淺談通信接口技術在軌道交通信號微機監測系統中的應用

李國政

(呼和浩特市機械工程職業技術學校，內蒙古 呼和浩特 010051)

隨著軌道列車運行時速不斷提升，我國軌道交通發展技術已經朝著網絡化、自動化、數字化的方向發展。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控、設備診斷與維護、供生產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、以太網技術，使其成為整個軌道交通信號微機監測系統復雜數據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年由美國電子工業協會(EIA)聯合貝爾系統、調制解調器廠家及計算機終端生產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據處理。現RS-232采用DB-9方式進行連接，通過3條數據傳輸線進行全雙工通信，其中針腳的定義，2為RXD接收數據，3為TXD發送數據，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。在軌道交通微機監測系統中，以CASCO的CSM系統為例，其用于處理采集模塊數據的通信分機使用RS-232口進行總分機各端口參數的配置，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是一個定義平衡數字多點系統中的驅動器和接收器的電氣特性標準。現RS-485也采用DB-9方式進行連接，通過屏蔽雙絞線的2條數據傳輸線進行半雙工通信，其中針腳的定義，1為RXD接收數據，2為TXD發送數據，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個節點。在軌道交通微機監測系統中各信號設備數據的采集，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。在軌道交通微機監測系統中，采用RS-485方式進行采集的設備有外電網、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據傳輸。

RS-422采用DB-9方式進行連接，通過4條數據傳輸線進行全雙工通信，其中針腳的定義，一端1為TXD發送數據+，2為TXD發送數據-，3為RXD接收數據+，4為RXD接收數據-；另一端1為RXD接收數據-，2為RXD接收數據+，3為TXD發送數據-，4為TXD發送數據+。在軌道交通微機監測系統中，集中監測主機通過RS-422通信接口方式與微機聯鎖系統維護機、TDCS系統、智能燈絲報警系統進行連接。

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議。現場總線技術被譽為自動化領域的計算機局域網。它是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。現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條數據傳輸線進行通信，其中針腳的定義，2為CAN高，7為CAN低。在軌道交通微機監測系統中，集中監測主機通過CAN總線通信接口方式與信號監測系統綜合采集層、軌道采集層、道岔開關量采集層、環境監測采集層進行連接并通信。在軌道交通微機監測系統中采用CAN總線技術有較強的數據通信實時性，并有較高的可靠性。

3 以太網技術

以太網是采用計算機、交換機、路由器等設備進行組網形成的局域網技術，其在軌道交通微機監測系統組網中是應用最普遍的局域網技術。現微機監測系統以太網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條數據傳輸線進行全雙工通信，在網絡連接中，對于設備與設備間采用平行網線的連接方式，即兩端為：橙白-1，橙-2，綠白-3，藍-4，藍白-5，綠-6，棕白-7，棕-8。在軌道交通微機監測系統中，集中監測主機通過以太網技術與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。

在局域網網絡中，經常會遇到網絡丟包、網絡中斷等情況，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場亟待解決的。為此，學習基本的DOS常用網絡命令，在軌道交通微機監測網絡系統的施工與維護中可發揮重要的作用。常用的DOS網絡命令有：①ping命令，可測試以太網的物理網絡連接狀態與丟包情況；②ipconfig命令，可查看使用網卡的IP地址、子網掩碼和缺省網關值的設置情況；③tracert命令，可跟蹤網絡連接情況。

4 通信接口技術在軌道交通信號微機監測系統中的應用

軌道交通信號微機監測系統對信號機械室內信號設備的開關量、模擬量進行著實時監控，通過計算機的實時處理與存儲，能夠實現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，實現了信號設備維護管理的自動化與現代化，并朝著智能化的方向逐步發展。在車站的信號機械室機房內，軌道交通信號微機監測系統由計算機、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卡可實現計算機主機與各采集分機的CAN數據通信，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的數據通信，其中列控系統的數據傳輸采用RS-422接口、CTC系統的數據傳輸采用RS-422接口、列車信號機燈絲報警的數據傳輸采用RS-422接口、微機聯鎖系統的數據傳輸采用RS-422接口、智能電源屏系統的數據傳輸采用RS-485接口，每塊摩莎卡可實現4個RS-485或RS-422接口的設置，若車站接口較多，可插接2塊摩莎卡進行數據通信。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據采集，實現了信號設備外電網電壓、電流、頻率、相位角的數據采集，實現了25Hz軌道電路的電壓、相位角的數據采集，實現了轉轍機動作功率曲線的數據采集，實現了移頻接收設備、發送設備的頻率等信息的采集。

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

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場亟待解決的。為此，在計算機操作軟件界面，經常在進行調閱分析時需時常單擊右鍵查看通信狀態，在調出的通信狀態窗口可查看到CAN分機通信狀態、通信接口分機中各模塊連接狀態、串口通信狀態、站內系統通信狀態。在通信狀態圖中，當設備發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測系統將信號系統中的道岔、軌道電路、信號機、電源屏、微機聯鎖系統、列控系統、ZPW2000系統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起著至關重要的作用。對于軌道交通信號微機監測維護人員來說，只有將網絡、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揮重要作用。隨著現代技術的不斷發展，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展中。