阳泉站车号识别智能管理 系统构建研究

高增怀

（中国铁路北京局集团有限公司 阳泉站，山西 阳泉 045000)

1 阳泉站车号作业现状

1.1 阳泉站概况

阳泉站作为中国铁路北京局集团有限公司的主要装车站之一，有阳泉站(下辖简子沟、阳泉2 个车场)和白羊墅2 个站区，装车主要集中在阳泉、白羊墅2 个站区，站区内主要工作包括到达空车的解体、始发重车的编组及石太线(石家庄—太原)、阳涉线(阳泉—涉县)中转列车的技术作业，还担负石太线、阳涉线中转列车的技术作业，日装车量约1 800 车，年发运量可达4 400 万t 左右，日均办理辆数约为5 600 车。

阳泉站现有车号员45 名，其中阳泉场15 名，白羊墅场20 名，简子沟场10 名，实行四班制作业，每班各设内勤车号员1人，其余为外勤车号员。阳泉站车号作业包括现车系统管理，编制打印始发(中转)列车编组顺序表，确报收发，矿车列车辆信息抄写，上报清算列车编组顺序表，始发列车车辆信息核对，到达空车抄写，办理列车编组顺序表交接等，其中到达空车车号的抄写、始发编组列车车号的核对、矿车车号的抄写都需在室外进行[1]。

1.2 车号作业流程

阳泉站的车号作业流程大致分为进站后票据交接、核对现车车号、问题处理、出站前票据交接和发出列车确报。在列车到达后，外勤车号员与司机办理票据交接签认，进入核对车号工作流程。在核对车号工作期间，对于到达列车，车号员依据列车确报逐辆核对现车车号；对于无调中转列车，车号员核对列车车次及机后或尾部连续3 辆车辆的车号；对于途中摘挂列车，依据列车确报，车号员逐辆核对在站摘下车辆的车号。现车车号核对完成后，车号员将核对现车车号期间发现的问题汇报区长，修正确报信息后转入现车系统股道。待确报信息修正工作完成后，对于无调中转列车，复制列车编组顺序表；对于途中摘挂列车，按规定重新编制列车编组顺序表，并核对本站加挂车辆的现车车号信息；对于始发列车，编制列车编组顺序表，并逐辆核对现车车号信息，确保现车与列车编组顺序表“两一致”。车号员完成以上工作并确认无误后，与司机办理票据交接确认，并发出列车确报。阳泉站车号作业流程如图1 所示。

1.3 存在问题

图1 阳泉站车号作业流程Fig.1 Wagon number operation process of Yangquan Railway Station

随着20 世纪90 年代货物列车运转车长的取消及2018 年全路货票电子化的实行，阳泉站车号作业内容发生明显变化[2]。但目前阳泉站抄写车号、核对车号、核对编组计划等现场作业依然需要借助车号员完成，存在问题如下。

（1）车号作业效率有待提高。阳泉站到达空车和编组列车每列在55 辆左右，现场人工核对车号需要30 min 以上，每列驼峰编组需要5 ～ 8 钩作业，追踪核对车号需要1 h 以上，车号员现场抄写及核对车号时间较长，作业效率较低，对后续环节作业产生直接影响。

（2）车号数据准确性有待提高。车号员现场抄写车号和核对车号受场地、照明、天气、车速、时间及作业人员责任心等多种因素的影响，容易出现错号、重号、漏号、少号等现象。

（3）存在人身安全隐患。车号员在室外抄写车号、核对车号时，邻线机车车辆移动频繁，大范围穿越站场和线路，车号员时常需要横穿正线，在夜间及雨雪天气车号员还需携带照明设备和避雨用具，室外作业对车号员的人身安全隐患较大。

（4）车号员数量不足。近年来，阳泉站注册职工的平均年龄不断提高，退休人员逐步增多，每年新增人员明显不足。截至2018 年末，阳泉站注册职工数量为1 717 人，年递减率达到5%，车号员难以得到及时补充。

2 阳泉站车号识别智能管理系统构建

针对目前阳泉站车号作业存在的问题，构建阳泉站车号识别智能管理系统。阳泉站以基于射频识别技术(RFID)的车号识别技术为依托，通过安装车号识别设备对货车车号进行采集、处理、传输及匹配更新列车编组信息表以实现自动接到空车、自动核对重车和编发列车的目的，起到减员增效的效果[3-5]。同时，针对阳泉站车号识别智能管理系统调试维护过程中暴露的问题提出行之有效的解决方案。

2.1 系统架构

阳泉站车号识别智能管理系统由车号识别模块、数据处理传输模块、车号匹配处理模块、统计显示模块4 个部分组成，具有自动识别、自动匹配更新信息及信息可视化查询功能，可以实现阳泉站自动接到空车、自动核对矿坑口回本站的重车和自动核对编发列车的目标。阳泉站车号识别智能管理系统架构如图2 所示。

图2 阳泉站车号识别智能管理系统架构Fig.2 Wagon number identification intelligent management system architecture of Yangquan Railway Station

（1）车号识别模块。车号识别模块通过非接触的射频信号自动识别目标对象，可以进行车辆追踪和数据交换，无须人工干预，适用于各种工作环 境[6]。车号识别系统(AEI)是安装在钢轨上的硬件系统，是车号识别模块的重要载体，其主要功能是感知来车信息。车号识别系统收到来车信息后，开始采集包括列车经过时激发车轮传感器的轴信息、车厢的电子标签信息等列车通过的基础信息，其中，电子标签信息包含车型、车号等重要信息，为本系统中的其他运算提供重要的基础数据。

（2）数据处理传输模块。数据处理传输模块的主要功能是将车号主机的数据经过转换处理后传输至中心机房的处理主机上。为达到数据轨边接收，传输至机房处理的目的，需要将轨边接收到的车轮传感器的激发数据和车厢的电子标签数据转换为网络数据以实现远距离传输。目前，AEI 主机主要通过串口进行收发数据，在数据处理传输模块中，相关数据首先通过串口服务器将串口数据转换为网络数据，再将网络数据通过一对光网转换器实现网络电信号转光信号，光信号转回网络电信号的传输，即将串口数据最终通过光纤链路传输至机房中，再将网络数据接入交换机，实现远端接收车号数据的目的。

（3）车号匹配处理模块。车号匹配处理模块是阳泉站车号识别智能管理系统中最核心的模块，其运算结果直接影响到系统运行的可靠性和准确性。车号匹配处理模块负责接收安装在每个股道上车号识别系统硬件的过车数据，包括铁路货车的电子标签信息和车轮传感器的轴信息，过车结束后通过计轴计辆算法、调车算法计算股道的过车情况。计算结束后，将每次过车后的运算数据写入数据库，并根据每个股道的过车情况和股道内的车辆留存情况，进行和现车、确报等信息的匹配，并将匹配的运算结果写入数据库中，实现车号数据的智能化运算处理。

（4）统计显示模块。统计显示模块采用B/S 架构设计，通过定制的Web 统计显示软件将各个股道过车数据和股道匹配信息呈现出来。Web 统计显示软件的主页显示了各个股道内最近的过车信息，副页显示了详细的过车记录，包括车号、车型及匹配信息等。Web 展示软件通过定时刷新数据库的方式来检查各个股道是否有新的过车数据或匹配状态发生变化的数据(有确报匹配)，将新的过车信息提示在页面的最顶端，供用户参考[7]。车号匹配模块和统计显示模块通过数据库进行数据交互，保证2 个模块之间的独立性，以减少数据耦合给模块开发带来的困难。

图3 阳泉站车号识别智能管理系统工作流程Fig.3 Wagon number identification intelligent management system workflow of Yangquan Railway Station

2.2 工作流程及效果

列车相关信息在阳泉站车号识别智能管理系统中依次进入车号识别模块、数据处理传输模块、车号匹配处理模块和统计显示模块。在列车进站时，车轮传感器将列车进站信号传输至车号主机内，车号智能识别模块开始采集列车基础信息，并将列车基础信息按正线过车、矿线过车和编发线过车进行分类后将列车基础信息传输至数据处理传输模块；数据处理传输模块根据接收到的列车基础信息自动判别是否过车完毕，并在过车完成后将所接收到的列车基础信息转换为光信号传输至机房中，由车号匹配处理模块进行进一步处理；车号处理模块按照接收到的列车基础信息按正线过车、矿线过车和编发线过车分别匹配预报确报信息、现车信息和发报确报信息，并在匹配完成后对数据库中的信息进行更新；数据库完成更新后，统计显示模块实时将数据库中各个股道中最新的过车数据和股道匹配信息展示出来。阳泉站车号识别智能管理系统工作流程如图3 所示。

阳泉站车号识别智能管理系统可以显著提高现场作业效率、提高车号数据的准确性及降低室外人身安全隐患，实现生产岗位减员增效。

（1）提高现场作业效率。阳泉站车号识别智能管理系统可以改善车号员需要人工抄写车号及需要在现场进行核对车辆的现状，列车进站或始发编组后通过车号识别设备扫描的车号信息与确报或现车系统车辆信息自动匹配，每列车的车号抄写及核对得以大幅缩短，阳泉站的运输效率得以提高。

（2）提高车号数据的准确性。货运票据电子化和承运制清算实施后，取消了纸质票据，货车车号的惟一性及准确性尤为重要。阳泉站车号识别智能管理系统可以自动识别货车车号，大幅避免因人工抄写及核对车号产生的差错，保证货车车号数据的惟一性及准确性。

（3）降低室外人身安全隐患。阳泉站车号识别智能管理系统可以将识别信息及匹配信息传输至阳泉站及其所属车场，车号员在室内根据识别信息和匹配信息进行后续作业，不必进行上线抄写及核对车辆，保证阳泉站工作人员的人身安全，减少作业事故的发生。

（4）实现生产岗位减员增效。阳泉站车号识别智能管理系统可以实现车号作业的自动化，原有的车号员可以转移至其他车间。目前，简子沟场计划全部取消车号员岗位，车号作业改由东发外勤助理值班员负责。阳泉站车号识别智能管理系统在阳泉场和白羊墅场智能管理系统投入使用后，阳泉场及白羊墅场的车号作业效率将有效提升，达到减员增效目的。

2.3 系统优化

为充分发挥阳泉站车号识别智能管理系统的效果[8]，还需要进一步对阳泉站车号识别智能管理系统进行调试与维护。调试过程中，车号识别排序不一致、调车作业丢车，多车、车辆存在“空标签”和匹配信息不及时等问题较为突出。因此，从更新车号排序、去除相同数据记录、匹配空标签信息和及时匹配车号信息入手，加强阳泉站车号识别智能管理系统优化。

（1）更新车号排序。阳泉站现车识别系统和列车编组顺序表均为自西向东显示，即西端第一辆车的顺序号为1，依次向东递增排序，但阳泉、白羊墅、简子沟3 个站场中的回站矿车识别信息是自东向西排序，驼峰作业时简子沟和阳泉站为西端进行，白羊墅东西两端均进行驼峰作业，导致系统中识别车辆的顺序与匹配信息顺序不一致。在车号匹配处理模块处理回站矿车识别信息时，对车号的列车编组根据过车的方向情况，按自西向东进行整理排序，再写入数据库。驼峰编组时，系统先读出数据库中股道数据的有效情况(有效时，股道内存有车辆，无效时表示上一编组已发车)，再根据目前的过车情况，对股道内车辆进行增减运算后再从西端重新排序。

（2）去除相同数据记录。由于停留车辆的解体及重新编组的任务均由编发线承担，就会产生驼峰溜车、压车号识别设备顶进试拉及设备上摘挂车辆等作业，车辆经常反复经过车号设备，需要不断地对股道的存车数进行运算，容易出现丢车、多车问题[9]。针对丢车和多车问题，可利用数据库技术，先从数据中检索出当前股道停车情况，得到目前过车股道的所有车辆数和车号信息，对调车作业识别数据做如下3 种处理。①如果当前过车数据和股道内所有数据不同，则认为是股道内进车，将过车数据加入到当前存车股道进行重新排序后再存入数据库中。②如果当前过车数据和股道内所有数据相同，则认为是股道出车，去除股道内相同的过车数据，再对剩余数据进行重新排序后存入数据库中。③如果当前过车数据中部分车号和股道内数据相同，则认为是过车在车号天线进行了进出作业，去掉重复数据后加入新的过车数据，再对更新后的数据进行重新排序后存入道数据库中。

（3）匹配“空标签”信息。“电子标签”是货车车辆的信息码，包含车辆的车型、车号、制造厂、制造年月、换长等信息，具有唯一性，但是现场货车长期在铁路上运行，造成标签老化、丢失、损坏等，导致车号识别模块无法获取信息或获取信息缺失等问题[10]。根据车辆段修部门统计，“空标签”车辆占所有列车车辆的约1/1 000，针对编组列车的“空标签”问题，系统通过车号匹配处理软件的计轴计辆算法将空标签位置识别并标记出来，再与系统数据库中的到达预报、发出确报进行核实确认。对回站矿车可以根据其在现车库的顺位号和过车的顺位号，匹配时给出“空标签”车辆信息，为车辆进行段修提供依据。

（4）及时匹配车号信息。编组列车有时因无开行计划、缺少货运信息等原因生成确报晚，造成编起列车后不能及时匹配。目前，阳泉站车号识别智能管理系统可分为3 种车号匹配情况：①到达列车识别的车号与当日到达列车预报进行查找匹配；②编组列车的车号与系统生成的列车编组顺序表确报信息进行匹配；③回站矿车的车号与阳泉站现车识别系统矿车信息进行匹配。针对匹配信息不及时的问题，匹配运算应统筹考虑实时性及非实时性运算，实时性运算主要适合回站矿车和到达列车，接车结束后计轴计辆运算得出所有车辆数据，矿线车辆和现车信息库进行比对，验证和计划停车股道的核实；到达列车车辆和到达预报进行比对运算，验证当前过车信息和预报是否准确。编组列车的匹配运算分为2 种情况，一是编车结束前系统中已生成确报，编车结束即可在运算结束进行确报的匹配比对；二是在编车结束一段时间内系统中仍未生成确报，此时的运算变为定时刷新运算，直至系统生成确报完成比对运算。

3 结束语

随着全路货票电子化的全面实行，车号作业可以多站、多场集中进行，无需在室外完成，作业人员更加精炼，作业效率得以提升。根据各技术站站场分布情况，结合接发列车特点和调车机作业方式，逐站逐场进行车号识别设备安装设计，通过一次性设备投入，大幅减少人工成本，为实现铁路车站车号识别智能化提供借鉴。