铁路车号自动识别系统 (图)

    　车号自动识别系统对提高铁路机车、车辆、集装箱的使用率利用率，提高铁路使用效率及运输管理水平有极其重要的作用。系统结构简单，维护方便，便于功能扩展，是实现铁路运输管理和火车车辆管理现代化的重要基础。

      自动识别系统采用国际先进的微波反射调制技术、变型FSK编码技术，与国际标准接轨，将记轴、计辆、测速、测距等技术与车号自动识别技术相结合，实现标签定位。该系统主要由标签、地面识别设备、复示终端设备、中央管理设备、标签编程器等部分组成。

      一、主要构成
      1、货车/机车电子标签（TAG）
      标签内部存储器中存有车号信息及车辆技术参数信息。标签安装在机车、货车底部的中梁上，由微带天线、虚拟电源、反射调制器、编码器、微处理器和存储器组成。每个电子标签相当于每辆车的“身份证”。
      2、地面识别系统（AEI）
      地面识别系统由车轮传感器、天线、RF射频模块、读头、电源防雷装置、信号及通信防雷装置等部分组成。
      其中，车轮传感器、天线安装在线路上，地面十倍设备安装在铁路干线运行区间、分局交界口、编组站出入口，实时准确地完成列车的识别，并将识别出的标签信息及辅助信息通过通信电缆传输至中央处理设备和终端设备。
      3、集中控制管理计算机系统及复示终端设备
      由计算机、打印机、通信模块及软件构成。安装于编组站、交界口车站及列检所等场所，完成对列车标签信息的显示功能。提交各个有关部门使用。
      4、信息跟踪查询终端设备
      信息跟踪查询终端设备设在分局、路局车辆调度中心，查询车辆跟踪管理信息及车辆的运行区间位置，查询车辆检修状况信息报告、交界口车流统计结果等。
      5、标签编程系统
      标签编程器是标签安装前，将车辆信息写入标签内存装置，可在车辆段或车辆工厂进行变成写入，操作数据对用户开放。

     6、铁道部中央数据库管理系统
      全路标签编程站的总指挥部。把标签编程站申请的每批车号与中央车号数据库进行核对，对重车号则重新分配新车号，再向标签编程站返回批复的车号信息。既集中统一的处理、分配和批复车号信息，同时又是一个信息管理和信息查询中心。

      二、系统工作原理
      1、地面识别系统的技术关键——微波反射技术
      当列车即将进站时，列车的第一个轮子压过开机磁钢时开始计数，大于等于6此时开启微波射频装置（RF），微波射频装置在没有列车通过时保持关闭状态。微波射频装置开启后，安装在轨道的地面天线开始工作，向每辆车底部的电子标签发射微波载波信号，激活标签，识别标签。首先，标签在微处理其控制下，将标签内信息通过编码器进行编码，通过调制器控制微带天线，开始向地面发射信息；地面天线立即接收发射回的标签内信息，并传送到铁路旁的探测机房；由机房内无人值守的地面读出计算机将接收到的已调波信号进行解调、译码、处理和判别；然后将处理后的信息送入车站机房的GPS集中管理系统。当列车的最后一辆车的轮子压过关门磁钢时，关闭射频装置，准备下次车辆到来时工作。GPS系统对多台识别设备进行管理，按照铁路TMIS的通信谢意规程，将识别后的信息向铁路TMIS等系统传送，即向目的地存储转发。工作程序模式，如图1所示。 

      2、信息处理技术的关键——CPS多线程多目标存储转发技术

      CPS具有多线程多目标存储转发机制的特点。可以同时向多个目标发送报文，具有较高的发送效率；CPS转发程序具有准确无误、不丢失报文的特点，有一定的实时性，是一个存储转发装置。当CPS收到AEI报文时，转发程序立刻向各个预定义目标发送报文，如果此时到达某个目标的网络线路不通，转发程序会把未成功发送的报文存储起来，等线路通时，转发程序自动把以前未成功发送的报文发送出去。应用模式如图2所示。 

      转发程序的文件传输基于TCP/IP协议。高层传输协议使用FTP协议或CPS自定义协议。对于主机操作系统如UNIX、VMS、OS/2、WINDOWS NT等具有FTP服务程序的操作系统，使用FTP协议传输报文，对WINDOWS95、WINDOWS98不带FTP服务程序的操作系统，在其上安装转发系统配备的CPS报文接收程序，使用CPS自定义协议传输报文文件。CPS转发程序具有广泛的适用性。是车号自动识别系统中一项重要的软件工程。

      3、防止标签出现重号错号的技术关键——容错技术
      出现重车号不但会严重影响车号信息的使用效果，而且会造成ATIS整个工程的失败。建立一套完善的、严格的、科学的管理制度和作业流程，避免标签出现“重号、错号”。在计算机方面，要求开发出的标签编程管理软件应具有合理的流程、严密的防错、纠错及容错技术。下面谈谈几个主要的容错技术。
      (1)为了便于理解，请先看标签编程、安装工作程序示意图3。

      (2)“相关项目一致性”校验法。
       对一辆车的信息输入完毕后，要按［校对C］键，否则本次输入为无效，如果校对后出现“车号与车种不符！是否按错号处理，请确认”异常信息时，要认真分析车号和车种这两个相关项；比如棚车车号范围为3,000,000—3,499,999；如果选择了棚车的车种，而却输入了一个4,300,00的车号，则认为该号为错号，如果确实是错号，单击[确定]；否则应仔细检查车号车种的输入值是否有误。确保相关联的项输入一致，对保证车号输入的准确性又加了一道防线。
      (3)“重要项目两次输入一致”校验法。
      在标签编程站，车号是最重要的输入项。为了避免误操作造成的错车号，对车号要进行两次输入两次校验。第一次输入校对后，如果提示“输入正常”信息，则输入框内的输入信息被清空，再将“现在车号”进行第二次输入，再校对。然后再按［两次输入一致］校验键，比较两次输入的车号，如果无异常提示信息，说明两次输入车号完全一致，车号输入正确，可进入下一车辆的信息输入；不一致时，需重新输入两次车号，直至正确。

       (4)“比较过滤”校验法。
      每个标签编程站确保输入的一批车号信息正确无误后，可向铁道部车号中央数据库申请此批车号的批复。当部数据库接到申请后，采用“比较过滤”法，自动把申请的车号逐一与中央车号库进行比较，如果申请的车号已经被分配过了，说明申请的车号为重车号，必须过滤掉此车号，即此车号不再分配，则重新分配一个新车号；不重号的仍用原申请车号。最后部中央库将批复的此批车号反馈回标签编程站，由信息编码计算机输出到标签编程器，并写入到编程器上安置的电子标签内；同时将打印的3份标签内容记录贴在标签正反面和附表上；再把贴好的标签拿到站段对号入坐的安装在每辆现车底部中梁的指定位置上。全部安装完毕并检验无误，上网向部中央库再次确认此批车号，此批确认后的车号不再分配，这样才能避免已分配过的车号再被重新分配。

      (5)“理论与实际结合”校验法。
      一列车的每辆车的标签安装完成后，在安装现场由检查员，验收员进行检查验收，他们使用便携式读出器复逐一读出每辆现车车底标签内的信息后，首先仔细与现车车体记录及安装单逐一核对；再将便携式读出器送到标签编程站，由计算机读出其内存的内容，并自动与计算机存储的有关车号的信息核对，如果无异常提示信息，说明实际工作中车号标签没有错装、重装现象，核实结果证实“理论”与“实际”相一致。   

      (6)“断点续接”容错技术。
      有时编程系统发生故障（断电、死机、机器故障等），如果防范措施不当，就会出现重传、重输、漏传和漏输的现象，重车号错车号也就难以避免，甚至造成标签编程系统工作混乱，从而影响整个ATIS系统的顺利进行。
      在标签编程站，比如车号信息还未完全输入，系统发生故障，待系统恢复后，通过采用断点续接技术，计算机能够把新输入的车号信息与以前已输入过的车号信息自动联接在一起。
      车号全部输入完毕，在向铁道部中央库申请车号批复时，系统出现故障或线路中断时，同样待系统恢复正常后，采用断点续接技术，系统会自动从断点处继续申请批复车号，故障前已申请的车号无须重新申请。

      计算机在向标签编程器的标签写入车号信息时，如果发生故障，故障排除后，同样利用断点续接技术，还可以从断点处继续写入，无需重写，即以前的标签编程有效，标签即不会作废也不会漏写、重写和错写信息。