計軸繪圖及監(jiān)測的仿真探究論文
計軸又稱微機計軸，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)督列車車輪對經(jīng)過數(shù)，經(jīng)過設(shè)在室內(nèi)的微機系統(tǒng)與門檢測后將本站的輪對數(shù)，經(jīng)過設(shè)在室內(nèi)的微機系統(tǒng)與門檢測后將本站的輪對數(shù)利用半自動設(shè)備發(fā)送至對方站，列車到達對方站后，對方站收到輪對數(shù)與發(fā)車站的相同時自動開通區(qū)間，換言之，是一種能檢測通過車輪的鐵路信號設(shè)備，它能夠取代許多的普通軌道電路。
現(xiàn)有的計軸設(shè)備主要計軸系統(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；也可用于半自動閉塞區(qū)間，以實現(xiàn)站間閉塞自動化，提高區(qū)間行車效率，保證列車在區(qū)間內(nèi)的安全運行。但傳統(tǒng)的計軸設(shè)備的運行狀態(tài)不能很形象地進行顯示，這就給計軸設(shè)備的維護與故障處理造成了一定困難，延長了處理故障時間。因此，開發(fā)了計軸繪圖及監(jiān)測仿真系統(tǒng)。系統(tǒng)將繪圖軟件、傳感器、總線、計算機網(wǎng)絡(luò)通信融為一體，通過繪制站行圖，進行形象的監(jiān)測顯示，方便日常維護，同時幫助維護人員快速分析故障及定位，縮短故障處理時間，保證計軸設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。
1 系統(tǒng)設(shè)計
1.1 開發(fā)原理及目的
計數(shù)頭（或稱檢測點）安裝在軌道區(qū)段的每一個端點。同時每個區(qū)段有一個由計算機實現(xiàn)的，與區(qū)段各端檢測點相關(guān)的電子計數(shù)器。一個檢測點有兩個獨立的傳感器組成，檢測點借助于每個傳感器被經(jīng)過的次序能檢測列車運行方向。當(dāng)每個輪對駛過軌道區(qū)段的始端檢測點時該該區(qū)段的計數(shù)器遞增。當(dāng)列車經(jīng)過同樣的末端檢測點時該區(qū)段的計數(shù)器遞減。如果一個區(qū)段計數(shù)計算結(jié)果是零，軌道區(qū)段對后續(xù)的列車來說被認為是出清，即此區(qū)段為空閑。不同于軌道電路，計軸不需要安裝軌道絕緣，這避免了因為插入絕緣而鋸斷已焊接好的長軌。這些絕緣部位給鋼軌帶來薄弱環(huán)節(jié)，斷軌經(jīng)常發(fā)生在這些地點。并且許多軌道電路的故障都是由軌道絕緣引起的，計軸監(jiān)測設(shè)備的應(yīng)用解決了這個問題。
本計軸繪圖及監(jiān)測的仿真系統(tǒng)軟件適用于JZGD-1、JZ1-H 型計軸設(shè)備，滿足了站內(nèi)、區(qū)間一體化要求，對計軸設(shè)備的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)測，故障時給出報警，同時為故障診斷提供有效的分析數(shù)據(jù)，縮短故障處理的時間，提高計軸系統(tǒng)的可用性。
1.2 系統(tǒng)總體框架設(shè)計
根據(jù)計軸繪圖及監(jiān)測的仿真系統(tǒng)開發(fā)目的與設(shè)計需要，遵循面向?qū)ο筌浖こ痰乃枷耄捎媒y(tǒng)一建模語言，詳細描述計軸繪圖及監(jiān)測的仿真系統(tǒng)分析和設(shè)計過程。
�。�1）站場圖繪制軟件。此軟件可以繪制磁頭傳感器、繪制鐵軌，對區(qū)段進行標示，以及設(shè)置區(qū)段的屬性。
�。�2）磁頭采集單元。磁頭采集單元是對室外電子檢測盒 JCH 所輸出的頻率及幅度進行實時監(jiān)控，每個計軸頻率傳感器可以分別對 2 個計軸點的頻率進行測量，本仿真系統(tǒng)使用串口調(diào)試工具模擬行車數(shù)據(jù)。
�。�3）開關(guān)量采集單元。開關(guān)量采集單元用于采集如計軸軌道條件、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。交直流電壓檢測板卡，可測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）多串口擴展卡。利用虛擬串口代替。
�。�6）主機單元。完成和系統(tǒng)各個模塊的通訊，數(shù)據(jù)采集，保存，顯示，故障診斷。
�。�7）顯示器。給出計軸繪圖及監(jiān)測的仿真系統(tǒng)相關(guān)操作的圖形。
1.3 系統(tǒng)特點
�。�1）實用性較強。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，不同行車方式的要求，并可分散或集中放置。
（2）功能全面。計軸繪圖及監(jiān)測的仿真系統(tǒng)功能全面，該系統(tǒng)集計軸站場繪圖，信號處理軟件為一起，傳統(tǒng)的系統(tǒng)站場繪制和信號處理軟件是分開的，不便于設(shè)計人員的一體化操作。
�。�3）直觀性。過去系統(tǒng)都是用一些指示燈來進行顯示，現(xiàn)在利用虛擬方式進行檢測，便于用戶的觀察。
�。�4）界面美觀、操作簡捷。良好的用戶菜單，操作人員可以根據(jù)需要自行修改站場。
2 系統(tǒng)工作的流程
2.1 根據(jù)實際情況繪制站場圖
設(shè)計人員可以根據(jù)實際需要繪制站場圖形，站場圖形直觀，便于修改。
2.2 配置傳感器屬性
繪制好站場圖形后，需要對站場中的傳感器進行屬性配置，此項功能的實現(xiàn)是通過對實際傳感器的模擬，需要配置以下屬性：
�。�1）傳感器的 ID，此項程序中會自動添加。
�。�2）相對應(yīng)的串口，這里串口是用于將外界實際傳感器數(shù)據(jù)傳送給模擬傳感器，一個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
將串口來的數(shù)據(jù)進行正確的表示為軸的信息，建立了規(guī)則類，規(guī)則類能通過配置來對串口來的數(shù)據(jù)進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
隨著鐵路運輸壓力的`增加，如何提高運輸效率并且能保證行車安全是當(dāng)前亟需解決的問題。站內(nèi)軌道電路分路不良、半自動閉塞區(qū)段成為制約提高運輸效率、行車安全的瓶頸。采用計軸系統(tǒng)作為區(qū)間空閑狀態(tài)的檢查手段，并通過增加有關(guān)結(jié)合電路，即可實現(xiàn)自動站間閉塞系統(tǒng)，對保障行車安全、提高運輸能力起到了重要的作用。特別是隨著提速向半自動區(qū)段的延伸，增加計軸區(qū)間檢查設(shè)備更為迫切。
本仿真系統(tǒng)通過獲取模擬的串口信號，按照設(shè)定的含義，對接收的信號進行相應(yīng)的處理。當(dāng)處理完磁頭串口發(fā)送來信號，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)段進行軸數(shù)的增減。當(dāng)軸數(shù)從有軸變?yōu)闊o軸時，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，告訴屬于本區(qū)段的所有鐵軌區(qū)段占用。在無論區(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動作（用箭頭來表示，當(dāng)繼電器落下時，向下箭頭亮起，相反向上箭頭亮起）。使用可視化軟件平臺 MFC 編寫 , 利用面向?qū)ο蟮姆椒橛脩魟?chuàng)造出良好的人機界面，滿足了鐵路對計軸繪圖及監(jiān)測的仿真系統(tǒng)的需求，提供的仿真過程與現(xiàn)場運行相近。
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