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[摘 要]介绍车号自动识别系统在铁路机务段场合下，列车的减速、停车、倒调等情况下的列车车号识别、计轴判量等需求，为车辆的出入管理、检修等提供服务，为机车整备作业综合管理系统提供数据接口，满足机务管理信息系统建设需求。
系统运用RFID（无线射频）技术、图像识别技术、数据加密技术、多传感器信息融合技术、计算机与网络技术等国际国内领先的技术手段。
[关键词]车号自动识别；机车整备；车号图像识别系统；
中图分类号：U29-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）45-0084-02
引言：机务信息化是铁路信息化的重要组成部分，是提高机务部门安全风险管理水平，优化生产组织和业务流程，促进标准化作业和规范化管理，提高生产效率和设备质量，降低能耗和生产成本的必由之路。
在全路所有货车、机车安装标签的基础上，通过在所有编组站、区段站、大型货运站的出入口、分界站安装地面识别设备，建立一个铁路车号车次信息自动实时采集报告体系，实现全路货车局级资产管理，技术站到发列车的自动核对，为TMIS、机车整备综合管理信息系统提供详实信息，实现铁路运输点到点成本的精确计算。
一、系统组成
铁路车号自动识别系统主要由车号识别部分、图像校核装置、车号集中管理系统（CPS）、车号图像识别系统、应用管理软件组成。
1.车号识别部分
地面设备部分由天线、磁钢、AEI主机、信号防雷单元、接地极（含电极和配套导线）、UPS电源等部分组成。
（1）地面天线。天线采用地面天线，安装在两轨中央的两枕木之间，长边平行枕木。
（2）磁钢。火车在铁轨上双向运行，在系统地面部分两端各安装一个磁钢作为开机磁钢，当火车经过开机磁钢时触发系统打开功放，地面天线开始工作。在地面天线位置安装两个计轴判辆磁钢，用于判别列车运行方向、自动测速、自动计轴、计辆。
（3）AEI主机。铁路车号自动识别主机把采集的铁路电子标签信息和计轴信息，同时生成合乎需求的报文格式向上位机传送，铁路车号自动识别主机安装在室内或室外的防水箱中。
（4）信号防雷、接地极。信号防雷主要是防止由于雷电或其他原因造成的过电压对控制系统造成的危害；接地极主要是保护设备的安全或防止触电。
2.图像校核装置
机车车号自动识别设备中包含车号图像识别系统，系统能够自动识别通过图像识别机车车号等相关信息，与AEI车号识别形成“双保险”。
当机车通过设备时，系统能够通过图像识别方式自动识别出机车车号，同时记录机车通过时间、出入库方向、通过股道号等信息。系统能够对机车出入库的情况进行实时视频监控，提供机车出入库信息自动发布及记录功能。
车号图像识别系统内工控机负责数据管理，整理识别结果，对比AEI识别结果，最后将识别结果、图像视频数据以及对AEI电子标签异常情况反馈给机务段服务器。系统提供AEI的数据接口，接入AEI数据进行对照，为过车信息提供更可靠的保障，同时可针对AEI出现漏报误报信息进行提示。针对部分无法正常识别的车号提供人工补录功能，可通过查看出入库图片录像等方式进行人工补录。系统可以对车上的标签进行诊断，对于问题标签在使用过程中给予追踪，标识出问题标签的位置。
3.车号集中管理系统（CPS）
中心管理机房配置专门的管理终端，将现场工控机传送来的信息通过车号集中管理系统（CPS）进行处理、存储和转发，提供快捷、详细的数据查询、统计、打印等功能。
4.车号图像识别系统
车号图像识别系统采用了一路视频一个工作单元的模块化结构以及网络化、TCP/IP协议的数据传输方式，采集到的机车车号及端位图像信息通过系统图像输入、预处理、特征提取、分类和匹配等过程，即可自动识别提取出机车的车号信息。
机车通过时，系统通过图像自动抓取识别机车车号和端位等信息，为机务人员提供机车出入段可视化图片记录，同时记录机车通过时间、出入段方向、通过股道号等信息。
5.应用管理软件
机务段级应用管理软件包含综合管理软件、运行监控软件和时间同步软件，负责将机务AEI设备采集的信息传输到路局ATIS，提供机车出入段数据给机务整备运用等上级系统，同时对地面设备状态和相关数据进行实时监控，从而实现机务专业AEI的监控和管理功能。
二、系统工作流程
车号自动识别系统工作流程
三、常见故障、原因与解决措施
1.常见故障
车号自动识别系统的常见故障主要包括以下三种类型：
一是接车故障，具体包括车辆的数量和辆序不够准确，不接车以及丢列等；
二是读标签出现故障，具体包括标签的漏读、少读以及整列都没有读标签等；
三是通信故障，具体表现在CPS和AEI、CPS和管理设备没有实现通信，或者在通信过程中时常断开等。
2.常见故障的原因及解决办法
（1）辆数和车序不准确
通过仿真检测设备对过车信息进行查看的过程中，如果轴距表内的开门和关门的次数存在差异，也就是说，存在没有匹配的轴数，就可以断定辆数和车序不准确的原因是磁钢信号采集问题。
如果在故障中，开门和关门的次数差不超过6，或者轴距表内只是偶尔出现与实际过车不匹配的大轴距或小轴距，或者只存在少量没有匹配的轴数，那么，就可以断定辆数和车序不准确的原因是信号干扰而造成的轴距表发生故障。
解决措施：将主机箱系统地端子接地，在磁钢接线端子加装无极性电容，最大不超过4uF。如果采取了以上措施，并没有消除故障，那么，则可以把全部磁钢接线端子的负极接地，这是因为当磁钢绝缘阻值降低的情况下，该类故障也有可能会发生。 如果在故障发生时，在轴距表中出现多个与实际过车不匹配的大轴距或小轴距，那么，其原因一般就是磁钢问题，或者磁钢的线极性被接反。
解决措施：如果磁钢线的接头处于高压胶管内部，则要对高压胶管进行检查，查看其有没有进水，一旦进水，就要重新加以处理。与此同时，还需要对磁钢的线极性接法进行检查，打开通信防雷板，对防雷单元插件进行检查，如果发现存在脱落或者松动的现象，就要重新紧固全部插件。此外，还应该对磁钢进行全面的检查，例如，磁钢的噪音、内阻以及绝缘阻值等，如果标准值和实测值之间存在较大的差别，那么，就说明需要更换新的磁钢。
（2）磁钢板指示灯常亮
一般来说，该故障时信号干扰造成的，接车时可导致轴距表错误，引起丢辆或多辆，严重时还可引起丢列。因通信防雷地带电产生干扰，使磁钢板指示灯常亮，不管有没有过车，都会出现该现象。
解决措施：暂时摘除通信防雷地，当完成处理之后重新进行连接。
（3）接车时常有丢辆现象
该故障往往发生于高速客车方面。通过仿真检测设备对轴距表进行分析，会发现存在没有匹配的轴数，同时，轴距不是偏小就是偏大，然而，开关门的次数同总轴数是相同的，在这种情况下，就不是由于信号干扰而引发的故障。其原因在于在开关门磁钢中某一路磁钢信号出现延时或两磁钢幅值相差较大，造成轴距的计算失误。
解决措施：重新调整开关门磁钢距离，轴距偏大的增加距离，轴距偏小的减小距离；更换磁钢，使开关门磁钢输出电压之差小于200mV。
（4）不能打开天线
对于单向设备来说，是通过开门或者开机所产生的磁钢信号来打开天线的，对于双向设备来说，打开天线的方式只有一种，即通过开机信号进行，因此，对于双向设备，一旦开机磁钢的线路或者其自身发生故障，那么，就会导致在过车时无法打开天线。
解决措施：对开机磁钢进行敲击，如果开机指示灯亮了，就代表磁钢线路及其自身没有问题，那么，就要对主机板与READER卡进行检查。如果指示灯没有反应，就要对开机磁钢进行全面检测，查看其是否脱落或发生损坏。如果磁钢自身没有任何故障，就需要对磁钢的线路进行检查，具体措施是由外向里检查直到磁钢板D型插头；检查READER卡跨接套，若无问题则更换READER卡进行测试。
（5）读标签时出现乱码
如果存在严重的乱码情况，即频繁发生，同时在过车信息里存在别的错误，就表示通信出现了故障，在这种情况下，所采集到的过车报文与处理的时间会存在差异，通过对AEI设备的检查，能够看到通道线和防雷板的输入端为虚，把防雷板的后盖打开，则会看到插件板已经出现了松动。
解决措施：对通道线进行紧固，通过紧固插件板。
（6）整列无标签
其原因主要表现在开机磁钢、同轴接头、天线、READER卡和RF等方面。对于双向AEI设备，当开机磁钢或线路出现故障时可以接车，但不能打开天线，造成整列车无标签。
解决措施：对开机磁钢进行检查，查看其有没有发生脱落或损坏，一旦发现问题要及时处理，如果没有，则要对磁钢线路进行检查。
（7）标签漏读，在接车时出现一个及以上标签漏读的情况
该故障十分常见，发生的原因相对复杂，具体如下：
通过仿真检测设备对过车信息进行查看，如果发现标签漏读情况并不十分严重，而是偶尔有一个或两个标签出现了漏读，但其他标签是正常读签的，那么，很有可能是因为漏读标签的性能降低或者已经发生了损坏，这是一种正常的现象，无需对地面设备进行处理，只要更换标签就能够解决这一故障。
如果接车时发生多个标签被漏读，同时在已读标签内多个标签读签次数偏低，就表明是AEI设备的问题，必须要加以处理。其原有有下面几个可能：一是RF出现了同频干扰，即2个方向有车辆同时开过；二是同轴电缆出现死弯，或者同轴接头缺少牢固性；三是同轴接头进水，或者清洁度不合格；四是天线没有实现良好密封，存在漏水问题；五是安装天线的位置不合理。
解决措施：如果机房的AEI设备超过2台，就需要对同频RF进行检测，查看是不是存在着同频干扰现象。如果存在同频干扰，就要调换RF调换的频率。此外，还应该对天线进行全面地检查，以查看天线有没有发生进水现象。还应该检查轴接头的牢固程度，观察接头中有没有进水，是不是不够清洁，如果存在以上现象，就要及时加以处理。
（8）AEI和CPS通信故障
如果通道的质量较差，就会出现二者在通信过程中时通时断的现象，而且当通信中断之后，可以听到长时间的MODEM呼叫声，这时通过AEI端或者D复示端来对过车信息进行查看，就可以看到过车报文的采集及处理时间存在差异。
解决措施：减慢通道速率，更换AEI主机板程序芯片，更换CPS配置文件，使之与所设速率一致。
结语：本自动实时采集准确的车号、车次信息，减少了因手工抄录造成的误差，提供了效率。实现数据网络共享和对营运车辆的实时网络追踪管理，大大地促进铁路运输管理的信息化和智能化，提高车辆调度水平和效率，有效地协调生产与运输间的矛盾。
参考文献
[1] 宋敏.铁路车辆车号自动识别系统的研究与开发[D].天津：河北工业大学，2011.
[2] 杨大志.基于图像处理的铁路货车车号识别及应用研究[D].成都：西南交通大学，2010：45-68.
系统运用RFID（无线射频）技术、图像识别技术、数据加密技术、多传感器信息融合技术、计算机与网络技术等国际国内领先的技术手段。
[关键词]车号自动识别；机车整备；车号图像识别系统；
中图分类号：U29-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）45-0084-02
引言：机务信息化是铁路信息化的重要组成部分，是提高机务部门安全风险管理水平，优化生产组织和业务流程，促进标准化作业和规范化管理，提高生产效率和设备质量，降低能耗和生产成本的必由之路。
在全路所有货车、机车安装标签的基础上，通过在所有编组站、区段站、大型货运站的出入口、分界站安装地面识别设备，建立一个铁路车号车次信息自动实时采集报告体系，实现全路货车局级资产管理，技术站到发列车的自动核对，为TMIS、机车整备综合管理信息系统提供详实信息，实现铁路运输点到点成本的精确计算。
一、系统组成
铁路车号自动识别系统主要由车号识别部分、图像校核装置、车号集中管理系统（CPS）、车号图像识别系统、应用管理软件组成。
1.车号识别部分
地面设备部分由天线、磁钢、AEI主机、信号防雷单元、接地极（含电极和配套导线）、UPS电源等部分组成。
（1）地面天线。天线采用地面天线，安装在两轨中央的两枕木之间，长边平行枕木。
（2）磁钢。火车在铁轨上双向运行，在系统地面部分两端各安装一个磁钢作为开机磁钢，当火车经过开机磁钢时触发系统打开功放，地面天线开始工作。在地面天线位置安装两个计轴判辆磁钢，用于判别列车运行方向、自动测速、自动计轴、计辆。
（3）AEI主机。铁路车号自动识别主机把采集的铁路电子标签信息和计轴信息，同时生成合乎需求的报文格式向上位机传送，铁路车号自动识别主机安装在室内或室外的防水箱中。
（4）信号防雷、接地极。信号防雷主要是防止由于雷电或其他原因造成的过电压对控制系统造成的危害；接地极主要是保护设备的安全或防止触电。
2.图像校核装置
机车车号自动识别设备中包含车号图像识别系统，系统能够自动识别通过图像识别机车车号等相关信息，与AEI车号识别形成“双保险”。
当机车通过设备时，系统能够通过图像识别方式自动识别出机车车号，同时记录机车通过时间、出入库方向、通过股道号等信息。系统能够对机车出入库的情况进行实时视频监控，提供机车出入库信息自动发布及记录功能。
车号图像识别系统内工控机负责数据管理，整理识别结果，对比AEI识别结果，最后将识别结果、图像视频数据以及对AEI电子标签异常情况反馈给机务段服务器。系统提供AEI的数据接口，接入AEI数据进行对照，为过车信息提供更可靠的保障，同时可针对AEI出现漏报误报信息进行提示。针对部分无法正常识别的车号提供人工补录功能，可通过查看出入库图片录像等方式进行人工补录。系统可以对车上的标签进行诊断，对于问题标签在使用过程中给予追踪，标识出问题标签的位置。
3.车号集中管理系统（CPS）
中心管理机房配置专门的管理终端，将现场工控机传送来的信息通过车号集中管理系统（CPS）进行处理、存储和转发，提供快捷、详细的数据查询、统计、打印等功能。
4.车号图像识别系统
车号图像识别系统采用了一路视频一个工作单元的模块化结构以及网络化、TCP/IP协议的数据传输方式，采集到的机车车号及端位图像信息通过系统图像输入、预处理、特征提取、分类和匹配等过程，即可自动识别提取出机车的车号信息。
机车通过时，系统通过图像自动抓取识别机车车号和端位等信息，为机务人员提供机车出入段可视化图片记录，同时记录机车通过时间、出入段方向、通过股道号等信息。
5.应用管理软件
机务段级应用管理软件包含综合管理软件、运行监控软件和时间同步软件，负责将机务AEI设备采集的信息传输到路局ATIS，提供机车出入段数据给机务整备运用等上级系统，同时对地面设备状态和相关数据进行实时监控，从而实现机务专业AEI的监控和管理功能。
二、系统工作流程
车号自动识别系统工作流程
三、常见故障、原因与解决措施
1.常见故障
车号自动识别系统的常见故障主要包括以下三种类型：
一是接车故障，具体包括车辆的数量和辆序不够准确，不接车以及丢列等；
二是读标签出现故障，具体包括标签的漏读、少读以及整列都没有读标签等；
三是通信故障，具体表现在CPS和AEI、CPS和管理设备没有实现通信，或者在通信过程中时常断开等。
2.常见故障的原因及解决办法
（1）辆数和车序不准确
通过仿真检测设备对过车信息进行查看的过程中，如果轴距表内的开门和关门的次数存在差异，也就是说，存在没有匹配的轴数，就可以断定辆数和车序不准确的原因是磁钢信号采集问题。
如果在故障中，开门和关门的次数差不超过6，或者轴距表内只是偶尔出现与实际过车不匹配的大轴距或小轴距，或者只存在少量没有匹配的轴数，那么，就可以断定辆数和车序不准确的原因是信号干扰而造成的轴距表发生故障。
解决措施：将主机箱系统地端子接地，在磁钢接线端子加装无极性电容，最大不超过4uF。如果采取了以上措施，并没有消除故障，那么，则可以把全部磁钢接线端子的负极接地，这是因为当磁钢绝缘阻值降低的情况下，该类故障也有可能会发生。 如果在故障发生时，在轴距表中出现多个与实际过车不匹配的大轴距或小轴距，那么，其原因一般就是磁钢问题，或者磁钢的线极性被接反。
解决措施：如果磁钢线的接头处于高压胶管内部，则要对高压胶管进行检查，查看其有没有进水，一旦进水，就要重新加以处理。与此同时，还需要对磁钢的线极性接法进行检查，打开通信防雷板，对防雷单元插件进行检查，如果发现存在脱落或者松动的现象，就要重新紧固全部插件。此外，还应该对磁钢进行全面的检查，例如，磁钢的噪音、内阻以及绝缘阻值等，如果标准值和实测值之间存在较大的差别，那么，就说明需要更换新的磁钢。
（2）磁钢板指示灯常亮
一般来说，该故障时信号干扰造成的，接车时可导致轴距表错误，引起丢辆或多辆，严重时还可引起丢列。因通信防雷地带电产生干扰，使磁钢板指示灯常亮，不管有没有过车，都会出现该现象。
解决措施：暂时摘除通信防雷地，当完成处理之后重新进行连接。
（3）接车时常有丢辆现象
该故障往往发生于高速客车方面。通过仿真检测设备对轴距表进行分析，会发现存在没有匹配的轴数，同时，轴距不是偏小就是偏大，然而，开关门的次数同总轴数是相同的，在这种情况下，就不是由于信号干扰而引发的故障。其原因在于在开关门磁钢中某一路磁钢信号出现延时或两磁钢幅值相差较大，造成轴距的计算失误。
解决措施：重新调整开关门磁钢距离，轴距偏大的增加距离，轴距偏小的减小距离；更换磁钢，使开关门磁钢输出电压之差小于200mV。
（4）不能打开天线
对于单向设备来说，是通过开门或者开机所产生的磁钢信号来打开天线的，对于双向设备来说，打开天线的方式只有一种，即通过开机信号进行，因此，对于双向设备，一旦开机磁钢的线路或者其自身发生故障，那么，就会导致在过车时无法打开天线。
解决措施：对开机磁钢进行敲击，如果开机指示灯亮了，就代表磁钢线路及其自身没有问题，那么，就要对主机板与READER卡进行检查。如果指示灯没有反应，就要对开机磁钢进行全面检测，查看其是否脱落或发生损坏。如果磁钢自身没有任何故障，就需要对磁钢的线路进行检查，具体措施是由外向里检查直到磁钢板D型插头；检查READER卡跨接套，若无问题则更换READER卡进行测试。
（5）读标签时出现乱码
如果存在严重的乱码情况，即频繁发生，同时在过车信息里存在别的错误，就表示通信出现了故障，在这种情况下，所采集到的过车报文与处理的时间会存在差异，通过对AEI设备的检查，能够看到通道线和防雷板的输入端为虚，把防雷板的后盖打开，则会看到插件板已经出现了松动。
解决措施：对通道线进行紧固，通过紧固插件板。
（6）整列无标签
其原因主要表现在开机磁钢、同轴接头、天线、READER卡和RF等方面。对于双向AEI设备，当开机磁钢或线路出现故障时可以接车，但不能打开天线，造成整列车无标签。
解决措施：对开机磁钢进行检查，查看其有没有发生脱落或损坏，一旦发现问题要及时处理，如果没有，则要对磁钢线路进行检查。
（7）标签漏读，在接车时出现一个及以上标签漏读的情况
该故障十分常见，发生的原因相对复杂，具体如下：
通过仿真检测设备对过车信息进行查看，如果发现标签漏读情况并不十分严重，而是偶尔有一个或两个标签出现了漏读，但其他标签是正常读签的，那么，很有可能是因为漏读标签的性能降低或者已经发生了损坏，这是一种正常的现象，无需对地面设备进行处理，只要更换标签就能够解决这一故障。
如果接车时发生多个标签被漏读，同时在已读标签内多个标签读签次数偏低，就表明是AEI设备的问题，必须要加以处理。其原有有下面几个可能：一是RF出现了同频干扰，即2个方向有车辆同时开过；二是同轴电缆出现死弯，或者同轴接头缺少牢固性；三是同轴接头进水，或者清洁度不合格；四是天线没有实现良好密封，存在漏水问题；五是安装天线的位置不合理。
解决措施：如果机房的AEI设备超过2台，就需要对同频RF进行检测，查看是不是存在着同频干扰现象。如果存在同频干扰，就要调换RF调换的频率。此外，还应该对天线进行全面地检查，以查看天线有没有发生进水现象。还应该检查轴接头的牢固程度，观察接头中有没有进水，是不是不够清洁，如果存在以上现象，就要及时加以处理。
（8）AEI和CPS通信故障
如果通道的质量较差，就会出现二者在通信过程中时通时断的现象，而且当通信中断之后，可以听到长时间的MODEM呼叫声，这时通过AEI端或者D复示端来对过车信息进行查看，就可以看到过车报文的采集及处理时间存在差异。
解决措施：减慢通道速率，更换AEI主机板程序芯片，更换CPS配置文件，使之与所设速率一致。
结语：本自动实时采集准确的车号、车次信息，减少了因手工抄录造成的误差，提供了效率。实现数据网络共享和对营运车辆的实时网络追踪管理，大大地促进铁路运输管理的信息化和智能化，提高车辆调度水平和效率，有效地协调生产与运输间的矛盾。
参考文献
[1] 宋敏.铁路车辆车号自动识别系统的研究与开发[D].天津：河北工业大学，2011.
[2] 杨大志.基于图像处理的铁路货车车号识别及应用研究[D].成都：西南交通大学，2010：45-68.