浅谈通信接口技术在轨道交通信号微机监测系统中的应用

李国政

(呼和浩特市机械工程职业技术学校，内蒙古 呼和浩特 010051)

随着轨道列车运行时速不断提升，我国轨道交通发展技术已经朝着网络化、自动化、数字化的方向发展。在保障轨道列车安全、高速、正点运行的基础上，需要建设一套集设备监控、设备诊断与维护、供生产决策和辅助运营管理等功能于一体的综合化的、智能化的信息技术平台，以提高整个轨道交通线路的运营安全和管理效率。轨道交通信号微机监测接口技术采用了标准串口(RS-232、RS-485、RS-422)技术、CAN总线技术、以太网技术，使其成为整个轨道交通信号微机监测系统复杂数据处理的前提条件与可靠保障。

1 标准串口(RS-232、RS-485、RS-422)技术

RS-232是Recommeded Standard的缩写，其表示推荐标准，232是标准的识别号。RS-232采用串行接口通信技术，1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通信的标准，并采用二进制进行数据处理。现RS-232采用DB-9方式进行连接，通过3条数据传输线进行全双工通信，其中针脚的定义，2为RXD接收数据，3为TXD发送数据，5为SGND信号地线。RS-232串口通信接线有2种方式：①直连接法，即2对2、3对3、5对5；②交叉接法，即2对3、3对2、5对5。这两种不同的接法，第一种直连接法用于电脑与设备的通信设置，第二种交叉接法用于设备与设备的通信设置。在轨道交通微机监测系统中，以CASCO的CSM系统为例，其用于处理采集模块数据的通信分机使用RS-232口进行总分机各端口参数的配置，并采用直连接法使电脑与通信分机进行通信，以进行各端口采集模块的通信匹配。

RS-485是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性标准。现RS-485也采用DB-9方式进行连接，通过屏蔽双绞线的2条数据传输线进行半双工通信，其中针脚的定义，1为RXD接收数据，2为TXD发送数据，连接另一端分别对应“A”“B”端。RS-485通信接口技术采用总线式拓扑结构，在同一总线上最多可以挂接32个节点。在轨道交通微机监测系统中各信号设备数据的采集，通过分散式模块，采用通信接口分机作为主机，主机通过RS-485的通信技术，在一个通信接口分机中设置了8个RS-485端口，每个RS-485通信接口可以挂接20个采集模块，实现了主从式的通信方式，其中通信接口分机采用DIB-9方式连接，模块端对应“A”“B”端子。在轨道交通微机监测系统中，采用RS-485方式进行采集的设备有外电网、25Hz轨道电路、转辙机、列车信号机等，通过独立模块、独立地址编码、独立供电的方式，以20个独立模块为一组进行采集并以RS-485的通信接口方式与通信主机进行数据传输。

RS-422采用DB-9方式进行连接，通过4条数据传输线进行全双工通信，其中针脚的定义，一端1为TXD发送数据+，2为TXD发送数据-，3为RXD接收数据+，4为RXD接收数据-；另一端1为RXD接收数据-，2为RXD接收数据+，3为TXD发送数据-，4为TXD发送数据+。在轨道交通微机监测系统中，集中监测主机通过RS-422通信接口方式与微机联锁系统维护机、TDCS系统、智能灯丝报警系统进行连接。

2 CAN总线技术

CAN是Controller Area Network的缩写，是ISO国际标准化的串行通信协议。现场总线技术被誉为自动化领域的计算机局域网。它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。现CAN总线技术也采用DB-9方式进行连接，通过屏蔽双绞线的2条数据传输线进行通信，其中针脚的定义，2为CAN高，7为CAN低。在轨道交通微机监测系统中，集中监测主机通过CAN总线通信接口方式与信号监测系统综合采集层、轨道采集层、道岔开关量采集层、环境监测采集层进行连接并通信。在轨道交通微机监测系统中采用CAN总线技术有较强的数据通信实时性，并有较高的可靠性。

3 以太网技术

以太网是采用计算机、交换机、路由器等设备进行组网形成的局域网技术，其在轨道交通微机监测系统组网中是应用最普遍的局域网技术。现微机监测系统以太网采用超五类非屏蔽双绞线方式进行连接，通过超五类非屏蔽双绞线8条数据传输线进行全双工通信，在网络连接中，对于设备与设备间采用平行网线的连接方式，即两端为：橙白-1，橙-2，绿白-3，蓝-4，蓝白-5，绿-6，棕白-7，棕-8。在轨道交通微机监测系统中，集中监测主机通过以太网技术与ZPW2000维护机等设备进行连接，并通过两站间的同轴电缆组成站间局域网。

在局域网网络中，经常会遇到网络丢包、网络中断等情况，对于维护技术人员能够如何第一时间查出问题并及时处理是现场亟待解决的。为此，学习基本的DOS常用网络命令，在轨道交通微机监测网络系统的施工与维护中可发挥重要的作用。常用的DOS网络命令有：①ping命令，可测试以太网的物理网络连接状态与丢包情况；②ipconfig命令，可查看使用网卡的IP地址、子网掩码和缺省网关值的设置情况；③tracert命令，可跟踪网络连接情况。

4 通信接口技术在轨道交通信号微机监测系统中的应用

轨道交通信号微机监测系统对信号机械室内信号设备的开关量、模拟量进行着实时监控，通过计算机的实时处理与存储，能够实现信号设备关键设备的实时测量与故障分析，基于通信接口技术，实现了信号设备维护管理的自动化与现代化，并朝着智能化的方向逐步发展。在车站的信号机械室机房内，轨道交通信号微机监测系统由计算机、路由器、交换机、采集分机、采集模块、通信接口分机以及CAN卡与摩莎卡等设备组成。计算机主板通过扩展插接CAN卡可实现计算机主机与各采集分机的CAN数据通信，其中采集分机的种类有：道岔采集层、综合采集层等。计算机主板同时通过扩展插接摩莎卡可接收RS-485和RS-422的数据通信，其中列控系统的数据传输采用RS-422接口、CTC系统的数据传输采用RS-422接口、列车信号机灯丝报警的数据传输采用RS-422接口、微机联锁系统的数据传输采用RS-422接口、智能电源屏系统的数据传输采用RS-485接口，每块摩莎卡可实现4个RS-485或RS-422接口的设置，若车站接口较多，可插接2块摩莎卡进行数据通信。计算机的RJ-45接口通过超五类非屏蔽双绞线与交换机相连，可与通信接口分机进行通信。通过通信接口分机的数据采集，实现了信号设备外电网电压、电流、频率、相位角的数据采集，实现了25Hz轨道电路的电压、相位角的数据采集，实现了转辙机动作功率曲线的数据采集，实现了移频接收设备、发送设备的频率等信息的采集。

计算机通过本站路由器等网络设备实现了本站局域网络的以太网组网，通过通信机房的2M同轴电缆实现车站与车站的组网，将整条线路的车站进行互联互通，通过中心路由器可实现管理单位的远程连接，各车站的实时采集数据、报警信息、历史数据均可进行调阅查看。因此，轨道交通信号微机监测系统随着网络技术的不断发展，也朝着网络化、数字化的方向不断发展。

对于维护技术人员，面对种类繁多的采集模块、通信接口，当发生某个模块故障、通信接口异常时，能够如何第一时间查出问题并及时处理是现场亟待解决的。为此，在计算机操作软件界面，经常在进行调阅分析时需时常单击右键查看通信状态，在调出的通信状态窗口可查看到CAN分机通信状态、通信接口分机中各模块连接状态、串口通信状态、站内系统通信状态。在通信状态图中，当设备发生故障引起连接中断时，连接拓扑图相应连接线会变成红色，可提醒维护人员及时进行处理。

5 结束语

轨道交通信号微机监测系统将信号系统中的道岔、轨道电路、信号机、电源屏、微机联锁系统、列控系统、ZPW2000系统等多种设备的采集集中起来，通信接口技术的可靠与否对于整个系统起着至关重要的作用。对于轨道交通信号微机监测维护人员来说，只有将网络、轨道交通信号、通信、计算机等技术熟练运用，在设备故障处置中方可发挥重要作用。随着现代技术的不断发展，轨道交通高速技术的不断普及与应用，越来越多的技术要求不断提出，为了切实保障列车运行的安全可靠以及提高运输效率、确保运输准点的要求，相信更多可靠、高效的接口通信技术将运用在轨道交通发展中。