铁路线车的探究与设想

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1、铁路线车的探究与设想本文作者：张正光李国宁田俊鹏陈摇璐工作单位：兰州交通大学自动化与电气工程学院系统硬件结构车地联控系统由车载设备与地面设备组成。车载设备由车载主控、车载终端、安装的传感器、GPS接收机、数传电台等部分组成;地面设备由三取二主控机、数传电台（双冗余）、电源模块（双冗余）、电子地图等组成。工作原理车载系统负责采集机车工况数据（方向、速度、压力、里程数累计等参数），同时负责机车与地面机的通信。地面机设备主要完成跟车逻辑运算、机车定位、作业计划发送、站场数据传输等功能。服务器与地面机通

2、过网络连接,从地面机获取站场信息，机车信息，显示各站的站场状态，显示机车详细信息。服务器还与信息化系统连接，传输机车信息到信息化系统,从信息化终端获取作业计划信息。GPS基站与服务器连接，基站定时传输差分数据到服务器，服务器将差分数据发送到各站的地面机，地面机再发送到站内的机车。车地联控工作原理如图2所示。机车精确定位车地联控系统通过轨道电路和测速定位法定位当前机车的准确位置，机车速度传感器采集速度并计算里程数，地面机每隔50ms获取一次机车信息,获取机车的当前里程数，与上次的里程数进行比较，获

3、取里程差，然后在显示终端上移动机车位置。GPS定位作为辅助手段对机车进行定位，当地面逻辑判断机车位置不正确的时候，需要通过GPS的定位信息对机车进行修正。通过多区段的左右绝缘节进行GPS经纬度的测量，可以获得区段的长度，结合机车传回的经纬度坐标，可以判断机车是否在区段上。通过轨道电路、测速定位法和GPS定位法相结合，确保了机车的精确定位。系统组成车地联控系统可以分为以下几个子系统。车地联控车载系统主要由车载主控机、车载显示终端、车载接线盒、GPS接收机、485转换模块组成。GPS接收机通过天线，

4、获取GPS卫星信号,计算出当前机车所在的经纬度坐标，将该信息通过接线盒定时发送到车载主控机上，车载主控机再发送到地面站进行定位计算，通过计算获得机车所在的区段，最终通过车载显示终端实现人机交互。车地联控电子添乘系统包括录像主机,车内摄像头和车外摄像头。进行视频和音频信息的采集和保存，配备的硬盘大约可保存设备开启期间最近半月的信息。电子添乘系统主要通过无线设备,实现对机车内的实时监控，保证机车安全驾驶，防止因人为原因事故的发生，也便于鉴别司机的操作技术和事后责任的界定。车地联控地面机CPU实时计算

5、着站场的信息，并且模拟生成虚拟的机车对象,并进行机车跟踪定位、作业计划传输等逻辑运算，地面机维护着本站内的所有机车。车地联控地面机从计算机联锁系统中获取站场数据并进行逻辑运算处理,通过以太网和无线电台将机车位置、车列长度等运算结果分别传输给机车和信息化系统。同时,调车作业单通过以太网传输到车地联控地面机,再通过无线设备传输到机车上，实现了实时下达和变更调车计划，完成了车站和机车间的相互控制［6］。车地联控服务器、维修机显示所有站场信息，机车信息，轨道采集模块信息，提供人工维护机车界面,站场机车数

6、据存储与回放，车地联控系统运行日志记录，信息化终端连接、作业计划转发,GPS基站差分数据转发,GPS坐标补点功能。车地联控服务器软件是运行在WINDOWS操作系统下的人机交互软件，用于监控所有站的相关信息，包括站场信息、机车信息等。每个车地联控项目只需要运行一套服务器软件，服务器软件通过网络与各个站的地面机连接通信，从地面机获取站场与机车的信息；通过网络与信息化终端连接,接收信息化下发的作业计划，同时发送机车信息给信息化终端。车地联控电子地图的特点是通过结合GPS信息，精确定位站内每个机车的位置

7、，对机车位置进行自动校正，不需要人工参与维护。在调度中心的大屏上可以通过电子地图直观地监视到站场的状态、机车在站场所在的区段及精确位置、同时结合信息化系统能够直观地显示区段中所有的车皮信息及状态。另外，电子地图终端实现了站场之间的区间显示，能够监视机车在区间中的准确位置，所在道口的情况。在调度中心的大屏上，可以实现所有站的同时显示，一个小屏幕显示一个站场，也支持整个大屏显示一个站场信息。3系统软件结构车地联控系统的应用软件包括:服务器软件、维修机软件、通信软件、MCCAD软件、10数据处理模块软

8、件等，如图3所示。图3车地联控软件体系结构车地联控系统数据丰富，各子系统之间进行大量的信息传递和数据交换，这样就要求各个子系统、模块之间要有较强的接口能力。从系统的整体需求出发，分析各软件所实现的功能和其他软件系统之间的交互关系，确定组成系统的各个硬件、系统的整体结构、部件同步、部件交互和部件通信协议等，既考虑完全实现各项功能任务，又考虑软件的扩展和维护。从整体上软件体系结构的设计思想是模块化软件结构⑺。系统运行环境图4是车地联控系统界面，从图中可以看出该系统界面简洁，易操作。地面机采用的是目前