计轴绘图及监测的仿真研究

范 婷，杨 扬

（西南交通大学 信息科学与技术学院，成都 610031）

计轴绘图及监测的仿真研究

范 婷，杨 扬

（西南交通大学 信息科学与技术学院，成都 610031）

计轴可以代替轨道电路检测区段空闲/占用；解决站内白光带/红光带，区间红光带；站内、区间分路不良等功能，计轴监测系统是实时监测，随时掌握轨道空闲/占用状态，提高运输效率。本文遵循面向对象的软件工程的思想和方法，基于可视化软件平台MFC编写，开发出软件，通过模拟监测并记录计轴设备的主要运行状态，能够模拟实现对计轴设备的实时监控。

计轴；监测系统；站场绘制区段；传感器

计轴又称微机计轴，是铁路两端车站大的装设设备，利用安装在钢轨的闭环传感器监督列车车轮对经过数，经过设在室内的微机系统与门检测后将本站的轮对数，经过设在室内的微机系统与门检测后将本站的轮对数利用半自动设备发送至对方站，列车到达对方站后，对方站收到轮对数与发车站的相同时自动开通区间，换言之，是一种能检测通过车轮的铁路信号设备，它能够取代许多的普通轨道电路[1]。

现有的计轴设备主要计轴系统可有效的用于解决站内轨道电路“压不死”、“异常红光带”、分路不良等故障；也可用于半自动闭塞区间，以实现站间闭塞自动化，提高区间行车效率，保证列车在区间内的安全运行[2]。但传统的计轴设备的运行状态不能很形象地进行显示，这就给计轴设备的维护与故障处理造成了一定困难，延长了处理故障时间。因此，开发了计轴绘图及监测仿真系统。系统将绘图软件、传感器、总线、计算机网络通信融为一体，通过绘制站行图，进行形象的监测显示，方便日常维护，同时帮助维护人员快速分析故障及定位，缩短故障处理时间，保证计轴设备的安全稳定运行。

1 系统设计

1.1 开发原理及目的

计数头（或称检测点）安装在轨道区段的每一个端点。同时每个区段有一个由计算机实现的，与区段各端检测点相关的电子计数器。一个检测点有两个独立的传感器组成，检测点借助于每个传感器被经过的次序能检测列车运行方向。当每个轮对驶过轨道区段的始端检测点时该该区段的计数器递增。当列车经过同样的末端检测点时该区段的计数器递减。如果一个区段计数计算结果是零，轨道区段对后续的列车来说被认为是出清，即此区段为空闲[3]。不同于轨道电路，计轴不需要安装轨道绝缘，这避免了因为插入绝缘而锯断已焊接好的长轨。这些绝缘部位给钢轨带来薄弱环节，断轨经常发生在这些地点。并且许多轨道电路的故障都是由轨道绝缘引起的，计轴监测设备的应用解决了这个问题。

本计轴绘图及监测的仿真系统软件适用于JZGD-1、JZ1-H型计轴设备，满足了站内、区间一体化要求，对计轴设备的工作状态进行实时监测，故障时给出报警，同时为故障诊断提供有效的分析数据，缩短故障处理的时间，提高计轴系统的可用性[4]。

1.2 系统总体框架设计

根据计轴绘图及监测的仿真系统开发目的与设计需要，遵循面向对象软件工程的思想，采用统一建模语言，详细描述计轴绘图及监测的仿真系统分析和设计过程。系统包含的所有模块以及模块间的相互关系构成了计轴绘图及监测的仿真系统的总体框架，计轴系统总体框架[5]如图1所示。

图1 系统总体框架

（1）站场图绘制软件。此软件可以绘制磁头传感器、绘制铁轨，对区段进行标示，以及设置区段的属性。

（2）磁头采集单元。磁头采集单元是对室外电子检测盒JCH所输出的频率及幅度进行实时监控，每个计轴频率传感器可以分别对2个计轴点的频率进行测量，本仿真系统使用串口调试工具模拟行车数据。

（3）开关量采集单元。开关量采集单元用于采集如计轴轨道条件、复位条件等，本仿真系统使用串口调试工具模拟。

（4）电压采集单元。交直流电压检测板卡，可测量输入的直流电压或交流电压，本仿真系统使用串口调试工具模拟。

（5）多串口扩展卡。利用虚拟串口代替。

（6）主机单元。完成和系统各个模块的通讯，数据采集，保存，显示，故障诊断。

（7）显示器。给出计轴绘图及监测的仿真系统相关操作的图形。

1.3 系统特点

（1）实用性较强。系统采用模块化、网络化结构，采用虚拟串口调试工具写入数据，数据量丰富，能适应不同的站场，不同行车方式的要求，并可分散或集中放置。

（2）功能全面。计轴绘图及监测的仿真系统功能全面，该系统集计轴站场绘图，信号处理软件为一起，传统的系统站场绘制和信号处理软件是分开的，不便于设计人员的一体化操作[6]。

（3）直观性。过去系统都是用一些指示灯来进行显示，现在利用虚拟方式进行检测，便于用户的观察。

（4）界面美观、操作简捷。良好的用户菜单，操作人员可以根据需要自行修改站场。

2 系统工作的流程

2.1 根据实际情况绘制站场图

设计人员可以根据实际需要绘制站场图形，站场图形直观，便于修改。站场绘制图形如图2所示（圆形代表传感器）。

图2 站场图的绘制图标

2.2 配置传感器属性

绘制好站场图形后，需要对站场中的传感器进行属性配置，此项功能的实现是通过对实际传感器的模拟，需要配置以下属性：

（1）传感器的ID，此项程序中会自动添加。

（2）相对应的串口，这里串口是用于将外界实际传感器数据传送给模拟传感器，一个传感器将铁轨分成了左面轨与右面轨，使用贴代码的形式给出。如图3所示。

2.3 规则的配置

将串口来的数据进行正确的表示为轴的信息，建立了规则类，规则类能通过配置来对串口来的数据进行判别是不是轴信息；是增加轴数，还是减少轴数，如图4所示。

图3 传感器属性配置图

图4 规则配置图

2.4 启动监测

以两股道的站场图为例，列车从左向右运行，首先进入区段1 ，在进入区段2，此时比较区段1和区段2的轴数，区段1的轴数减少，区段2的轴数增加，如图5所示。

图5 系统界面图

3 结束语

随着铁路运输压力的增加，如何提高运输效率并且能保证行车安全是当前亟需解决的问题。站内轨道电路分路不良、半自动闭塞区段成为制约提高运输效率、行车安全的瓶颈。采用计轴系统作为区间空闲状态的检查手段，并通过增加有关结合电路，即可实现自动站间闭塞系统，对保障行车安全、提高运输能力起到了重要的作用。特别是随着提速向半自动区段的延伸，增加计轴区间检查设备更为迫切。

本仿真系统通过获取模拟的串口信号，按照设定的含义，对接收的信号进行相应的处理。当处理完磁头串口发送来信号，则可以判断传感器左面/右面的铁轨所属的区段的轴数应该增加还是减少，将其发送给相应的区段，使相应的区段进行轴数的增减。当轴数从有轴变为无轴时，告诉属于本区段的所有铁轨区段空闲。当轴数从0变为有轴时，告诉属于本区段的所有铁轨区段占用。在无论区段从空闲到占用还是从占用到空闲，所属区段的模拟继电器都要动作（用箭头来表示，当继电器落下时，向下箭头亮起，相反向上箭头亮起）。使用可视化软件平台MFC编写,利用面向对象的方法为用户创造出良好的人机界面，满足了铁路对计轴绘图及监测的仿真系统的需求，提供的仿真过程与现场运行相近。

[1] 成都铁路通信设备工厂.计轴设备维护手册[Z]. 2009.

[2] 何朴珈.应用计轴技术解决轨道电路分路不良问题[J].铁道运营技术，2009（1）：15.

[3] 中华人民共和国铁道部.TB 2296-2011计轴通用技术条件[S]. 2011.

[4] 周桂强. 站间计轴设备在线监测系统[J]. 铁道通信信号，2012（10）.

[5] 张景奇. 电路仿真中的元件建模方法研究[D]. 武汉：华中科技大学，2006，6.

[6] EN 50238-3:05/2010Railway applications-Compatibility between rolling stock and train detection systems-Part 3: Compatibility with axle counters[S]. 2010.

责任编辑 徐侃春

Simulation on axle mapping and monitoring

FAN Ting, YANG Yang
( School of Information Science and Technology, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China )

Axle could replace the track circuit to detect section free / occupied, solve station white with / red zone, and red zone station interval, interval, poor shunting function. Axle Monitoring System was a realtime monitoring to master the track free / occupied state, improve transport eff i ciency at any time. The paper followed the idea and method based on object oriented software engineering. The software was developed based on visualization software platform MFC. The real-time monitoring to the axle could be simulated by simulated monitoring and recording the running state.

axle; monitoring system; drawing station section; sensor

U284.47∶TP39

A

1005-8451（2014）09-0015-03

2014-03-10

范 婷，在读硕士研究生；杨 扬，副教授。