CN110104028A - 列车车号识别系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种列车车号识别系统及其运行方法，包括机房监控装置及与其连接的采集装置，采集装置包括设置在各股轨道上的车号识别装置及与车号识别装置一一对应的计轴磁钢，车号识别装置与计轴磁钢在分线盒内接口对接以进行车轮数据传输，各股轨道上的分线盒通过电缆依次连接。该识别系统使得各采集装置间互不影响，当其中一组磁钢出现问题时，其余采集装置可正常工作；同时，集成化设计，避免了过长的射频馈线衰减，使天线辐射场强度提高。

Description

列车车号识别系统及其运行方法

技术领域

本发明涉及一种列车车号识别系统及其运行方法。

背景技术

列车车号识别系统有以下功能，可以实现车号自动识别，提高编组站作业效率，机车、车辆运行跟踪查询，车辆检修信息统计分析，列车分布统计等。主要有(1)电子标签，安装在机车、货车底部的中梁上的，每个电子标签相当于每辆车的“身份证”；(2)地面识别系统(AEI)，由安装在轨道间的地面天线、车轮传感器及安装在探测机房的RF微波射频装置、工控机等组成；(3)位置追踪部分，将采集出的车号信息传送到ATIS数据内，并由Web端进行展示、查询。

如授权公告号为CN105760802B的发明专利公开的一种能够识别列车车号并进行位置追踪的装置及其运行方法，该装置主要包括车号自动识别设备、中心采集装置、机房监控装置和车轮传感器(即磁钢)。在列车每一股道双和列车进入每一股道时的咽喉处均安装有车轮传感器，车号自动识别设备安装在列车进入股道的总进入口咽喉处。该专利涉及的列车车号识别、位置追踪，依赖各岔口处的磁钢进行判断列车方向，算法复杂，一组磁钢损坏就会导致整个系统瘫痪无法正常使用。而且信号采集设备与机房监控装置采用同轴馈线连接，传输距离远并且容易出现天线与馈线接连处进水情况，严重影响信号采集与传输效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种列车车号识别系统，以解决现有的车号识别设备与磁钢的布置方式存在的一组磁钢损坏就会导致整个系统瘫痪无法正常使用的问题。本发明还提供一种该系统的运行方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：列车车号识别系统，包括机房监控装置及与其连接的采集装置，采集装置包括设置在各股轨道上的车号识别装置及与车号识别装置一一对应的计轴磁钢，车号识别装置与计轴磁钢在分线盒内接口对接以进行车轮数据传输，各股轨道上的分线盒通过电缆依次连接。

进一步地，机房监控装置与采集装置之间设有通信箱，通信箱内设有Nport设备及光纤交换机，光纤交换机将电信号转化为光信号通过光缆传送至机房监控装置。

进一步地，所述采集装置与通信箱之间采用CAN通信总线进行信号传输，所述通信箱内还设有CAN转换器。

进一步地，第一稳压开关电源为Nport设备、CAN转换器提供电源。

进一步地，所述车号识别装置为集成式，车号识别装置包括天线、射频部分、控制部分，射频部分包括RF射频模块，控制部分包括单片机，包括由玻璃钢罩和底板构成的安装壳体，安装壳体内装有单片机主板、与单片机主板连接的RF板，以及辐射板。

进一步地，车号识别装置底部设有用于与外部电缆对接的航空插头接口。

上述列车车号识别系统的运行方法，包括以下步骤：

(1)检测列车到来；

当列车到来，车轮压过计轴磁钢时，计轴磁钢信号通过电缆最终传送到车号识别装置内，车号识别装置内的接车程序判断确定是列车到来时，立刻进入接车状态，启动RF射频模块，天线开始接收标签；将接车处理模块初始化，设置定时器，初始化变量、参数；

(2)接收标签反射的信号、识别标签；

当安装有标签的机车或车辆经过天线作用范围内时，标签依据内存数据对微波信号进行反射调制，天线接收到标签的反射信号后，传送给车号识别装置中的RF射频模块，RF射频模块对已调制的标签信号进行解调、放大处理后，送给单片机主板进行译码和数据处理；

(3)计轴判辆、测速、标签定位

在进行标签数据读取的同时，车号识别装置的接车程序通过计轴磁钢对列车车轮信号进行采集，完成计轴判辆、测速，最后结合标签数据完成标签定位；

(4)关闭RF射频模块，停止发射微波信号；

当整列车通过后，车号识别装置的接车程序根据车速快慢，控制延时时间，关闭RF射频模块，停止发射微波信号；

(5)系统自检；

AEI软件在没有车辆经过时每隔半个小时自检一次，对射频模块、射频电路及UPS电源进行检测，并形成自检信息存入数据库，方便日后查询；

(6)准备接下一趟列车

当AEI软件完成对过车信息的采集、显示、加入数据库操作后，该趟列车的采集处理过车过程全部结束，恢复到正常等待接车状态，等待下一趟列车的到来。

本发明的有益效果：本发明列车车号识别系统，将车号识别装置及计轴磁钢作为一个采集单元，列车每一股道上分别设置一个该采集单元，车号识别装置与计轴磁钢集中设置作为一采集单元，安装在一处检测点，有以下特点：(1)使得各采集单元互不影响，当其中一个采集单元出现问题时，其余采集单元可正常工作；(2)减少磁钢的使用数量，一个股道上仅需设置一对磁钢；(3)磁钢与车号识别装置之间的信号传递，实时性好，可避免现有技术中的延迟；(4)避免了过长的射频馈线衰减，使天线辐射场强度提高。

进一步地，车号识别装置集成化设计，便于全封闭处理，防水防腐。

进一步地，车号识别装置设置一对外接口，与外部电缆通过航空插头对接，方便更换，防水，连接可靠。

附图说明

图1是本发明列车车号识别系统的原理示意图(针对三个采集装置的示例)；

图2是图1中车号识别装置的分解示意图；

图3是本发明列车车号识别系统的原理示意图(针对多个采集装置的示例)；

图4是本发明列车车号识别系统运行过程中的数据表。

图中标记对应的名称：

1、车号识别装置，2、第一磁钢，3、第二磁钢，4、分线盒，5、一股道，6、二股道，7、三股道，8、通信箱，9、机房，11、底板，12、连接板，13、单片机主板，14、RF板，15、辐射板，16、玻璃钢罩。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明列车车号识别系统的实施例1：

如图1-图2所示，包括机房监控装置及与其连接的采集装置，采集装置包括设置在各股轨道上的车号识别装置1及与车号识别装置一一对应的计轴磁钢，车号识别装置与计轴磁钢在分线盒内接口对接以进行车轮数据传输，各股轨道上的分线盒通过电缆依次连接。本实施例中，列举了三股轨道，记为一股道5，二股道6，三股道7。其他实施例，轨道数量可根据现场实际情况变化。

列车每一股轨道上都装有两个车轮传感器，采用的是有源磁钢，记为第一磁钢2和第二磁钢3，两个磁钢为一组，称为上述的计轴磁钢。计轴磁钢与对应的分线盒4交换连接，计轴磁钢由第二稳压开关电源供电。同时，第二稳压电源也为车号识别装置供电，车号识别装置通过分线盒与计轴磁钢进行连接进行计轴判辆，磁钢信号接入实时性好。具体地，车号识别装置通过RVVP10*0.3电缆经保护线管保护后与分线盒相连，计轴磁钢通过电缆经保护线管保护后与分线盒相连。分线盒采用扬州长城HZ2-24型。

车号识别装置安装在列车每一股轨道的两轨枕之间，车号识别装置为集成式，车号识别装置包括天线、射频部分、控制部分，射频部分包括RF射频模块，控制部分包括单片机。具体地，如图2所示，为车号识别装置的分解图，包括由玻璃钢罩16和底板11构成的安装壳体，安装壳体内装有单片机主板13、与单片机主板连接的RF板14(对应上述的RF射频模块)，以及辐射板15(对应上述的天线)。另外，还包括连接板12，连接板12是车号识别装置整体在轨道轨枕上安装时用的，连接板12通过螺钉固定在防护支架上侧，防护支架卡在相邻两轨枕之间。车号识别装置与防护支架之间的空间还设有钢丝绳减震器，提高抗震抗冲击性。

车号识别装置底部设有一对外接口，与外部电缆通过防水航空插头对接，方便更换，连接可靠。

车号识别装置高度集成化，将天线与射频模块设置在一起，大大节省了材料成本和施工成本，没有过长的射频馈线衰减，使得天线辐射场强度大大提高，保证了车号识别率。

车号识别装置向标签发射微波载波信号，接收由标签反射回来的已调波信号，进行解调、译码、处理、判别，并将处理后的标签信息传送给上位机进行车辆管理。

设置在机房9的机房监控装置与采集装置之间设有通信箱8，通信箱采用扬州长城XB2-D型。车号识别装置与标签数据解码匹配后生成报文数据通过电缆与通信箱连接。通信箱内设有CAN转换器、Nport设备及光纤交换机，CAN转换器将车号识别装置CAN信号转换成232格式，Nport将串口转换成网口，光纤交换机将电信号转化为光信号通过光缆传送至机房监控装置。

第一稳压开关电源设置在通信箱内，第一稳压开关电源采用输出DC24V的，是由通信箱的220V电压转化而来的。第一稳压开关电源为Nport设备、CAN转换器供电，以及为下游的分线盒提供输入电源。

因分线盒与通信箱距离较远，第一稳压开关电源(DC24V电源)的压降较大，无法满足磁钢的输入电压要求(磁钢中，采用的是金升阳IF2405S-1W、22.8-25.2V电源模块)。因此，在分线盒中安装第二稳压开关电源(明纬DDR15G-24导轨式开关电源)，为磁钢直接供电，其输入电压为DC9-36V，输出电压DC24V，输出功率15W，以满足使用要求。也即，利用第二稳压开关电源对第一稳压开关电源传输过来的不到24的电压进行升压至24V，然后再为磁钢、车号识别装置供电。

车号识别装置的分线盒与通信箱之间采用CAN总线电缆进行信号传输，抗干扰能力强，且两者之间还设有电源电缆。前后相邻的两个连接在一起的分线盒之间分别设有一根DC24V电源电缆和一根CAN总线电缆。从通信箱至分线盒的DC24V电源电缆采用铠装动力电缆PTYA23-4*1，CAN通信电缆采用铠装屏蔽双绞电缆ASTP-120-2*2*0.75。

机房监控装置主要有室内机柜、服务器、光纤交换机、KVM组成，机房监控装置这部分内容类似现有技术。

本发明列车车号识别系统的实施例2：

本实施例中，针对不同股道上的多个采集装置。如图3所示，使用DC24V电源线缆与CAN总线将现场采集装置连接成多串后，将其接入通信箱。在通信箱中利用接线端子将CAN总线转接进入CAN转换器后再进入通信设备。将采集装置根据区域连接在多个通信箱中，通信箱之间利用AC220V电源线缆和光缆进行串联后汇总进入机房。

通信箱与通信箱之间、通信箱与机房之间的AC220V电源线缆采用铠装动力电缆PTY23-4*2.5，CAN总线电缆采用铠装屏蔽双绞电缆ASTP-120-2*2*0.75，光缆采用铠装光缆GYSTA53-8B1。

本发明车号识别系统，包括以下运行步骤：

(1)检测列车到来

当列车到来时，首先车轮压过计轴磁钢时，计轴磁钢信号通过电缆最终传送到车号识别装置内，车号识别装置内的接车程序判断确定是列车到来时，立刻进入接车状态，进入接车状态时，主要完成以下工作：启动RF射频模块，天线开始接收标签；将接车处理模块初始化，设置定时器，初始化变量、参数等。

(2)接收标签反射的信号、识别标签

当安装有标签的机车或车辆经过天线作用范围内时，标签依据内存数据对微波信号进行反射调制。天线接收到标签的反射信号后，传送给车号识别装置中的RF射频模块，RF射频模块对已调制的标签信号进行解调、放大等处理后，送给单片机主板进行译码和数据处理。最后形成16个字节(128比特)的标签数据放置到数据缓冲区，从而完成对标签的识别。

(3)计轴判辆、测速、标签定位

在进行标签数据读取的同时，车号识别装置的接车程序通过计轴磁钢对列车车轮信号进行采集，完成计轴判辆、测速，最后结合标签数据完成标签定位。

(4)关闭RF射频装置、停止发射微波信号

当整列车通过后，车号识别装置的接车程序根据车速快慢，控制延时时间，关闭RF射频模块，停止发射微波信号。

(5)系统自检

AEI软件在没有车辆经过时每隔半个小时自检一次，对射频模块、射频电路及UPS电源(机房内的)进行检测，并形成自检信息存入数据库，方便日后查询。

(6)准备接下一趟列车

当AEI软件完成对过车信息的采集、显示、加入数据库等操作后，该趟列车的采集处理过车过程全部结束，恢复到正常等待接车状态，等待下一趟列车的到来。

本发明车号识别系统经过1个月的测试，共计列车626列，车辆总数71910辆，有标签车辆71726辆，无标签车辆184辆，识别率为99.74％，相对原AEI系统有提升。而且此识别率数据是在包含一些标签性能老化、部分车无标签的情况下统计出的数据。在现场环境下，车号识别装置能够满足设计的功能要求、防震等环境要求。如图4所示，为运行软件的截图，测试过程中的一些数据供参考。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.列车车号识别系统，其特征在于：包括机房监控装置及与其连接的采集装置，采集装置包括设置在各股轨道上的车号识别装置及与车号识别装置一一对应的计轴磁钢，车号识别装置与计轴磁钢在分线盒内接口对接以进行车轮数据传输，各股轨道上的分线盒通过电缆依次连接。

2.根据权利要求1所述的列车车号识别系统，其特征在于：机房监控装置与采集装置之间设有通信箱，通信箱内设有Nport设备及光纤交换机，光纤交换机将电信号转化为光信号通过光缆传送至机房监控装置。

3.根据权利要求2所述的列车车号识别系统，其特征在于：所述采集装置与通信箱之间采用CAN通信总线进行信号传输，所述通信箱内还设有CAN转换器。

4.根据权利要求3所述的列车车号识别系统，其特征在于：第一稳压开关电源为Nport设备、CAN转换器提供电源。

5.根据权利要求1所述的列车车号识别系统，其特征在于：所述车号识别装置为集成式，车号识别装置包括天线、射频部分、控制部分，射频部分包括RF射频模块，控制部分包括单片机，包括由玻璃钢罩和底板构成的安装壳体，安装壳体内装有单片机主板、与单片机主板连接的RF板，以及辐射板。

6.根据权利要求5所述的列车车号识别系统，其特征在于：车号识别装置底部设有用于与外部电缆对接的航空插头接口。

7.如利要求1至6任一项所述的列车车号识别系统的运行方法，其特征在于：包括以下步骤，(1)检测列车到来；

当列车到来，车轮压过计轴磁钢时，计轴磁钢信号通过电缆最终传送到车号识别装置内，车号识别装置内的接车程序判断确定是列车到来时，立刻进入接车状态，启动RF射频模块，天线开始接收标签；将接车处理模块初始化，设置定时器，初始化变量、参数；

(2)接收标签反射的信号、识别标签；

当安装有标签的机车或车辆经过天线作用范围内时，标签依据内存数据对微波信号进行反射调制，天线接收到标签的反射信号后，传送给车号识别装置中的RF射频模块，RF射频模块对已调制的标签信号进行解调、放大处理后，送给单片机主板进行译码和数据处理；

(3)计轴判辆、测速、标签定位

在进行标签数据读取的同时，车号识别装置的接车程序通过计轴磁钢对列车车轮信号进行采集，完成计轴判辆、测速，最后结合标签数据完成标签定位；

(4)关闭RF射频模块，停止发射微波信号；

当整列车通过后，车号识别装置的接车程序根据车速快慢，控制延时时间，关闭RF射频模块，停止发射微波信号；

(5)系统自检；

AEI软件在没有车辆经过时每隔半个小时自检一次，对射频模块、射频电路及UPS电源进行检测，并形成自检信息存入数据库，方便日后查询；

(6)准备接下一趟列车

当AEI软件完成对过车信息的采集、显示、加入数据库操作后，该趟列车的采集处理过车过程全部结束，恢复到正常等待接车状态，等待下一趟列车的到来。