基于北斗定位系统的调车监控系统车载软件设计

罗 薇，王跃华，杨 扬

（1.西南交通大学 信息科学与技术学院， 成都 610031；2.北京通号国铁城市轨道技术有限公司，北京 100073 ）

基于北斗定位系统的调车监控系统车载软件设计

罗 薇1，王跃华2，杨 扬1

（1.西南交通大学 信息科学与技术学院， 成都 610031；2.北京通号国铁城市轨道技术有限公司，北京 100073 ）

调车监控系统主要通过北斗定位系统与计算机联锁信息校对，对机车实现精确定位。本文介绍基于北斗定位系统的调车监控系统的结构和定位原理，以及调车监控系统车载终端的软件设计。

调车监控；计算机联锁；车载终端；软件设计

目前，铁路运输系统分为国家干线铁路运输和企业铁路专用线运输两大部分[1]，后者作为前者的延伸，在大型工业企业内部运输中占据主导地位。调车作业是企业铁路运输的重要环节，其工作效率直接影响着企业铁路运输的运能和生产规模。在调车作业过程中的各个环节都依赖于经验丰富的调度人员和机车乘务员瞭望确认地面信号。面对复杂的静态、动态信息，调度员尽管经验丰富，但仍有可能存在疏忽和考虑不周的情况；同时对于恶劣的天气，机车乘务员可能会对地面信号确认错误[2]。在调车过程中，操作失误或确认失误时都容易造成“冲、挤、脱”等事故的发生[3]。因此，设计一套机车安全监控系统用于辅助调车作业具有实用价值，其车载模块直接安装于各个机车，提示司机行车，不仅提高调车的安全性，而且还能减轻作业人员负担及工作压力，避免由于人为因素造成巨大经济损失，降低事故率及增加效益。

1 调车监控系统简介

1.1 调车监控基本结构

调车监控系统主要由调度中心的地面机车安全监控系统、各站场室内的机车安全监控系统和各机车上的机车安全监控系统3大部分构成。系统整体结构图如图1所示。

其中，机车安全监控系统主机设置于调度中心，与北斗定位系统服务器相连，主要负责从GPS定位系统服务器接收所有机车信息，包括机车位置信息和速度信息，并整合成信息包通过厂区内光纤局域网发送到各站场内监控系统分机。机车安全监控系统分机分散设置于各个站场，并与电务维修机相连，其作用是：（1）它接收来自电务维修机的信息，解析出站场信号设备状态信息；（2）接收来自调度中心监控系统主机的机车信息，解析出本站场内所有机车信息；（3）整合站场信号设备状态信息和站场内所有机车信息，形成信息包；（4）将整合的信息通过3G网络发送到对应机车上。机车安全监控系统车载主机分散设置于各台机车上，采用ARM单片机和嵌入式操作系统，与车载提示告警设备相连。调车监控系统车载主机对接收到的信息加以解析，取出有用信息，对机车运行进路、速度进行显示，对机车运行前方信号状态加以提示和告警，并对机车信息进行存盘。

1.2 调车监控基本原理

当调车机车驶入厂区进行调车作业时，机车通过厂区内光纤局域网将该机车车次号发送给北斗定位系统主机，北斗定位系统主机对机车编号读取，对该机车所在厂区进行大范围的定位以及速度的确定。将机车位置和速度信息整合，以下统称为机车信息，并发送给各站调车监控系统地面主机。当机车进入厂区作业时，计算机联锁系统会通过对室外设备信息的采集，得到机车具体所在股道位置以及站场设备的状态信息，并通过局域网将设备信息发送给调车监控系统地面主机。调车监控系统地面主机将接收机车信息和站场设备信息校核，得出机车准确位置。将机车位置、速度和设备状态等信息打包发送给调车监控系统车载主机。调车监控系统车载主机对接收到的信息加以解析，取出有用信息，对机车运行进路、机车速度进行显示；对机车运行前方信号状态加以提示和告警；对机车信息进行存盘，确保监控系统车载主机在关机、重启、通信故障等情况下的合理处理，提高车载主机的自适应性，从而达到辅助调车作业的作用。

图1 调车监控系统整体结构图

2 调车监控车载终端软件设计

2.1 软件设计思想

基于调车监控车载系统的控制和显示功能，把站场3大设备分成独立的个体，每个设备有自己唯一的编号。每一条进路都是由多个设备组成。本系统中有228个设备元素，所以调车场可以看成是由这些设备元素组成的。车载显示、通信、处理和数据保存等都是建立在设备元素的基础之上。设备元素的存储，采用TXT文件形式。车载系统主机是采用ARM单片机结构，在嵌入式操作系统下运行，采用C++语言进行程序设计，以VC++6.0作为开发平台。因此，采用TXT文本方式，既便于数据修改又节省存储空间。系统的站场设备存储格式如表1所示。

表1 站场数据格式

XH、GD、DC分别代表信号机、股道、道岔，后面每个设备属性分别用分隔符分开，以便数据分解。信号机由高柱、进站、出站、调车、单置、并置、差置、尽头8类组成，并以16进制存储。股道由道岔区段、无岔区段、股道、牵出线、尽头线5类组成。道岔由单动、双动、渡线、岔尖朝左、岔尖朝右、定位在直股6类属性组成，以16进制存储。超限绝缘的位置由超限绝缘在前支、超限绝缘在直股、超限绝缘在弯股3类组成。

通过对设备编号，机车的动态显示就有了基本依据。当接收到地面信号时，根据信号设备的状态，结合设备元素的属性，可知道开通哪一条进路，从而在车载上将进路用亮带表示，使司机一目了然；并将前方信号状态加以语音提示和告警；通过北斗定位系统主机所给信息，确定机车在厂区中的具体位置、速度，从而在车载主机显示屏加以速度提示；然后对机车信息进行存盘，确保监控系统车载主机在关机、重启、通信故障等情况下的合理处理，提高车载主机的自适应性。

所有设备属性用分隔符分隔，便于数据解析。基于设备编号的设计提高了应用程序的通用性和可移植性。只有具体设备与具体的调车场相关联，而其他部分的功能是一致的。将可变部分提出来，以文件的形式存储，当系统应用于其他的调车场时，工作集中在制作调车场的站场设备元素文件，而不必去修改应用程序。

2.2 软件系统基本功能模块

（1）通信模块。接收来自本站场机车安全监控系统分机的信息，向调车监控系统地面主机发送信号回执。（2）处理模块。对于从本站场机车安全监控系统分机接收到的信息，按指定格式解析数据，得到所需要的信息，例如机车当前位置、状态，其次是语音提示报警的处理。（3）车载显示模块。显示机车速度，机车运行前方信号机状态，机车运行进路以及机车运行进路周围被占用的进路。（4）数据存储模块。对机车信息进行实时存盘，确保监控系统车载主机在关机、重启和通信故障等情况下的合理处理，提高车载主机的自适应性。

2.3 软件的基本流程图

调车监控系统车载主机程序流程如图2所示。

3 结束语

本文详细介绍了调车监控系统车载主机，系统从设计到实现都注重实用性和通用性。该系统在邯郸钢铁厂试运行效果良好，能够提高调车作业效率，提高调车作业的安全性，对加强调车作业管理具有一定的现实意义。

[1] 林立新，杨宏伟. GPS定位的调车系统[J].机车电传动，2004（4）.

[2] 奚国森.开发调车监控系统的几个问题[J].机车电传动，2008 （3）.

[3] 曹桂均.DJK无线调车机车信号和监控系统工程化研究[J].中国铁路，2008 （6）：21-25.

责任编辑 陈 蓉

Onboard software design of Shunting Monitoring System based on Beidou Positioning System

LUO Wei1, WANG Yuehua2, YANG Yang1
( 1.School of Information Science and Technology, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China; 2. Beijing Urban Transit Technology Co.,Ltd, Beijing100073, China )

Shunting Monitoring System was mainly used for auxiliary shunting operation, and improving the security of shunting operation. It achieved precise positioning mainly by means of combining Beidou Positioning System and computer interlocking information. This paper briefly introduced the structure and positioning principle of the Shunting Monitoring System, software desing for vehicle terminal of the System.

shunting monitoring; computer interlocking; vehicle terminal; software design

U284.3∶TP39

A

1005-8451（2014）07-0009-03

2013-12-30

罗 薇，在读硕士研究生；王跃华，助理工程师。