ZPW—2000G轨道电路监测子系统的监测数据处理

谭爱青

【摘 要】ZPW-2000G监测子系统实现了对每个轨道区段重要电气参数的采集和计算，按照与微机监测站机通信协议，将所有区段参数统一由采集处理器将数据组包后通过以太网接口传输给微机监测站机。为了使监测数据达到稳定可靠的应用效果，需要采取针对过渡过程的监测数据冗余过滤的技术手段。铁路电务部门可以通过微机监测网络查询到管辖区内每个轨道区段的工作状态和电气参数。

【Abstract】ZPW-2000G monitoring subsystem realizes the collection and calculation of electrical parameters for each section of the track， according to machine communication protocol and microcomputer monitoring station， all processors will be unified by the section parameters acquisition data packets after transmission to the PC through the Ethernet interface monitoring station. In order to make the monitoring data achieve stable and reliable application effect， we need to take the redundant monitoring data filtering technology for the transition process. Railway departments can query through the network to the computer monitoring within the jurisdiction of each track section of the working state and the electrical parameters.

【关键词】ZPW-2000G；监测子系统；冗余过滤

【Keywords】ZPW-2000G； monitoring subsystem； redundancy filtering

【中圖分类号】U284.2 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）06-0151-02

1 概述

采集和计算，采集处理器负责向所有采集终端发送监测命令帧及收集所有采集终端的监测数据，按照与微机监测站机通信协议将所有区段的参数统一由采集处理器将数据组包后通过以太网或RS422串行接口传输给微机监测站机[1]。将站场管辖的全部ZPW-2000G轨道区段的电气参数值（包含模拟量和开关量）进行采集计算，采用冗余过滤的数据处理措施保证监测数据的稳定性和可靠性，并定时向微机监测站机发送全部轨道区段的参数值，铁路电务部门可以通过微机监测网络查询到管辖区内每个轨道区段的工作状态和电气参数。

ZPW-2000G电码化系统的采集终端有采集发送检测器，能够采集并计算出两台发送器的功出电压、功出电流、载频频率、低频频率，还有发送报警继电器状态、发送电源等开关量值。

ZPW-2000G轨道电路系统的采集终端有衰耗器、分线盘采集器，能够采集并计算出发送器功出电压、功出电流、载频频率、低频频率，受端轨入/轨出的主轨/小轨信号的电压、载频、低频信号，送端电缆侧电压、电流、载频、低频，受端电缆侧主轨/小轨电压、载频、低频，开关量有发送报警继电器、发送电源、接收电源、接收报警、轨道继电器状态、小轨状态、小轨检查条件、正向/反向复示等。

当轨道区段状态发生变化时，例如代表行车许可的低频信号发生变化、轨道区段占用或出清等，采集终端的采集和计算包含了变化时的过渡过程数据，有很高的概率会出现异常过渡数据，但很快会在大约1至2秒时间之后，就又能得到稳定和可靠的监测数据。由此，短时间过渡过程中的异常监测数据属干扰监测数据，理应进行滤除，以保证监测数据的稳定可靠性。

2 轨道区段参数值采集和计算

采用离变压的方式进行处理，前置分压采样电阻选用高精度宽温参数指标[2]，以此保证监测数据的测量精度和一致性要求。

DSP根据移频信号的特征，电压计算采用时域的均方根算法，使用连续4096点或8192点采样数据计算实时电压，实时性好，计算精度高。频率计算采用缩放ZFFT算法，首先对连续采样的4096点数据（0.5s）进行FFT计算，然后再从四种基准载频范围内，找出能量最大的频点，取左右各64点，进行IFFT逆计算，再补零扩充至4096点进行FFT计算，最后根据能量值找出五根峰值即中心峰、左右对称的一次侧峰及二次侧峰；中心峰对应的频点为载频频率值，中心峰与一次侧峰间或同侧一次侧峰与二次侧峰间的间隔即为低频频率值。

开关量的采集均通过光耦隔离器进行采样隔离，以保证监测功能对主设备功能的影响降至最低[3]。采集到的“0或1”高低电平表征相关继电器的吸落、直流电源的有无。

①采集发送检测器采集和计算。采集发送检测器需要对模拟量和开关量分别进行采集和计算，模拟量有发送器的功出电压、功出电流、载频频率、低频频率；开关量有发送报警继电器状态、发送电源。电压计算采用时域的均方根算法，频率计算采用缩放ZFFT算法，开关量采集通过光耦隔离器实现隔离采样。② 衰耗器采集和计算。需要采集和计算的模拟量有发送器功出电压、功出电流、载频频率、低频频率，受端轨入/轨出的主轨/小轨信号的电压、载频、低频信号；开关量有发送报警继电器、发送电源、接收电源、接收报警、轨道继电器状态、小轨状态、小轨检查条件、正向/反向复示等。电压计算采用时域的均方根算法，频率计算采用缩放ZFFT算法，开关量采集通过光耦隔离器实现隔离采样。③ 分线盘采集器采集和计算。需要采集和计算的模拟量有送端电缆侧电压、电流、载频、低频，受端电缆侧主轨/小轨电压、载频、低频[4]。电压计算采用时域的均方根算法，频率计算采用缩放ZFFT算法。

3 监测数据的冗余过滤处理

对于轨道区段状态发生变化的过程中产生的过渡性监测数据，属干扰类监测数据，理应进行滤除，以保证监测数据的稳定性和可靠性。

只有采集终端处理器每周期运行结果的实时计算数据持续2s时间均超出历史数据的允许偏差范围，才认为信号确实发生了变化，此时才将历史数据更新为实时计算数据，同时有效监测数据更新为实时计算数据。如果在允许偏差范围之内，不更新历史数据，只更新有效监测数据为实时计算数据。采集终端只向采集处理器发送有效监测数据。

经过上述处理，达到了冗余过滤过渡过程中产生的监测干扰数据，提高了监测数据的稳定性和可靠性。

4 数据通信处理机制

①采集处理器与微机监测站机。上电启动时，站机发起请求通信帧，如果通信连接正常，则采集处理器回复通信应答允许帧，由此建立通信连接。站机定时3s向采集处理器发送心跳帧，监控通信连接状态，同时，向采集处理器发送的数据帧里含有系统时间，采集处理器可根据此系统时间数据设计为定点校时[5]。采集处理器每隔250ms向站机发送一次全部电码化和轨道电路区段监测参数值。②采集处理器与采集终端。采集处理器通过CAN总线通信，采用轮询机制逐个访问采集终端，在1s时间周期内将所有采集终端轮询一遍[6]。采集终端只有在接收到轮询命令之后，才启动CAN数据发送模块，将采集数据通过CAN总线通信发送给采集处理器。CAN总线通信设计为250Kbps的波特率。

5 结语

ZPW-2000G监测子系统为ZPW-2000G电码化和无绝缘移频自动闭塞轨道电路的专用配套轨道区段参数值的监测系统，实现了对每个轨道区段重要电气参数的采集和计算，按照与微机监测站机通信协议将所有区段的参数统一由采集处理器将数据组包后，通过以太网接口或RS422串行接口传输给微机监测站机[7]。在轨道区段状态发生变化的过程中，经采集和计算后的监测数据出现过渡性异常数据的概率很高，之后又恢复正常，为了使监测数据达到稳定可靠的应用效果，需要采取针对过渡过程的监测数据冗余过滤技术手段，完成了将站场管辖的全部ZPW-2000G轨道区段的电气参数值（包含模拟量和开关量）进行采集计算，采用冗余过滤的数据处理措施保证监测数据的稳定性和可靠性，并定时向微机监测站机发送全部轨道区段的参数值，以便电务部门通过微机监测网络远程查询到每个站场的每个轨道区段的电气参数值。

【参考文献】

【1】孙志忠，于树永.ZPW-2000A监测子系统[J].铁道通信信号，2008（11）：10-11 .

【2】刘云珍.淺议微机监测常见问题的处理方法[J]. 铁道通信信号，

2008（08）： 45-47.

【3】朱淑红.UM-71和ZPW-2000A轨道电路的应用比较[J].铁道通信信号，2008（07）：109-110.

【4】黄滨昕.浅谈TJWX-2000型微机监测系统的稳定性[J].甘肃科技纵横，2008（02） ：145-147.

【5】蒋国旗，王文仲. 微机监测系统的升级改造[J]. 铁道通信信号，2008（03）：1-3.

【6】曾丽芬，莫振栋.ZPW-2000A型自动闭塞实验系统的设计与实现[J]. 大众科技，2008（01）：6-9.

【7】尹路，于晓泉.ZPW-2000A监测采集数据在微机监测系统处理应用的探讨[J].铁路通信信号工程技术，2007（06）： 17-19.