AEI-W2型车号自动识别系统在贵冶铁路的应用

曾 友

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

1 引言

以往贵冶铁路编组站车号的抄录和汇总全部是通过口念、手抄的传统人工方式进行。错漏多、工作效率低、劳动强度大，由于漏抄或错抄车号信息，在后续作业环节中如不通过装卸车现场作业人员对现车核对或在调车作业中调车员根据调车作业计划发现摘挂车数量或开口车号有误时，很难发现车号信息漏抄或已错抄的事实，且此时原进厂的成组列车已被经过了多次解体和编组，导致整个站场的实际站存情况与系统中数据对应情况全部打乱，造成了排查困难，以往发生这种情况时，为保证站存现车与系统数据的一一对应，需中断站场的所有调车作业并安排多人到各股道对所有现车信息进行一一检查和重新调整，占用大量时间、人力、物力和财力，严重影响后续货运组织编排。为了解决这种不利局面，贵冶编组站根据自身作业实际在交接场南头联2线和北头联1线各安置一套AEI-W2型车号自动识别系统［1］；对进入贵冶交接场自备车、货车车辆的车号、标识、属性和位置信息等进行准确地识别后借助地面解析软件、网络传输及系统数据接口软件将相关信息采集进贵冶智能工厂应用系统的铁路物流信息子系统，并通过行车调度计划等执行情况自动跟踪车辆的停留时间与去向。

2 贵冶铁路车号识别系统的工作原理

当运行的机车车辆经过贵冶铁路交接场南头联2线或北头联1时，地面天线感应到车辆传感器［2］，AEI-W2型车号自动识别系统的开机磁钢传感器可捕捉到车辆接近的信号，开机磁钢通过信号电缆向装置AEI-W2和车辆信息地面天线发出开机信号，读出装置AEI-W2开始工作，信号地面天线随即发出微波信号。当车辆通过地面天线及钢轨边磁钢装置，车辆信息地面天线发射的微波信号，安装在机车、车辆底部的电子车辆标签中的车辆信息读取出来，然后通过微波反射回信息地面天线，同时，磁钢对地面读出装置内的开、关门磁钢产生的信号进行处理之后，完成对机车车辆编号、机车车辆类型等信息的自动识别。信息地面天线通过射频电缆把机车、车辆信息编码传送给地面装置AEI-W2，AEI-W2经过调制和编码解码等技术处理后，车辆的电子标签的中标识信息共含有：企业属性、车种、车型、车号、换长、制造厂、制造年月［3］、行车方向、车辆总数等车辆信息解析出来形成过车报文，最后计算机通过内部局域网把过车报文传输给CPS如图1。

图1 贵冶铁路南北头车号识别系统安装示意图

CPS将接收到的通过信息地面AEI-W2整组车辆数据信息进行进一步处理后，通过内部局域网自动上传车辆属性码、车种、车型、车号、换长、制造厂、制造年月、行车方向、车辆总数等数据信息识别自动上传至贵冶铁运智能调度子系统。首先通过铁运智能调度子系统中的车号识别管理菜单查找该组车辆，然后对铁运智能调度子系统中对应的进厂车辆接入时间、接入股道信息等补充完整后，再点击确认进厂，把该组车辆的车序、车号、车种信息传送至贵冶智能工厂应用系统中的铁运调度管理系统，系统根据车号自动检索来料预告信息中对应的预告车号进行自动匹配并将预告信息中的发站、物料品名、批次号、供应商等信息自动载入形成该车辆的完整信息，最终实现了贵冶铁运智能调度子系统和贵冶智能工厂应用系统中的铁运调度管理系统的现车数据同步。

3 AEI-W2型车号地面识别设备的功能及特点

3.1 AEI-W2型车号地面识别设备的功能

AEI-W2型车号地面识别设备是在充分分析了车号地面识别设备贵冶铁路应用的特殊需求，并总结既有车号地面识别设备的长处和不足基础上，引用了成熟的车号自动识别技术，专门为贵冶专用铁路使用场合设计的新一代厂段型AEI2，该厂段型AEI2大大的提升了对进入贵冶交接场车辆行车方向判别的准确性及列车进出厂管理的及时性。

3.2 AEI-W2型车号地面识别设备的特点

（1）杰出的设计理念。

标准化通用型设计，满足现场实际使用场合多样性的需求。采用32位 RISC PowerPC处理器硬件平台和RTOS嵌入式软件平台，保证系统的性能和可靠性。灵活的模块化配置能力，各模块采用标准化设计，对外接口一致，在满足用户不同需求的同时，显著减少零部件库存，减少维护成本。

（2）完备的远程交互能力。

具备远程检控操控功能，可在贵冶信号楼机房服务器PC3通过网络远程实现设备的参数设置、状态监控、软件升级、数据下载等功能，用户足不出户即可“一切尽在掌握”。

（3）优秀的实时处理能力。

实时准确判断单个车辆的行车方向，实时分析车辆进入交接场细节，正确形成出、入厂车辆标签报文信息，并确保及时传送给贵冶铁运智能调度子系统集中管理服务器PC3中。

（4）可靠的自我诊断能力。

完备的设备自检测及异常报告机制。设备对天线参数（包括驻波比、功率、频率）、磁钢、内部状态及与集中计算机通信状态进行检测，及时报告及指示异常情况，方便设备检修及维护等。

（5）过车及状态日志的存储能力。

具有超大容量的存储能力，日志掉电不丢失，对过车报文、操作及状态进行记录，方便故障定位及维护。

（6）优异的快速维护能力。

采用标准插卡式机架结构，无需打开机箱即可更换板卡，在接车间隙即可完成维护。

（7）强大的环境适应能力。

设备严格按照相关标准进行设计和制造，其采用的技术和部件在铁路现场经过了多年的考核运行，适应各种气候条件及恶劣的电磁干扰环境。采用露天型设计，地面设备无需专门机房，轨边箱安装在轨边，并采用多机集中管理的方式，极大地降低了工程造价及施工难度。

4 AEI-W2型组成与工作原理

4.1 AEI-W2型车号地面识别组成

主机由机箱、微波单元、主控单元、磁钢单元、接口单元、电源检测单元、解码单元、网络单元和串口单元等几部分组成。

4.2 AEI-W2工作原理

标签接收原理如下：设备收到信号打开RF模块的射频［4］信号输出，通过天线照射安装在车底的标签，标签向天线发送经射频调制的数据，天线接收到该数据， 经过RF模块解调，送到解码单元解码后传到主控单元，主控单元对该数据进行检查、纠错和记录。最后主控单元通过通信单元将标签数据发送给标签数据处理设备进行处理。

（1）前面板布局说明。

贵冶车号地面识别设备前面板设备状态如表1，前面板指示灯含义如表2。

表1 前面板设备状态

表2 前面板指示灯含义

（2）后面板布局说明。

贵冶车号地面识别设备后面板从左到右分别为微波单元、主控单元、磁钢单元、接口单元、电源检测、解码单元、网络单元和串口单元，后面板各板卡指示灯含义如下表3所示。

表3 板卡指示灯含义

（3）后面板功能单元说明。

①微波单元。

微波单元与射频天线连接，当有列车经过时，打开功放开关，辐射微波信号， 并接收标签返回的信息，解调后送到基带部分解码。默认情况下，双射频天线分别连接微波单元的天线1#、天线2#。

②主控单元。

主控单元是AEI-W2型车号地面识别设备的处理核心，负责车号识别和计轴判辆等， 并处理与管理计算机之间的通信协议。

③磁钢单元。

磁钢单元具备了对有源磁钢和无源磁钢信号的接收处理能力。AEI-W2可接四路有源磁钢或四路无源磁钢。

④接口单元。

接口板主要完成LED指示驱动、微波检测数据的接收与处理、与控制电路的接口等功能。

⑤电源检测单元。

电源检测单元的功能是检测系统各板卡所用电源的电压值，描述电源电压稳定程度及其跳变幅度，为用户提供监控系统电源工作情况的基本依据。

⑥解码单元。

解码单元使用可编程逻辑器件设计解码逻辑电路，可以对RF单元解调后输出的采用FSK或FM0编码方式编码的基带数据信号进行解码，并将解码后的数据通过总线接口，输出给主控系统。

⑦网络单元。

网络单元为设备的通信单元，实现厂段车号设备与外部网络间的正常通信。通过网络，后台计算机可以访问设备，实现对设备的远程监控、设置、程序升级更新等功能。

⑧串口单元。

串口单元为设备的通信单元，实现贵冶铁路车号设备与外部设备的串口通讯。其中，SET端口为调试用串口，可使用配套的直连串口线连接贵冶铁路车号设备和信号楼后台服务器，实现对设备的监控、设置、程序升级等功能；COM口为通信串口，使用该串口经电话线Modem与集中管理计算机通信时，需专用的Modem线缆。

5 AEI-W2安装

（1）安装布局。

车号设备标准配置包括两个天线、四个有源磁钢，其系统安装布局示意图如图2。

图2 AEI-W2型系统安装布局示意图

（2）射频电缆的布线要求。

①天线与AEI-W2型车号设备之间的电缆长度应小于25m，特殊地点最长不超过30m。如遇特殊情况应根据规范，计算射频线缆损耗，保证天线端口输入功率介于28～32dBm。

②射频电缆避免弯曲，接口部分避免扭曲。

（3）天线的安装。

①尽量选取水平直线区段，如不满足也应选取曲线半径不小于300m的区段。

②射频天线安装在两个开机磁钢区间的中间位置，应避开钢轨接头、道岔、其它具有辐射的设备，尽量安装在一节钢轨的中部，天线距钢轨接头的最近距离应大于5m。

③天线按照操作要求安装完毕。

④两天线距离控制在5.5～6.5m。

⑤尽量避开不利的地理位置，防止设备遭受雷击、洪水、塌方、冻害等自然灾害的破坏。

（4）磁钢的安装。

磁钢的安装应遵循以下要求（以50Kg/m轨为例）：

①磁钢顶部距钢轨平面距离：要求37mm±2mm。避免磁钢被车轮压坏，严禁将磁钢的安装高度调整到小于35mm。

②磁钢外沿距钢轨内侧壁距离：要求88mm±2mm。磁钢远离钢轨可减小噪声的引入，干扰较大的地点安装到90mm，即磁钢外沿与安装尺边沿齐平。

③磁钢对中心距280mm±2mm。

（5）室外轨边箱安装。

铺设好电源线、射频电缆、磁钢线缆、接地线、通讯线缆，完成轨边箱底部固定基础的施工，并连接好上述电缆。

（6）配线。

设备配线主要集中在主机箱的后面板上，主机箱的后面板，其配线分述如下：

室内安装时设备安装到机架上，连接好电源线、射频电缆、串口通讯线缆、接地线、磁钢连接线，磁钢连接线定义如表4所示。

表4 磁钢连接线定义

6 常见故障分析及处理方法

（1）系统开机无电指示流程图如图3。

图3 系统开机无电指示流程图

（2）丢失车号流程图如图4。

图4 丢失车号流程图

（3）设备判别车辆数与实际过车不符。

① 部分漏车。

如果所漏车辆是起始部分，估计为开机磁钢失效，请检查1号和4号开机磁钢。如果所漏车辆是中间部分，估计为计轴判辆磁钢失效，请检查2号和3号磁钢。

② 部分多车。

磁钢及磁钢单元收到干扰信号，检查开关门数与实际过车轴数，检查整机接地和磁钢屏蔽层接地，排除干扰源。

7 应用效果

贵冶专用铁路AEI-W2型车号自动识别系统的应用，通过车号系统自动识别车辆信息的方式替代了贵冶铁路编组站建站以来需安排专职车号员到作业现场通过口念笔记的抄录方式，把车号员从繁重的人工抄录车号、录入车号、人工识别和核对车号中解放出来，减少了职工的劳动强度，合理规划了劳动资源。车号自动识别系统的应用进一步提升了铁路车辆车号信息数据录入的准确性、实时性和连惯性，可有效杜绝和预防因铁路车号错漏等因素而导致的铁路货运事故发生，提高了贵冶铁路编组站运输生产组织、调度指挥、车辆管理［5］的工作效率，达到了调度作业车号信息现代化管理的目的［6］。