铁路轨道电路数据处理系统的研究

羊兴旺，刘中田

（北京交通大学 电子信息工程学院， 北京 100044）

目前国内已有的电务检测车大多属于低速既有条件下对轨道电路参数的检测，存在采集数据信息量单一，缺乏与检测参数指标相配套、功能全面、性能优良、自动化程度高的数据处理软件系统。因此，研制基于高速数据采集的铁路轨道电路数据处理软件已经迫在眉睫。

1 系统功能需求分析

综合检测车能够完成轨道、接触网、通信、信号等基础设施的综合检测。其信号前端采集部分应能满足在高速条件及复杂外部环境下对轨道电路相关数据进行可靠、高精度和实时的要求。同时数据处理子系统应能满足对前端采集数据进行集中处理，根据关系型数据库原理把基本线路数据及检测到的轨道电路数据项形成E—R关系图，并结合综合网络服务器发来的时空同步数据，得到轨道电路的完备数据。

为了能够更直观的观察分析铁路轨道电路信号系统的状态及变化趋势，需要设计数据回放显示模块，从轨道电路的完备型数据中选择最关心的数据，如感应电压、出入口电压进行回放显示，通过加入标线直观表示出轨道电路发生故障的经纬度及对应公里表。此外，数据处理子系统还应具有查询筛选插入删除等数据管理功能；能够根据用户设定的性能指标，对轨道电路的设备状况进行评估，如补偿电容丢失率，最终给出评估等级。

2 系统设计与实现

2.1 系统层次结构设计

2.1.1 底层数据采集处理层

前端采用高速采集卡满足列车在高速条件下对轨道电路相关参数进行可靠和高精度采集；轨道电路由STM天线负责感应轨道电路信号，TCR负责接收轨道电路载频低频信号、过绝缘节信息和列控系统上下行信息，然后以带有循环校验功能数据帧的形式向综合网络服务器发送。加速度数据来自底层加速度计，完成里程修正的功能。

2.1.2 综合网络服务器

信号检测系统物理层采用千兆以太网通道，传输层采用TCP网络通信协议。综合服务器与各采集终端采用CLIENT/SERVER方式连接，并对所有采集终端的数据进行统一管理、分时调度。调度软件主要功能：负责原始采集数据接收、转发和各终端状态的接收与处理；时空同步定位管理软件负责往下位机发送时空与位置信息。轨道电路数据处理系统逻辑结构如图1。

图1 轨道电路数据处理系统逻辑结构

2.2 系统详细设计

轨道电路数据处理系统作为轨道电路检测系统的主要子系统，承担着测试数据分析输出等任务，根据系统需求，数据处理子系统功能模块如图2，数据处理流程如图3。

图2 数据处理系统功能模块图

2.2.1 数据操作模块

数据操作模块主要分为数据导入和导出2个模块，导入包括导入线路信息、线路基本数据和测试结果数据；使轨道电路的参数与具体公里标进行良好的匹配。导出主要包括导出测试用的线路基本数据和导出组合交路信息。

图3 数据处理流程图

2.2.2 数据管理模块

数据管理模块完成对数据服务器上各项数据的查询、添加、修改、删除操作。程序设计通过嵌入SQL语句。管理员根据不同的用户权限加以设置权限等级，并保存操作记录。

2.2.3 数据回放模块

根据使用者的实际需求，电压及速度曲线、地面信号机、感应电压等皆有图形化显示。统计轨道电路参数值，对应的位置参数，并设计播放进程按钮对播放进行控制，方便用户操作。

2.2.4 统计评估模块

统计评估模块完成对各区段地面信号、轨道电路参数进行评估。统计结果包括故障率、补偿电容丢失率等；同时能对轨道电路的传输状态和频率特性是否达标、地面信号的运用状况进行综合评估，并评出优良等级；用户根据需求打印输出统计报表。

3 系统开发环境

程序界面采用vs2005开发环境进行编程，软件采用面向对象的开发技术，这样不存在兼容性问题而且效率高、代码可靠性好、便于维护和拓展。采用ADO.NET数据库访问技术，具有易于使用、访问灵活、应用广泛、数据类型丰富、占用资源少的特点。数据库采用最广泛的SQL Server 2000对数据进行管理，易于安装使用。

4 结束语

本系统通过导入京秦线轨道测试数据，完成轨道电路测试数据的数据操作、管理、数据图形回放、轨道状态评估等功能。所得到的统计分析结果，能够为铁路电务部门跟踪设备故障、评估设备状态、制定维修计划提供科学依据。

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