电子自动闭塞系统监测维护终端研究

李 瑾，范多旺，何 涛

（兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室，兰州730070）

目前我国CTCS2/CTCS3级的区间控制系统采用列控中心（TCC）来保障列车在区间的安全运行，时速160 km以下的区间自动闭塞系统，即CTCS0/CTCS1级自动闭塞系统仍采用传统的继电器组合电路实现自动闭塞的逻辑关系，电路体积大，维护和排除故障困难，影响自动闭塞区段的通过能力。随着计算机技术、信息技术和电子技术的发展，使电子自动闭塞系统的实现成为可能。

信号集中监测系统是保证行车安全、强化信号设备结合部管理、监测信号设备状态、发现信号设备隐患、分析信号设备故障原因、辅助故障处理、指导现场维修、反映设备运用质量、提高电务部门维护水平和维护效率的重要行车设备[1]。信号集中监测系统主要对信号设备的开关量及模拟量进行动态实时监测，目前尚无针对区间电子自动闭塞系统的监测维护终端，系统运行情况得不到实时监测，不利于系统故障报警分析。监测维护终端是电子自动闭塞系统的重要组成部分，对监测维护终端的研究具有重要意义。

1 技术要求

电子自动闭塞系统实现采用集中式控制模式，系统单独设置区间控制机柜，由区间控制系统主机和区间电子执行单元组成。电子自动闭塞系统监测维护终端的技术要求主要有以下几点：

（1）实时显示并记录系统运行情况。（2）对所记录的信息进行逻辑分析。（3）对所记录的信息提供查询、打印、回放。（4）对异常情况进行报警，根据系统故障性质产生一级报警、二级报警、三级报警和预警。（5） 具有操作方便易于维护的人机交互界面。（6）监测维护终端应当独立于电子自动闭塞系统，终端的故障不能影响系统正常运行。

监测维护终端的监测内容如下[1]：

（1）区间控制系统主机的工作状态，区间控制系统主机与联锁、邻站的通信接口状态。（2）联锁接发车进路信息、线路方向信息、信号降级信息。（3）邻站的边界信息、改方信息。（4）区间区段信息：空闲、占用码位。（5）区间信号点灯状态：灭灯、红灯、绿灯、黄灯、绿黄。（6）轨道电路编码信息。（7）区间控制系统主机维护报警信息。（8）临时限速信息。

2 监测维护终端总体设计

2.1 设计原则

监测维护终端依据电子自动闭塞系统实现方案及《铁路信号集中监测系统技术条件》进行设计，能够实时记录监测数据，并及时报警，具有操作方便的可视化人机界面。软件的设计遵循实时性、可测试性、可扩充性及可靠性等原则。

2.2 设计思想

（1）分析原有继电自动闭塞系统的工作电路，包括闭塞分区电路及移频总报警电路等[2]、分析监测信息与报警条件。（2）实现区间线路图的实时显示。监测维护终端能够实时显示区间线路图，实时监测系统故障并报警。（3）实现对电子自动闭塞系统历史运行情况的查询、再现。

2.3 系统结构

按照上述设计原则与设计思想，考虑监测维护终端的特点，通过以太网接口实现对区间控制系统的监测和维护，监测维护终端结构图如图1。

图1 系统结构图

2.4 工作原理

监测维护终端实时接收区间控制系统主机发送的监测信息，并通过人机界面显示，当监测信息异常时进行报警。以区间区段占用信息的监测为例，每个闭塞分区的轨道电路由主轨道电路和小轨道电路两部分组成，主轨道信号和小轨道信号分别经过本轨道电路接收器和相邻轨道电路接收器处理后，将结果送给本轨道电路接收器，两者均空闲，使得GJ（轨道继电器）吸起即轨道电路空闲，两者之一占用，则GJ落下即轨道电路占用[2]。监测维护终端通过和区间控制系统主机通信直接获取GJ的状态，分析处理后在区间线路图上实时显示区间区段的占用信息，在系统中分别抽象出GJ的吸起、落下两种状态，用软件实现其原有的逻辑关系。如果监测维护终端接收到的信息不同于这两种状态，则显示轨道电路占用，并且产生报警信息。

3 软件设计

监测维护终端的软件部分是运行在Windows XP环境下的应用程序。本文以Visual C++ 6.0为开发平台，实现监测维护终端的设计。软件设计采用自顶向下的设计思想，将系统分为通信接口、记录存储、数据查询和数据显示4个功能模块，采用模块化的设计思想实现监测维护终端功能。系统软件结构图如图2。

图2 软件结构图

系统软件设计突出了模块化设计思想。软件的模块化设计使得系统功能实现方便，系统层次清晰。以下是系统软件各模块简要介绍。

3.1 通信接口模块

通信接口模块负责实现与外部系统的接口功能，建立通信，并且实现对数据的接收、发送和处理功能。监测维护终端通过一路100Base-T以太网接口与区间控制系统主机连接。实时接收由区间控制系统主机传输的状态信息和报警信息。通信通道采用点对点连接方式。监测维护系统和区间控制系统主机的通信接口为标准RJ45类型。

以太网是一种使用广泛的局域网技术。随着以太网技术发展，网络传输速率已达到100 Mbps，提高了传输效率。通信设计选用基于TCP/IP协议的套接字SOCKET实现服务器端（区间控制系统主机）和客户端（监测维护终端）的数据通信。

3.2 记录存储模块

记录存储模块负责对收到的数据进行实时记录并存储。本文采用数据文件的形式保存数据。在VC开发环境中，通常先把监测的数据暂存于数组，再由数组写入文件。但是如果监测周期短，频繁写文件会影响系统的实时性，容易出现错误。所以本文采用数组类CArray，利用其成员函数动态的改变数组大小，可以避免频繁写文件。

3.3 数据查询模块

数据查询模块负责响应用户对监测数据的查询，向数据记录存储模块进行查询请求。记录存储模块向查询模块发送历史数据，完成查询功能。数据查询可以根据用户的操作，查询系统网络通信状态、报警信息、电子自动闭塞系统运行日志、主备机切换记录等信息。

3.4 数据显示模块

数据显示模块负责实现监测内容的实时显示和历史回放。区间区段的占用信息、区间信号点灯信息等通过区间线路图实时显示。系统的运行情况、异常报警等也通过人机界面直观地显示。数据报表可由打印机打印输出。

4 结束语

本文根据电子自动闭塞系统原理，对其监测维护终端进行了研究。以电子自动闭塞系统监测维护终端的技术条件为基础，分析其工作原理，采用模块化设计实现系统功能，为电子自动闭塞系统的监测提供了有力支持。随着我国铁路信息化的快速发展，区间控制系统的电子化成为趋势，对其监测维护终端的设计与实现满足了安全、可靠、实时监测与报警等要求，适应了我国铁路发展的需要。

[1] 铁路信号集中监测系统技术条件[S] . 运基信号[2010] 709号.

[2] 林瑜筠. 新型移频自动闭塞[M] . 北京：中国铁道出版社，2007.