計(jì)軸繪圖及監(jiān)測(cè)的仿真探究論文
計(jì)軸又稱微機(jī)計(jì)軸，是鐵路兩端車站大的裝設(shè)設(shè)備，利用安裝在鋼軌的閉環(huán)傳感器監(jiān)督列車車輪對(duì)經(jīng)過(guò)數(shù)，經(jīng)過(guò)設(shè)在室內(nèi)的微機(jī)系統(tǒng)與門檢測(cè)后將本站的輪對(duì)數(shù)，經(jīng)過(guò)設(shè)在室內(nèi)的微機(jī)系統(tǒng)與門檢測(cè)后將本站的輪對(duì)數(shù)利用半自動(dòng)設(shè)備發(fā)送至對(duì)方站，列車到達(dá)對(duì)方站后，對(duì)方站收到輪對(duì)數(shù)與發(fā)車站的相同時(shí)自動(dòng)開(kāi)通區(qū)間，換言之，是一種能檢測(cè)通過(guò)車輪的鐵路信號(hào)設(shè)備，它能夠取代許多的普通軌道電路。
現(xiàn)有的計(jì)軸設(shè)備主要計(jì)軸系統(tǒng)可有效的用于解決站內(nèi)軌道電路“壓不死”、“異常紅光帶”、分路不良等故障；也可用于半自動(dòng)閉塞區(qū)間，以實(shí)現(xiàn)站間閉塞自動(dòng)化，提高區(qū)間行車效率，保證列車在區(qū)間內(nèi)的安全運(yùn)行。但傳統(tǒng)的計(jì)軸設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)不能很形象地進(jìn)行顯示，這就給計(jì)軸設(shè)備的維護(hù)與故障處理造成了一定困難，延長(zhǎng)了處理故障時(shí)間。因此，開(kāi)發(fā)了計(jì)軸繪圖及監(jiān)測(cè)仿真系統(tǒng)。系統(tǒng)將繪圖軟件、傳感器、總線、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信融為一體，通過(guò)繪制站行圖，進(jìn)行形象的監(jiān)測(cè)顯示，方便日常維護(hù)，同時(shí)幫助維護(hù)人員快速分析故障及定位，縮短故障處理時(shí)間，保證計(jì)軸設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1 開(kāi)發(fā)原理及目的
計(jì)數(shù)頭（或稱檢測(cè)點(diǎn)）安裝在軌道區(qū)段的每一個(gè)端點(diǎn)。同時(shí)每個(gè)區(qū)段有一個(gè)由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的，與區(qū)段各端檢測(cè)點(diǎn)相關(guān)的電子計(jì)數(shù)器。一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)有兩個(gè)獨(dú)立的傳感器組成，檢測(cè)點(diǎn)借助于每個(gè)傳感器被經(jīng)過(guò)的次序能檢測(cè)列車運(yùn)行方向。當(dāng)每個(gè)輪對(duì)駛過(guò)軌道區(qū)段的始端檢測(cè)點(diǎn)時(shí)該該區(qū)段的計(jì)數(shù)器遞增。當(dāng)列車經(jīng)過(guò)同樣的末端檢測(cè)點(diǎn)時(shí)該區(qū)段的計(jì)數(shù)器遞減。如果一個(gè)區(qū)段計(jì)數(shù)計(jì)算結(jié)果是零，軌道區(qū)段對(duì)后續(xù)的列車來(lái)說(shuō)被認(rèn)為是出清，即此區(qū)段為空閑。不同于軌道電路，計(jì)軸不需要安裝軌道絕緣，這避免了因?yàn)椴迦虢^緣而鋸斷已焊接好的長(zhǎng)軌。這些絕緣部位給鋼軌帶來(lái)薄弱環(huán)節(jié)，斷軌經(jīng)常發(fā)生在這些地點(diǎn)。并且許多軌道電路的故障都是由軌道絕緣引起的，計(jì)軸監(jiān)測(cè)設(shè)備的應(yīng)用解決了這個(gè)問(wèn)題。
本計(jì)軸繪圖及監(jiān)測(cè)的仿真系統(tǒng)軟件適用于JZGD-1、JZ1-H 型計(jì)軸設(shè)備，滿足了站內(nèi)、區(qū)間一體化要求，對(duì)計(jì)軸設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，故障時(shí)給出報(bào)警，同時(shí)為故障診斷提供有效的分析數(shù)據(jù)，縮短故障處理的時(shí)間，提高計(jì)軸系統(tǒng)的可用性。
1.2 系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)
根據(jù)計(jì)軸繪圖及監(jiān)測(cè)的仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)目的與設(shè)計(jì)需要，遵循面向?qū)ο筌浖こ痰乃枷耄捎媒y(tǒng)一建模語(yǔ)言，詳細(xì)描述計(jì)軸繪圖及監(jiān)測(cè)的仿真系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)過(guò)程。
�。�1）站場(chǎng)圖繪制軟件。此軟件可以繪制磁頭傳感器、繪制鐵軌，對(duì)區(qū)段進(jìn)行標(biāo)示，以及設(shè)置區(qū)段的屬性。
�。�2）磁頭采集單元。磁頭采集單元是對(duì)室外電子檢測(cè)盒 JCH 所輸出的頻率及幅度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，每個(gè)計(jì)軸頻率傳感器可以分別對(duì) 2 個(gè)計(jì)軸點(diǎn)的頻率進(jìn)行測(cè)量，本仿真系統(tǒng)使用串口調(diào)試工具模擬行車數(shù)據(jù)。
（3）開(kāi)關(guān)量采集單元。開(kāi)關(guān)量采集單元用于采集如計(jì)軸軌道條件、復(fù)位條件等，本仿真系統(tǒng)使用串口調(diào)試工具模擬。
�。�4）電壓采集單元。交直流電壓檢測(cè)板卡，可測(cè)量輸入的直流電壓或交流電壓，本仿真系統(tǒng)使用串口調(diào)試工具模擬。
�。�5）多串口擴(kuò)展卡。利用虛擬串口代替。
�。�6）主機(jī)單元。完成和系統(tǒng)各個(gè)模塊的通訊，數(shù)據(jù)采集，保存，顯示，故障診斷。
�。�7）顯示器。給出計(jì)軸繪圖及監(jiān)測(cè)的仿真系統(tǒng)相關(guān)操作的圖形。
1.3 系統(tǒng)特點(diǎn)
�。�1）實(shí)用性較強(qiáng)。系統(tǒng)采用模塊化、網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，采用虛擬串口調(diào)試工具寫入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量豐富，能適應(yīng)不同的站場(chǎng)，不同行車方式的要求，并可分散或集中放置。
�。�2）功能全面。計(jì)軸繪圖及監(jiān)測(cè)的仿真系統(tǒng)功能全面，該系統(tǒng)集計(jì)軸站場(chǎng)繪圖，信號(hào)處理軟件為一起，傳統(tǒng)的系統(tǒng)站場(chǎng)繪制和信號(hào)處理軟件是分開(kāi)的，不便于設(shè)計(jì)人員的一體化操作。
（3）直觀性。過(guò)去系統(tǒng)都是用一些指示燈來(lái)進(jìn)行顯示，現(xiàn)在利用虛擬方式進(jìn)行檢測(cè)，便于用戶的觀察。
�。�4）界面美觀、操作簡(jiǎn)捷。良好的用戶菜單，操作人員可以根據(jù)需要自行修改站場(chǎng)。
2 系統(tǒng)工作的流程
2.1 根據(jù)實(shí)際情況繪制站場(chǎng)圖
設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際需要繪制站場(chǎng)圖形，站場(chǎng)圖形直觀，便于修改。
2.2 配置傳感器屬性
繪制好站場(chǎng)圖形后，需要對(duì)站場(chǎng)中的傳感器進(jìn)行屬性配置，此項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)對(duì)實(shí)際傳感器的模擬，需要配置以下屬性：
�。�1）傳感器的 ID，此項(xiàng)程序中會(huì)自動(dòng)添加。
�。�2）相對(duì)應(yīng)的串口，這里串口是用于將外界實(shí)際傳感器數(shù)據(jù)傳送給模擬傳感器，一個(gè)傳感器將鐵軌分成了左面軌與右面軌，使用貼代碼的形式給出。
2.3 規(guī)則的配置
將串口來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的表示為軸的信息，建立了規(guī)則類，規(guī)則類能通過(guò)配置來(lái)對(duì)串口來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行判別是不是軸信息；是增加軸數(shù)，還是減少軸數(shù)。
3 結(jié)束語(yǔ)
隨著鐵路運(yùn)輸壓力的`增加，如何提高運(yùn)輸效率并且能保證行車安全是當(dāng)前亟需解決的問(wèn)題。站內(nèi)軌道電路分路不良、半自動(dòng)閉塞區(qū)段成為制約提高運(yùn)輸效率、行車安全的瓶頸。采用計(jì)軸系統(tǒng)作為區(qū)間空閑狀態(tài)的檢查手段，并通過(guò)增加有關(guān)結(jié)合電路，即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)站間閉塞系統(tǒng)，對(duì)保障行車安全、提高運(yùn)輸能力起到了重要的作用。特別是隨著提速向半自動(dòng)區(qū)段的延伸，增加計(jì)軸區(qū)間檢查設(shè)備更為迫切。
本仿真系統(tǒng)通過(guò)獲取模擬的串口信號(hào)，按照設(shè)定的含義，對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理。當(dāng)處理完磁頭串口發(fā)送來(lái)信號(hào)，則可以判斷傳感器左面 / 右面的鐵軌所屬的區(qū)段的軸數(shù)應(yīng)該增加還是減少，將其發(fā)送給相應(yīng)的區(qū)段，使相應(yīng)的區(qū)段進(jìn)行軸數(shù)的增減。當(dāng)軸數(shù)從有軸變?yōu)闊o(wú)軸時(shí)，告訴屬于本區(qū)段的所有鐵軌區(qū)段空閑。當(dāng)軸數(shù)從 0變?yōu)橛休S時(shí)，告訴屬于本區(qū)段的所有鐵軌區(qū)段占用。在無(wú)論區(qū)段從空閑到占用還是從占用到空閑，所屬區(qū)段的模擬繼電器都要?jiǎng)幼鳎ㄓ眉^來(lái)表示，當(dāng)繼電器落下時(shí)，向下箭頭亮起，相反向上箭頭亮起）。使用可視化軟件平臺(tái) MFC 編寫 , 利用面向?qū)ο蟮姆椒橛脩魟?chuàng)造出良好的人機(jī)界面，滿足了鐵路對(duì)計(jì)軸繪圖及監(jiān)測(cè)的仿真系統(tǒng)的需求，提供的仿真過(guò)程與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行相近。
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