铁路车号自动录入系统改进

李乃刚

（天津天铁冶金集团有限公司运输部，河北056404）

0 引言

铁路运输在我公司原燃料进厂、成品外发等生产环节中具有非常重要的地位，而出、入厂车辆的解编、调度、编组、外发，其作业效率对提高运力、压缩车辆停时费用有着直接影响。对每节铁路车辆车号的识别和区分是作业得以进行的基础，以往我们都是由专职车号员对入厂车辆按顺序进行车号的现场抄写和微机录入，存在作业效率低、准确率低、劳动强度大等缺点。为此，我们引进了先进RFID 技术实现的车辆车号自动录入系统。实时传输使作业效率和准确率得到了明显提高。但是由于我公司地理环境的复杂性以及冶金生产企业的特殊性，该系统在稳定性、可靠性等方面逐渐显露出一些缺陷，越来越难以适应当前日益规范、严格的铁路运输要求，因此，需要对原系统进行开发和改进，使其更好的适应我公司实际，进一步提高运输效率和降低车辆停时费用，促进铁路运输管理的信息化和智能化，提高车辆调度水平和效率。

1 技术原理

该系统安装在铁路车辆进、出厂的咽喉处，车辆经过时，设备根据磁钢触发信号判断进厂或出厂类别、数量，同时控制打开RF 射频发射模块，其输出的射频信号照射安装在车辆底部的电子标签，读取标签上的车号代码，通过读取、解析、分析处理地面车号自动识别到的车辆基础信息，为应用信息系统自动实时录入车辆的车型、车号、车种、车辆位置、车辆的装载属性、车辆状态等数据。经过系统多个功能单元的解码、检查、纠错后，经通信单元将数据发送给车号处理设备，最后通过网络设备传输给远程的铁路运输调度系统进行处理和应用，实物图见图1、图2。

主要性能指标：

（1）采用RFID 射频识别技术，可通过以太网传输信息，具有加密功能，迅速可靠。

（2）判断列车行车方向和调车作业细节。

（3）根据磁钢信号开关RF 功效。

（4）可存储2048 条数据报文，支持远程配置、软件升级。

（5）适应车速：0～100 km/h。

图1 车号地面识别设备实物图

图2 车号地面识别设备后面板实物图

图3 安装在到发1 线的射频天线实物图

表1 磁钢连接线定义表

（6）标签读出距离：0～2.4 m。

2 存在问题

（1）地处工矿企业粉尘环境，尤其雨雪大雾等不良天气时，车底电子标签的清晰度、辨识度降低，降低了车号数据读取的准确率，出现漏读部分电子标签或读不到电子标签现象，需要提高射频信号的穿透能力。

（2）现场设备中的磁钢及电缆被损坏，出现通讯故障，造成设备与铁路运输调度系统通讯障碍或出现停机现象。

（3）设备维修时查找故障点困难。

（4）电源不稳定及外部信号干扰，造成丢失数据现象，如接不到车、辆数不准等。

3 改进内容

（1）发射频率高、波长短，在传播方向上不容易绕开障碍物，所以将射频信号的发射频率由914.1 MHz 降为800.1 MHz，使信号波长加大，提高了射频信号的穿透能力。

（2）射频天线起着信号收发的关键作用，将射频天线由原来的1 个增加到2 个，使天线增益变大，提高了车号读取的准确率（见图3）。

（3）根据我公司列车最高限速（30 km/h）远远低于国铁列车速度的情况，经过试验和论证，在满足设备性能需要的情况下，减掉了4 个有源磁钢。磁钢连接线定义表见表1。

（4）在室外射频天线与室内主机接合处增加了防雷模块，在感应到线路上高压后及时泄放雷电流，加强安全防护。

（5）增加了电源、自检、功放、接收、发送等指示灯（见表2）和数码管（见表3），维修人员通过指示灯颜色和数码管，能够快速查找设备故障。

表2 指示灯含义表

表3 数码管含义表

（6）增设UPS 不间断稳压电源，并通过计算，准确选用天线电源线规格，使电源更加稳定。在日常巡检中注意稳定电源输入输出插头连接的牢固性。天线电源线截面计算方法如下[2]：

式中，q为导线截面；ΣI1为通过电流和导线长度乘积之和；ΔVL为线路允许压降；ρ为电阻率。

（7）室外机箱采用铁路信号专用树脂轨道箱，并采用胶管、卡箍方式对射频电缆进行防护。

4 实施效果

（1）通过对射频信号的发射频率的调整，提高了射频信号的读取能力，降低了以往铁矿、煤焦等洒落物及粉尘对射频信号强度的影响。

（2）根据我公司实际情况，使磁钢使用数量减少50%，节省了费用。并且由于减掉了国铁专用的有源磁钢及其必需的电源电缆，杜绝了外部人员、车辆经常损坏磁钢和电缆，造成设备停机的现象。在电源电缆的敷设中，我们运用电缆计算公式[2]，大幅提高了作业效率和准确度。计算公式如下：

式中：L为电缆总长度；l为电缆径路长度（不包括穿越股道的长度）；G为电缆所穿越的股道数；a为附加长度；1.02 是由于电缆敷设的自然弯曲，按全长的2%计列。

（3）自行设计、加装了SPD 防雷模块，有效减少了所处区域雷电多发造成的影响。

（4）根据实际情况，首次为室内主机增加了UPS不间断电源，提高了电源的抗电磁干扰能力，降低了附近国铁电力机车通过时对电源造成的波动影响。

（5）室外设备及电缆防护方式的改进，提高了设备防护强度和密封性，适应了冶金企业使用环境条件恶劣，易发生毁损、雨水浸泡的特点。

铁路车号自动录入系统采用先进的RFID 技术和32 位的RISC PowerPC 处理器硬件平台和RTOS嵌入式软件平台，保证了系统的性能和可靠性，通过光纤网络远程实现参数设置、状态监控、软件升级、数据下载、自我诊断等功能，具有完备的远程交互能力。通过进一步的技术开发和改进，使该系统在稳定性、安全性、实用性以及准确率方面有了很大提高，更好的适应了我公司在地理环境、作业性质等方面的特殊性。

5 结论

该项目投入使用后，由于其可靠性达标，完全满足使用要求，专职车号员已取消4 人，节约了劳动力成本。根据我部生产科提供的统计数字，该项目应用后，作业效率得到明显提高，路车停时平均减少了2.5 h。该项目应用后，不仅使磁钢以及电缆使用数目减少50%，稳定性和可靠性的提高，每年还可节约大量单元模块的消耗。项目应用前，年平均故障次数为13 次，消耗备件费用12.5 万元，项目应用后，故障次数降为2 次，消耗备件费用2 万元。

通过车号自动录入系统的使用和进一步的创新改进，提高了铁路运输作业效率，有效防止了因车号录入错误引起的生产事故和铁路运力的浪费，同时节约了维护费用，减少了车号录入系统的故障次数和停机时间。提高了作业人员的安全系数，适应了节能环保要求，取得了良好的社会效益。一年来的实际运行证明，该项目对提高铁路运输效率，降低劳动强度和生产费用作用明显，具有很好的实施效果。

通过与周边冶金企业进行比较，我公司车号自动录入系统具有较为明显的优点。特别是在磁钢运用、防雷磁干扰、射频天线的布置以及系统的稳定性、可靠性等方面，该系统均处于领先地位。另外，由于对该系统进行了适应性改进，其维护更加简便，公司现已完全实现了自行维修维护。该项目在第二编组站到发2#线运行至今，效果显著，但由于受地形、技术等条件所限，对到发1#线的改进和推广受到限制，需要对该系统在扩展性、小型化等方面再进一步加以改进。