接場南頭聯2線或北頭聯1時，地面天線感應到車輛傳感器［2］，AEI-W2型車號自動識別系統的開機磁鋼傳感器可捕捉到車輛接近的信號，開機磁鋼通過信號電纜向裝置AEI-W2和車輛信息地面天線發出開機信號，讀出裝置AEI-W2開始工作，信號地面天線隨即發出微波信號。當車輛通過地面天線及鋼軌邊磁鋼裝置，車輛信息地面天線發射的微波信號，安裝在機車、車輛底部的電子車輛標簽中的車輛信息讀取出來，然后通過微波反射回信息地面天線，同時，磁鋼對地面讀出裝置內的開、關門磁鋼產生的信號進行處理之后，完成對機車車輛編號、機車車輛類型等信息的自動識別。信息地面天線通過射頻電纜把機車、車輛信息編碼傳送給地面裝置AEI-W2，AEI-W2經過調制和編碼解碼等技術處理后，車輛的電子標簽的中標識信息共含有：企業屬性、車種、車型、車號、換長、制造廠、制造年月［3］、行車方向、車輛總數等車輛信息解析出來形成過車報文，最后計算機通過內部局域網把過車報文傳輸給CPS如圖1。

圖1 貴冶鐵路南北頭車號識別系統安裝示意圖

CPS將接收到的通過信息地面AEI-W2整組車輛數據信息進行進一步處理后，通過內部局域網自動上傳車輛屬性碼、車種、車型、車號、換長、制造廠、制造年月、行車方向、車輛總數等數據信息識別自動上傳至貴冶鐵運智能調度子系統。首先通過鐵運智能調度子系統中的車號識別管理菜單查找該組車輛，然后對鐵運智能調度子系統中對應的進廠車輛接入時間、接入股道信息等補充完整后，再點擊確認進廠，把該組車輛的車序、車號、車種信息傳送至貴冶智能工廠應用系統中的鐵運調度管理系統，系統根據車號自動檢索來料預告信息中對應的預告車號進行自動匹配并將預告信息中的發站、物料品名、批次號、供應商等信息自動載入形成該車輛的完整信息，最終實現了貴冶鐵運智能調度子系統和貴冶智能工廠應用系統中的鐵運調度管理系統的現車數據同步。

3 AEI-W2型車號地面識別設備的功能及特點

3.1 AEI-W2型車號地面識別設備的功能

AEI-W2型車號地面識別設備是在充分分析了車號地面識別設備貴冶鐵路應用的特殊需求，并總結既有車號地面識別設備的長處和不足基礎上，引用了成熟的車號自動識別技術，專門為貴冶專用鐵路使用場合設計的新一代廠段型AEI2，該廠段型AEI2大大的提升了對進入貴冶交接場車輛行車方向判別的準確性及列車進出廠管理的及時性。

3.2 AEI-W2型車號地面識別設備的特點

（1）杰出的設計理念。

標準化通用型設計，滿足現場實際使用場合多樣性的需求。采用32位 RISC PowerPC處理器硬件平臺和RTOS嵌入式軟件平臺，保證系統的性能和可靠性。靈活的模塊化配置能力，各模塊采用標準化設計，對外接口一致，在滿足用戶不同需求的同時，顯著減少零部件庫存，減少維護成本。

（2）完備的遠程交互能力。

具備遠程檢控操控功能，可在貴冶信號樓機房服務器PC3通過網絡遠程實現設備的參數設置、狀態監控、軟件升級、數據下載等功能，用戶足不出戶即可“一切盡在掌握”。

（3）優秀的實時處理能力。

實時準確判斷單個車輛的行車方向，實時分析車輛進入交接場細節，正確形成出、入廠車輛標簽報文信息，并確保及時傳送給貴冶鐵運智能調度子系統集中管理服務器PC3中。

（4）可靠的自我診斷能力。

完備的設備自檢測及異常報告機制。設備對天線參數（包括駐波比、功率、頻率）、磁鋼、內部狀態及與集中計算機通信狀態進行檢測，及時報告及指示異常情況，方便設備檢修及維護等。

（5）過車及狀態日志的存儲能力。

具有超大容量的存儲能力，日志掉電不丟失，對過車報文、操作及狀態進行記錄，方便故障定位及維護。

（6）優異的快速維護能力。

采用標準插卡式機架結構，無需打開機箱即可更換板卡，在接車間隙即可完成維護。

（7）強大的環境適應能力。

設備嚴格按照相關標準進行設計和制造，其采用的技術和部件在鐵路現場經過了多年的考核運行，適應各種氣候條件及惡劣的電磁干擾環境。采用露天型設計，地面設備無需專門機房，軌邊箱安裝在軌邊，并采用多機集中管理的方式，極大地降低了工程造價及施工難度。

4 AEI-W2型組成與工作原理

4.1 AEI-W2型車號地面識別組成

主機由機箱、微波單元、主控單元、磁鋼單元、接口單元、電源檢測單元、解碼單元、網絡單元和串口單元等幾部分組成。

4.2 AEI-W2工作原理

標簽接收原理如下：設備收到信號打開RF模塊的射頻［4］信號輸出，通過天線照射安裝在車底的標簽，標簽向天線發送經射頻調制的數據，天線接收到該數據， 經過RF模塊解調，送到解碼單元解碼后傳到主控單元，主控單元對該數據進行檢查、糾錯和記錄。最后主控單元通過通信單元將標簽數據發送給標簽數據處理設備進行處理。

（1）前面板布局說明。

貴冶車號地面識別設備前面板設備狀態如表1，前面板指示燈含義如表2。

表1 前面板設備狀態

表2 前面板指示燈含義

（2）后面板布局說明。

貴冶車號地面識別設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、解碼單元、網絡單元和串口單元，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）后面板功能單元說明。

①微波單元。

微波單元與射頻天線連接，當有列車經過時，打開功放開關，輻射微波信號， 并接收標簽返回的信息，解調后送到基帶部分解碼。默認情況下，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型車號地面識別設備的處理核心，負責車號識別和計軸判輛等， 并處理與管理計算機之間的通信協議。

③磁鋼單元。

磁鋼單元具備了對有源磁鋼和無源磁鋼信號的接收處理能力。AEI-W2可接四路有源磁鋼或四路無源磁鋼。

④接口單元。

接口板主要完成LED指示驅動、微波檢測數據的接收與處理、與控制電路的接口等功能。

⑤電源檢測單元。

電源檢測單元的功能是檢測系統各板卡所用電源的電壓值，描述電源電壓穩定程度及其跳變幅度，為用戶提供監控系統電源工作情況的基本依據。

⑥解碼單元。

解碼單元使用可編程邏輯器件設計解碼邏輯電路，可以對RF單元解調后輸出的采用FSK或FM0編碼方式編碼的基帶數據信號進行解碼，并將解碼后的數據通過總線接口，輸出給主控系統。

⑦網絡單元。

網絡單元為設備的通信單元，實現廠段車號設備與外部網絡間的正常通信。通過網絡，后臺計算機可以訪問設備，實現對設備的遠程監控、設置、程序升級更新等功能。

⑧串口單元。

串口單元為設備的通信單元，實現貴冶鐵路車號設備與外部設備的串口通訊。其中，SET端口為調試用串口，可使用配套的直連串口線連接貴冶鐵路車號設備和信號樓后臺服務器，實現對設備的監控、設置、程序升級等功能；COM口為通信串口，使用該串口經電話線Modem與集中管理計算機通信時，需專用的Modem線纜。

5 AEI-W2安裝

（1）安裝布局。

車號設備標準配置包括兩個天線、四個有源磁鋼，其系統安裝布局示意圖如圖2。

圖2 AEI-W2型系統安裝布局示意圖

（2）射頻電纜的布線要求。

①天線與AEI-W2型車號設備之間的電纜長度應小于25m，特殊地點最長不超過30m。如遇特殊情況應根據規范，計算射頻線纜損耗，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段，如不滿足也應選取曲線半徑不小于300m的區段。

②射頻天線安裝在兩個開機磁鋼區間的中間位置，應避開鋼軌接頭、道岔、其它具有輻射的設備，盡量安裝在一節鋼軌的中部，天線距鋼軌接頭的最近距離應大于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盡量避開不利的地理位置，防止設備遭受雷擊、洪水、塌方、凍害等自然災害的破壞。

（4）磁鋼的安裝。

磁鋼的安裝應遵循以下要求（以50Kg/m軌為例）：

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

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

③磁鋼對中心距280mm±2mm。

（5）室外軌邊箱安裝。

鋪設好電源線、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的施工，并連接好上述電纜。

（6）配線。

設備配線主要集中在主機箱的后面板上，主機箱的后面板，其配線分述如下：

室內安裝時設備安裝到機架上，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 常見故障分析及處理方法

（1）系統開機無電指示流程圖如圖3。

圖3 系統開機無電指示流程圖

（2）丟失車號流程圖如圖4。

圖4 丟失車號流程圖

（3）設備判別車輛數與實際過車不符。

① 部分漏車。

如果所漏車輛是起始部分，估計為開機磁鋼失效，請檢查1號和4號開機磁鋼。如果所漏車輛是中間部分，估計為計軸判輛磁鋼失效，請檢查2號和3號磁鋼。

② 部分多車。

磁鋼及磁鋼單元收到干擾信號，檢查開關門數與實際過車軸數，檢查整機接地和磁鋼屏蔽層接地，排除干擾源。

7 應用效果

貴冶專用鐵路AEI-W2型車號自動識別系統的應用，通過車號系統自動識別車輛信息的方式替代了貴冶鐵路編組站建站以來需安排專職車號員到作業現場通過口念筆記的抄錄方式，把車號員從繁重的人工抄錄車號、錄入車號、人工識別和核對車號中解放出來，減少了職工的勞動強度，合理規劃了勞動資源。車號自動識別系統的應用進一步提升了鐵路車輛車號信息數據錄入的準確性、實時性和連慣性，可有效杜絕和預防因鐵路車號錯漏等因素而導致的鐵路貨運事故發生，提高了貴冶鐵路編組站運輸生產組織、調度指揮、車輛管理［5］的工作效率，達到了調度作業車號信息現代化管理的目的［6］。