历下区科技成果转化计划1.docx

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历下区科技成果转化计划

项目可行性研究报告

项目名称：

通用式机车信号自动监督记录检测系统

技术领域：

信息技术

项目申请单位:

济南雷森科技有限公司

项目依托单位:

山东大学

起止时间：

20060101-20071231

历下区科学技术局

二00六年三月

一、项目的意义和必要性：

机车信号、无线列调和监控装置被称为机车三项设备，是目前保障列车运行安全的关键设备。

随着机车运行速度的提高，信号系统将由目前的以地面信号为主，发展为以机车信号为主的主体机车信号。

数字化通用式信号系统在铁路运输生产中存在着以下问题：

1.长期以来由于缺乏动态的信号记录和分析判断手段，致使技术保障质量难以提高；电务部门无法准确掌握机车运行中信号系统的动态工作情况以及其它运行控制信息，造成列车运行安全得不到保障。

根据济南机车信号检修所统计，因地面信号、机车信号、设备操作等原因造成的放风、晚点、机车附挂等故障每年均有几十件；而“瞬间掉码”故障平均达到每月几百件。

由于没有机车信号的自动监督、检测设备，造成查找故障原因比较困难。

对运输生产造成直接影响。

2.信号设备检测保障工作主要靠入库后人工检测，由于缺乏高效率的、“工区一机车”一体化的机车信号自动测试手段，使得信号设备的检测工作任务繁重，检测效率低下，故障不能准确及时的排除。

而且，静态测试难以发现动态情况下存在的问题；即使随车添乘检查，仅靠人工手段也难以确定故障原因，问题可能出现在地面信号系统或者车载信号设备，也可能是机务方面的原因。

这些因素都会造成信号系统“带病运行”，形成安全隐患。

3.机车出入库上车检测时，由于受到检测方式、检测工具以及检测人员主观条件的制约，存在检查不够全面、部分重要参数无法测试等问题。

由于不能记录设备的工作状态，无法判断检测作业的完整性和正确性。

上述问题都可能造成设备故障分析判断的“盲区

针对以上主要问题，运用先进技术，研制开发自动化水平较高的检测监督记录装置《通用式机车信号自动监督记录和检测系统》（以下简称检测记录设备）。

实现机车信号的全过程监督检测记录和运行控制信息的同步记录;借助改进现行的机车信号设备出入库检测作业环节，提高车载机车信号设备检修效率和质量。

配套、完善信号系统的监督、检测手段，建设地面测试控制和检修信息管理系统。

使机车信号检修工作达到“出入库自动检测，运行信号动态监督、实时记录，准确快速判断故障”的新水平。

二、项目的工作基础及条件：

通用式机车信号自动监督记录检测系统由山东大学信息科学与工程学院专家教授领导完成，拥有完全的知识产权。

现在样机研发已完成，并已投入小批量运行，运行结果良好，获得了用户和专家的好评。

主要技术工艺特点：

1、可靠性要求与安全取样和隔离采集措施

首先系统可靠性要求高主要通过选用高可靠性的军用/工业级集成电路、选用集成度较高的组件，减少内部连接。

增加多级“硬件看门狗”，部分硬件、软件设计采用冗余技术等措施。

硬件部分的改制要求与原机车信号设备保持一致、原接线盒与新设备通用，因此机车电气信号的取样、不同信号处理部分的连接受到较大的限制，造成隔离通道路数较多。

为此研制了变换隔离、多组输出的电源；通过合理的设计和隔离采集等措施保证安全性。

并且不影响原有设备的运行。

采用多级互控措施，保证测试行为和应用时机的正确性。

2、多个任务实时性要求及解决

测试、通信、监督、记录等任务要求在软件设计时，充分利用硬件资源的前提下，综合考虑各项任务，使它们协调工作，成为有机的整体。

这方面采取的主要措施是把任务分成不同的级别，根据级别高低分别采用中断、缓冲、查询等方式处理。

另外，考虑到设备的可扩展性和今后任务的增加，还预留部分资源。

软件设计时，尽量使用模块化结构，使设备具有通用性。

3、感应信号实时检测与解码

快速、准确地解调信号所传送信息，并且同时获得载频、移频、幅度信息是系统成败的关键。

检测处理首先采取多项抗干扰处理，幅度测量采用了大动态精密整流电路和高精度模拟隔离技术。

将计数器PCA编程为边沿捕获外部输入信号,对感应信号的周期进行精密测量。

并专门开发了下降沿触发的16位分辨力的已调信号的脉宽测量程序。

通过对载频信号频率的识别，可以计算出每种载频持续的时间，便可计算出移频信号的频率。

准确得到移频信号的前提是必须在移频信号的一个周期内找到高频信号周期个数和低频信号周期个数，并且要对受干扰的载频信号加以纠正和纠错。

为了得到准确的移频信号的周期，需要对高频和低频的交界处加以处理。

可靠对地面感应信号进行解码，并根据低频和信号灯状态监测信号主机的工作状态，需要软件具有很强的实时解码能力和抗干扰能力。

4、无线双向数传及检测遥控技术

通讯部分是通用式机车信号自动监督记录检测系统重要的功能之一，很多信息及所有的控制命令都是通过通讯功能实现的。

为了保障机车在库区能够实时进行多辆车的实时检测和对区间车辆进行远程故障检测以及其它的控制,特采用超短波电台和GSM短信两种通信方式。

在硬件设计上，选用ST公司UAR「芯片ST16C552扩展两个异步串行口和一个8位并行口。

扩展的两个异步串行口分别与GSM数传模块和ISM数传电台通信。

在通讯程序设计上，采用标准的通讯口编程模式，后台运行通讯的发送和接收，保证收发的实时性，并提供相应的标准接口函数供后台使用。

后台对命令进行分析，控制通讯程序的流程。

这样做一方面可保证通讯的实时性，另一方面可简化程序的设计，保证通讯的可靠性。

5、运行信号状态的实时监督和记录

机车运行过程中系统通过光电隔离通道和大规模的可编程逻辑器件CPLD构成的数据接口对信号系统、电源系统、乘务控制状态数据和公用信息进行实时的采集、保存，通过显示面板上对应的显示，可以一目了然的了解机车的工作状况。

监督记录使用了公用信息平台取得当前的运行时间，公里标，机车号，车次等重要信息,与检测的其它状态数据组成记录，共同存储保存。

实现监控装置和公用信息平台的信息共享技术。

6、测试信号的运用和检测作业方式

利用地面测试环线的信号，自动识别机车出库检测位置。

区分库区和区间运行。

使用自产生的测试信号，快速准确地完成机车信号设备自动检测的作业方式。

7、故障条件触发的动态波形记录

波形采样速度快、信息容量大，为此采用独立的微控制器、ADC和独立的半导体存储器。

波形记录不影响主处理器的任何监督记录操作。

要求获得故障点之前的信号波形。

为此采用信号实时波形动态存储技术，能够将记录数据追溯到故障触发点之前进行。

8、超宽范围稳定隔离电源

本机要具有超宽输入范围的稳定隔离电源。

在30T30v直流输入范围内，稳定输出满足本机需要的多种直流电压，给本机供电。

针对机车信号双50V电源的特点,设计了带有预稳压措施的超宽输入范围、合路输出的稳压电源。

9、微机编程技术和数据库技术

可视化技术的应用。

充分利用windows操作系统强大的图形界面功能，以图形的方式对机车运行过程中经过的车站、信号杆、点灯状态、信号强度进行直观显不。

可以方便的查询出信号有问题的地点，并定位出其公里标。

可以对运行过程中信号灯的状态进行显示，查出信号灯的异常情况。

通过对这些异常情况的处理，避免发生重大遭难，造成不必要的损失。

开放的数据库平台。

采用了微软公司出品的SQLServer2000,为系统大量数据存储提供了有力的保障。

通过具有国际开放标准的ODBC接口，可以为其他系统提供本系统的各种数据接口，同时能够方便的接收其他系统的数据。

良好的经济性与投资保护。

系统设计能够以很高的性能价格比构建用户的管理信息系统，在日常运行中以较低的综合成本提供高效能与高效益。

提供设备扩展更新技术平滑升级，能够最大限度地保护用户投资。

10、下载转储使用嵌入式串行/USB数据交换接口，技术新难度大。

为了最大速度下载数据，运行数据和轨道录音数据分别采用高速串行口及兼容USB1.1版和2.0版的USB通用串行总线进行数据的交换。

通用式机车信号自动监督记录检测系统实现机车信号的全过程监督检测记录和运行控制信息的同步记录；借助改进现行的机车信号设备出入库检测作业环节，提高车载机车信号设备检修效率和质量。

配套、完善信号系统的监督、检测手段，建设地面测试控制和检修信息管理系统。

使机车信号检修工作达到“出入库自动检测，运行信号动态监督、实时记录，准确快速判断故障”的新水平。

我们的合作单位之一山东大学集教学、科研、科技成果转化于一体，以人才培养和学科建设为中心，积极开展对外交流与合作，服务地方经济建设。

具备强大的技术力量和实验设备，本单位与其中多个国家级重点实验室有着良好的合作关系，有利于开发和推广该项目。

合作单位山东省科学院也有众多的技术专家和良好的软件测试环境，有利于开发出优良的软件系统。

三、项目的实施方案：

项目实施后，总体目标达到年生产500套的目标。

具体实施内容：

由山东大学专家指导，本单位组建研发生产人员，培训销售人员，达到年生产500套的目的。

原材料本单位在国内采购，相关配套都有本单位解决。

技术保障措施：

与山东大学，厂校合作，可充分发挥学校的人才优势和实验设备资源，同时又可充分利用企业的生产能力和市场运作能力；产学研的结合，将加速研究成果转化为生产力，有利于研制的新产品迅速推向市场。

管理保障措施：

在整个项目研发周期内，按照IS09000质量管理体系的要求进行，项目实施完毕后，本单位将通过IS09000质量管理体系认证。

我们会对项目进行的每一个环节进行量化考核，确保项目的实施和产品的质量。

资金保障措施：

本单位的市场定位就是面向广大的工矿企业的自动化系统的研制、开发、生产和市场推广，此项目作为本单位今后发展的重点，已经投入部分资金。

人员保障措施：

为了顺利地保障项目的实施，除了现有的人员外，我们还会加强技术人员、市场销售人员和生产管理人员的加强，并进一步调整单位的政策，从而保证人员的稳定性和技术的先进性。

市场推动措施:

及时进行研制产品的鉴定及产品发布会；举行示范工程现场推介会；定期参加新产品展示会；加大产品销售力度。

性能改进措施：

及时总结设计、安装和运行调节等方面的实践经验，制定相应的技术措施，做好该项技术的推广应用和技术服务工作，使该系统成为安全、可靠、经济、有效系统。

通过工程应用，不断改进产品性能，进一步提高产品质。

技术和工艺路线如下：

1.设计原则

TXJ-1通用式机车信号自动监督记录检测系统的研制依据如下原则：

（1）利用现有设备和先进技术相结合，功能、性能要求实用、先进、可靠安全。

借助自动化水平较高的检测方法改进现行的机车信号设备检测作业环节，提高车载信号设备检修效率和质量，提高信号系统的工作效能。

（2）信号主机保持原配制，原接线盒与本系统的“车载单元”可以通用互换。

实现机车信号的全过程监督记录和检测；实现运行控制信息的同步记录；方便、实用，减轻工作人员的劳动强度。

使信号保障工作的能力提高到“动态监测、实时记录、预报故障、故障判断、快捷高效”的新水平。

（3）以可靠性为前提，信号检测、记录过程保证机车信号的完整性和安全性。

本设备发生故障时不会影响机车信号工作。

重要环节采用多种可靠性设计和具体措施。

（4）性能要求符合TB1394-93部颁标准。

元器件选用全部采用军品级和工、业级产品。

2.总体功能设计

（1）实现出入库检测的自动化。

准确、可靠、高效地执行出入库监测作业。

具有故障分析和提示告警功能。

（2）对运行过程中信号情况进行实时监督和采集记录。

能够对轨道感应信号进行处理、测量幅度并解调，从而监督机车信号解码情况并记录；记录功能实现机务公用信息共享。

（3）实现轨面信号波形采集记录。

可任选区段位置记录信号波形，也可根据重要事件作为记录信号波形的条件，自动监督记录故障点的信号波形。

（4）借助