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串口服務(wù)器在車(chē)號識別系統中的應用
摘 要：鐵路車(chē)號識別系統ATIS在鐵路運輸中起著(zhù)核對車(chē)輛信息、追蹤車(chē)號軌跡等重要作用，但是ATIS設備一般安裝在鐵路干線(xiàn)道口旁，自然環(huán)境惡劣，對通信信號、工控機設備都有很大干擾�；谠龃驛TIS信號的傳輸距離、遠程工控機接收報文的目的，通過(guò)嘗試采用串口服務(wù)器設備在A(yíng)TIS安裝地點(diǎn)進(jìn)行信號轉換的方法，將RS-485信號轉換為T(mén)CP/IP信號在內網(wǎng)中傳輸，從而達到工控機在機房遠程控制ATIS設備信號收發(fā)的功能，突破了RS-485信號有限的傳輸距離限制，極大的提高了鐵路車(chē)號識別數據采集的穩定性和可控性。
關(guān)鍵詞：車(chē)號識別 信號 數據采集 串口服務(wù)器
在傳統的車(chē)號識別系統中，工控機受限于com信號的傳輸距離和避免信號干擾的要求，必須安置在A(yíng)TIS(車(chē)號識別系統)設備附近，在軌道旁惡劣的環(huán)境下，工控機即使在保護措施下也難免受到灰塵、災害天氣的影響，重要的是管理者對ATIS的遠程管理極為不便。通過(guò)應用串口服務(wù)器，將與ATIS通信的com信號轉換為T(mén)CP/IP電信號，使得工控機在內網(wǎng)任意范圍中通過(guò)虛擬串口就可以與ATIS通信。
一、串口服務(wù)器在A(yíng)TIS中的設計架構
1.1 整體設計模式
串口服務(wù)器的應用不會(huì )改變原有車(chē)號識別系統的工作方式，變化的是工控機獲取ATIS信號的方式。串口服務(wù)器代替原有工控機的位置，安置在A(yíng)TIS主機附近獲取RS-485信號，經(jīng)過(guò)處理之后轉變?yōu)門(mén)CP/IP電信號通過(guò)雙絞線(xiàn)傳至交換機，而工控機安置在鐵路內網(wǎng)之中，接收該TCP/IP信號生成ATIS報文。
應用串口服務(wù)器的最直接的目的就是將ATIS的信號采集和報文處理相隔離，因此整個(gè)方案設計分為三部分：信號采集、信號傳輸和報文處理。
ATIS設備本身具有在復雜異常環(huán)境下作業(yè)的優(yōu)勢，因此信號采集部分在A(yíng)TIS外部環(huán)境中，然而com信號的傳輸是非常脆弱的，極易受到其他硬件的干擾，并且傳輸速度有限，雖然該ATIS設備理論上支持com信號1公里內傳輸，但是實(shí)際上根本無(wú)法排除這么長(cháng)距離上會(huì )受到的信號干擾，一般有效com信號的最長(cháng)傳輸距離不應超過(guò)200米，所以該設計方案中路線(xiàn)1的距離較短，盡量減少外部干擾。
信號傳輸部分主要就是路線(xiàn)2，串口服務(wù)器需要將ATIS信號轉發(fā)出去，就必須接入企業(yè)內網(wǎng)之中，在內網(wǎng)中通過(guò)TCP/IP電信號傳輸，速度快，并且相對不受距離限制，不易收到信號干擾，保障了信號的安全性。
1.2 串口服務(wù)器功能描述
(1)串口服務(wù)器可以將RS-485、RS-232、RS-422等com信號轉換為T(mén)CP/IP電信號，com信號傳輸易受干擾、速度慢、成本高，而TCP/IP信號速度快，穩定性強，且雙絞線(xiàn)相對成本低廉，也不必要求計算機配有com接口，只需接入網(wǎng)絡(luò )即可。設置com信號類(lèi)型同時(shí)還可以選擇波特率、停止位、數據位等。
(2)考慮到原有設備的應用軟件是通過(guò)連接com口來(lái)獲取信號的，為了不改變原有應用程序，可以在任一計算機上虛擬出若干個(gè)com口，虛擬串口能夠接收內網(wǎng)傳輸的TCP/IP信號，因此應用程序通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)該虛擬串口就可以獲取設備信號。在創(chuàng )建虛擬串口的同時(shí)還要設置波特率、數據位、停止位等，串口號可以從com1到com99，但是通常如果本機自帶com口，盡量不要與原有com口沖突，并且當前ATIS設備支持的com口最大值為com12，不能超過(guò)設備的com口使用范圍。
二、串口服務(wù)器在A(yíng)TIS中的實(shí)施方案
2.1 實(shí)施步驟
2.1.1 檢查ATIS設備
在A(yíng)TIS設備通電情況下，觀(guān)察ATIS主機面板，會(huì )發(fā)現第一個(gè)指示燈POW常亮，第二個(gè)指示燈RUN不停閃爍，說(shuō)明ATIS主機運行正常。如果在條件允許的情況下，工控機的本身com口通過(guò)RS-485/RS-232轉換器與ATIS信號線(xiàn)連接，可以通過(guò)ATIS測試軟件進(jìn)行測試，確保ATIS設備完全正常。
選擇本機連接的com口，單擊“連接”，顯示連接成功表明信號線(xiàn)通暢，如果連接失敗證明信號不通;連接成功后單擊“開(kāi)始識別(效率)”，會(huì )提示打開(kāi)功放成功，然后單擊“停止識別”，如果提示關(guān)閉功放成功，表明RS-485/RS-232轉換器質(zhì)量達標，如果提示關(guān)閉功放失敗，則表明RS-485/RS-232轉換器不合格，需用光隔離轉換器。一旦關(guān)閉功放失敗，該串口將會(huì )無(wú)法徹底關(guān)閉，需重啟ATIS設備方可關(guān)閉com口連接。因串口服務(wù)器本身支持接收RS-485信號，因此在該應用方案中，并不需要RS-485/RS-232轉換器。
2.1.2 建立虛擬串口
創(chuàng )建虛擬串口時(shí)，先將串口服務(wù)器的IP地址增加成功，模塊端口選擇50000與串口服務(wù)器端口一致，再設定波特率(9600)、數據位(8)、校驗位(None)、停止位(1)，即可創(chuàng )建完成。虛擬串口完成了與實(shí)際端口操作的數據格式、協(xié)議的轉換，這樣大大提高了現有軟件的通用性，大大降低了開(kāi)發(fā)的難度和復雜性。
2.1.3 通過(guò)測試工具檢驗
與3.1.1中檢查ATIS設備方法相同，通過(guò)利用ATIS測試軟件進(jìn)行連接設備，打開(kāi)功放，關(guān)閉功放，斷開(kāi)連接等操作，可以檢測該方案是否有效實(shí)施。
2.2 實(shí)施效果及推廣
通過(guò)實(shí)施該方案，串口服務(wù)器安置在A(yíng)TIS主機附近，ATIS設備發(fā)送的RS-485信號經(jīng)短距離傳輸到串口服務(wù)器，由串口服務(wù)器將COM信號轉變?yōu)門(mén)CP/IP電信號，該信號通過(guò)雙絞線(xiàn)可以遠程高速傳輸，并且不易收到干擾，因此獲取信號生成報文的工控機不再受距離限制和環(huán)境限制，可以安置在內網(wǎng)中的任意位置。
三、結論
串口服務(wù)器在鐵路車(chē)號識別系統中的設計方案已經(jīng)成功應用在南京港港口鐵路專(zhuān)用線(xiàn)、南京金翔石化危險品鐵路專(zhuān)用線(xiàn)，經(jīng)過(guò)幾年的應用測試，鐵路車(chē)號識別信號傳輸穩定、及時(shí)，傳輸距離不再受限制，工控機不再受室外自然環(huán)境的影響，同時(shí)，在車(chē)號識別信號防干擾方面也有很大的改善，因此，串口服務(wù)器在鐵路車(chē)號識別系統中的應用會(huì )對傳統ATIS數據采集帶來(lái)性能上極大地提升。
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