1、公司铁路自动化系统研发及配套生产基地建设项目可行性研究报告XX工程咨询有限公司二零XX年XX月XX项目可行性研究报告建设单位：XX建筑工程有限公司建设地点：XX省XX市编制单位：XX工程咨询有限公司20XX年XX月47可行性研究报告编制单位及编制人员名单项目编制单位：XX工程咨询有限公司资格等级： 级证书编号：（发证机关：中华人民共和国住房和城乡建设部制）编制人员： XXX高级工程师XXX高级工程师XXX高级工程师XXXX有限公司二XX年XX月XX日 目录1项目摘要41.1项目名称、依托单位61.1.1项目名称：铁路自动化系统研发和配套生产基地建设61.1.2依托单位：铁道部、铁道科学院61.2、1.3建设服务单位：XXXX车辆装备有限公司61.2项目背景和必要性72建设方案82.1动车位置追踪系统82.1.1系统介绍82.1.2系统结构92.1.3系统功能102.1.4系统安装和卸载162.2视频综合监控系统172.2.1系统结构概述182.2.2网络结构设计212.2.3视频分析方案232.2.4第三方系统联动方案262.2.5系统总体性能特点272.3列车大部件管理系统302.3.1总体介绍302.3.2系统网络架构322.3.3货车大部件安全预测管理系统标签技术参数322.3.4软件系统构成372.4道岔除雪融冰控制系统402.5项目建设内容、规模442.5.1建设规模442.3、5.2建设计划452.5.3场地规模453项目投资463.1投资估算463.2资金筹措464经济效益分析471 项目摘要近十年以来，铁路部门坚持把原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新结合起来，成功走出了一条适合我国国情和铁路路情的自主创新之路，许多领域达到世界先进水平。 机车车辆装备技术达到世界先进水平。按照“引进先进技术，联合设计生产，打造中国品牌”的总体要求，铁道部充分发挥政府主导作用，整合全国铁路市场，形成一个“拳头”，成功引进了世界上最先进的时速200公里及以上动车组和大功率内燃机车、大功率电力机车技术。在此基础上，通过消化吸收再创新，掌握了关键技术，拥有了自主知识产权，使我国机车车4、辆装备水平实现重大跨越。 动车组技术方面，在前几年形成的时速200公里至250公里动车组技术平台上进行再创新，成功搭建了具有自主知识产权和世界一流水平的时速350公里动车组技术平台，实现了国产时速350公里动车组批量化生产。到2012年，全国投入运营的动车组将达到800组以上，覆盖整个快速客运网。 大功率机车技术方面，通过引进消化吸收再创新，国产轴7200千瓦和轴9600千瓦大功率电力机车已在大秦、京广、京沪等主要干线批量投入使用，充分显示出良好的动力性能和性价比。到2012年，全国投入运营的大功率机车将达到7900多台，占机车保有量的40。 车辆技术方面，我国自主研制的载重70吨通用货车、85、0吨煤炭专用货车、100吨矿石和钢铁专用货车批量投入运用，新型通用货车和经过技术改造的货车已达到货车保有量的93.4；空调客车比例显著提升，达到客车保有量的57.1。到2012年，空调客车将占客车保有量的66以上；货车车辆实现更新换代，全部达到时速120公里技术标准。 高速铁路技术达到世界先进水平。通过京津城际铁路的建设和运营，在解决轨下基础工程后沉降控制、大断面桥梁隧道设计施工、大吨位桥梁研制应用、轨道系统产业化等难题上取得显著成果，在高速铁路的固定设施、移动设备、系统集成、列车控制、运营管理、环境保护等方面实现了一系列重大技术创新，形成了具有我国特色的高速铁路技术标准体系。随着铁路技术的飞6、速发展，需要大量的机电一体化自动控制设备保障列车的安全、快速运行，XX公司借此良机，推出了一系列机电一体化管理控制系统：l 动车位置追踪系统l 视频综合监控系统正在开发的系统有：l 列车大部件管理系统l 道岔除雪融冰控制系统上述系统正在随着铁路大规模的建设，同步实施，一些正在研发的系统，在对列车信息化改造并保障列车安全的同时，将为公司带来巨大的经济效益。1.1 项目名称、依托单位1.1.1 项目名称：铁路自动化系统研发和配套生产基地建设1.1.2 依托单位：铁道部、铁道科学院 1.1.3 建设服务单位：XXXX车辆装备有限公司XxxXX车辆装备有限公司（以下简称“xxx公司”）成立于1994年7、（原名xxx有限公司），总部位于xxx市高科技园区，现拥有在职员工总计超过260人，其中大学本科以上学历的占50%，大学专科以上学历占30%，是铁道部指定的机械、机电产品供应商及系统集成商,年实现销售收入2.5亿元以上。XX公司主要生产铁路机车、客车货车、城市轨道车辆等的各类配件以及适用于铁路工务、机务、车务、电务等专业的红外线探测站远程故障诊断系统、车辆防溜电子铁鞋安全监测系统、列车制动机性能试验监测系统、无线列车接近报警装置、机车出入库安全监控信息管理系统等机电一体化产品，随着社会对铁路客票销售改革的呼声日益提高，铁路客票销售手段的不断进步，XX公司已经参与到铁路客票电子化销售和服务的系统8、建设当中。XX公司下辖多家研发和生产基地，拥有熔模精铸、数控机床、精密电火花机床、机电产品联调实验室、电子产品生产线等先进生产设备及优良的检测设备，均通过了ISO9001：2000质量管理体系认证。2001年，XX公司与法国FBO公司合作成功引进了世界先进产品及品牌，广泛应用在国内机车、客车、货车及城市轨道车辆上，并成功地在高速铁路上全面运用。2008年11月28日，xxx公司与xxx奔瑞惠科技发展有限公司通过企业合并，实现强强联合，从而正式开展铁路通信系统集成业务，成为行业的一颗新星。XX公司坚持以一流的产品，最好的性能价格比、具有国际水准的产品和周到的售前和售后服务保障，为客户（特别是铁路9、系统客户）提供技术先进、运行稳定的产品和服务。为了适应信息社会和高速发展，公司不断进行广泛的技术和业务培训，不断提高员工素质，强化服务意识，全面保证服务质量体系的实施，从而推进公司的规范化管理。XxxXX车辆装备有限公司牢固树立“树XX形象、造XX品牌、创XX未来”的企业理念，密切关注铁路市场的发展，有针对性地研制开发新产品并不断提高系统集成和服务的能力，力求使公司产品在铁路行业始终处于领先地位，我们将奉行“质量第一、客户至上，与时俱进”的质量方针，更好的服务于铁路。1.2 项目背景和必要性中国铁路正处于百年不遇的黄金机遇期，中国铁路的快速发展将为自主创新、先进技术的应用提供广阔的舞台，也为国10、内外装备制造、冶金、电子信息等相关产业提供了巨大的市场。 2009年以来，每年铁道部将在科研方面综合投入15亿元以上，积极有序地推进系统配套、设施一流、合作开放、资源共享的个国家级的试验平台，重点围绕高速、重载、人轨关系和机车车辆动力学等方面提高基础理论研究，提高铁路自主创新的能力。 到2012年铁道部每年将投入1000亿元人民币进行新装备的招标采购。 到2012年，全国铁路营业里程将达到11万公里以上，其中时速200公里以上的高速铁路将达到1.3万公里。 未来年计划动车组累计投产800列组以上，覆盖整个快速客运网；大功率机车投产7900台，覆盖繁忙干线等；新型空调客车投产2.5万辆，同时还将11、加快火车的更新换代。 综上所述，随着我国铁路20年发展规划及30年远景规划的实施，铁路配件及与铁路安全相关的机电产品的需求量会大大的增加，为提高我公司的技术及市场竟争力，提高产量、扩大规模是势在必行。2 建设方案2.1 动车位置追踪系统2.1.1 系统介绍动车基地投产运营后，每日将有上百列动车组车体根据开行计划频繁地出入，根据检修计划穿梭在存车场、检查库、检修库之间。上百列动车组在上百条线路上存放与检修，对于动车基地运用和检修调度来说，首先要及时掌握动车组的准确位置，以便快速、准确地对检修基地的动车组进行运用调度和检修生产。动车组位置追踪系统为动车组管理信息系统和调度集中系统提供动车位置信息和12、基础数据，使动车基地调度员在调度大厅一目了然地看到：基地内的存车场、检查库、检修库的股道进路开放；动车组在存车场、检查库、检修库股道进出、调转过程及停放位置；列车编组、列车端位情况；车体台位流程等实时信息。动车组位置追踪系统是是为动车组基地管理信息系统和调度系统提供硬件支持和基础数据服务的。因此，它的设计定位是向动车组管理信息系统和调度集中系统提供全面、可用、准确和稳定的基础数据服务，进而为动车组检修基地生产调度人员提供现代化的生产调度和安全管理手段，实现动车组检修基地运用和检修工作信息化、自动化。2.1.2 系统结构动车组位置追踪系统采用分布式结构和模块化设计原则。设置了系统服务器（工作站）13、车站联控模块、车号识别模块和位置跟踪模块。动车组位置追踪系统的结构图如图1所示。调度终端TCP/IP服务器车间工作站1位置传感器工作站2位置传感器联控终端车号识别终端图1动车组位置追踪系统结构图2.1.3 系统功能3.1系统功能动车组位置追踪系统功能为：采集现场车号数据、位置传感器数据，并将这些数据综合处理，经过相关算法的计算，得到动车组在股道上的进出及停放信息。针对动车组信息管理化系统和动车基地调度集中系统，帮助其相关业务的处理，同时提供系统相关硬件设备和网络设备状态信息及维护，并将系统的相关运行信息存储，提供给用户查看。故软件划分为四大模块：数据采集和逻辑处理模块，服务器数据转发模块，车14、间工作站模块，数据库模块，软件系统框图如图2所示：图2：软件系统框图软件各模块功能描述如下：2.1.3.1 数据采集和逻辑处理模块数据采集模块：从下位机采集车位传感器数据；从车号识别设备采集车组信息数据；采集网络设备相关数据；采集硬件状态信息数据。逻辑处理模块：处理车位传感器数据；处理车号信息数据；综合处理收集到的车位传感器和车号数据。2.1.3.2 服务器数据转发模块转发模块将数据通过WebService转发给动车组信息管理化系统和Tcp/Ip协议转发给动车组调度集中管理系统。转发股道车组占用股道信息发送。包括：转发车组进出信息；转发台位上车辆信息；转发硬件设备信息。2.1.3.3 车间工作15、站模块本模块提供1/2级库，3/4级库的车位传感器和AEI设备的查看和维护，车辆在股道上的占用情况；5级库的台位读卡器设备的查看和维护，台位上车辆占用情况。其中，1/2级检查库（临修库），3/4/5级检修库维护终端界面：提供股道车辆占用情况，显示车号和车辆类型；提供设备的安装位置和状态信息，供查询和维护；提供台位占用情况；从读卡器读取台位信息；提供读卡器设备的状态信息。车间工作站的终端界面如图3所示。图3 车间工作站终端界面2.1.3.4 数据存储模块（数据库）存储车位传感器数据信息和状态信息；存储AEI车组信息数据和AEI设备的状态信息；存储读卡器上的台位信息和状态信息；存储逻辑处理过的车辆16、占用股道信息；存储维护终端设备维护的相关信息；存储系统运行相关信息。2.1.3.5 服务器程序服务端是做为主控软件与各远程终端的服务软件而提供。它负责主控软件与后台Oracle9i数据库之间通信，并为各终端浏览/掌握所内动车动态，获取主控机的监控数据提供路由。具体功能如下：（1）与主控软件通信，了解库内实时情况，反映库内状态变化；（2）与各终端通信，了解各部门的浏览需求；（3）与所内数据库服务器Oracle9i通信，上传动车的调度作业和位置信息，将记录写入数据库；（4）数据处理过程记录及日志（5）显示各部分连接的状态（6）异常事件记录程序处理流程如图4所示:接受连接请求创建新连接接收数据/命令17、读取新数据到读标签?轨道电路数据发送给终端保存数据副本所内调车SQL正常?添加到数据库中添加到临时表中是是否否图4 服务器端程序流程软件开放一个端口：50005，分别与车号识别设备，车站联控终端，调度终端，车间工作站1、工作站2进行通信，都采用TCP协议。2.1.3.6 客户端程序目前，客户端分为调度终端(1n),车站终端（1n），根据不同的业务需要，可任意添加终端数量并设置其功能，和服务器端采用C/S架构来实现业务逻辑的处理。用户接口（软件界面）采用Form窗体结构，设置只读属性，防止用户更改。客户终端的一个主要功能就是实时数据显示，实现这个功能需要终端能得到完整的所内动车调度数据。因为终端18、与服务端同处于所局域网中，获得数据是时时与主控机服务端保持连接，获得实时数据。远程连接Oracle9i数据库不像连接本地数据库那么方便快捷，受网络或其它因素的影响，有时连接还可能被阻塞。为了防止主线程在连接远程Oracle9i数据库可能出现的被阻塞的问题，专门设计了一个辅助线程，程序流程如图5所示:正常连接到SQL？写入记录临时库有数据？启动辅助线程连接写入临时库启动辅助线程把临时库中的记录写入SQL中清空临时库库内作业记录是是否图5 客户端程序流程客户终端是为了满足调度人员了解动车进车情况和位置跟踪而设计的，它可以连接到主控机的服务端，获得所内股道占用信息，还可以与车站联控终端进行联控操作，19、应用MS的 VS2005进行开发，界面美观，使用方便，图例如图6所示。图6 客户端终端界面图例2.1.3.7 故障维护系统具有错误自检功能，若发生系统自检报警，则现场工作人员通知系统维护人员对报警位置进行检查排除。若系统没有发生自检报警，却不能正常工作，则请现场工作人员先重启系统，如果问题仍然存在，则通知系统维护人员对整个系统进行调试检查问题所在，并对问题进行排除。2.1.4 系统安装和卸载2.1.4.1 安装操作系统：Microsoft Windows XP/2K/2003/服务端的安装：服务器安装过程中要填写服务端的网卡IP地址（如192.168.1.100），安装程序可列出当前可用的IP20、地址，只需选择相应的选项IP。 客户端的安装： 客户端在安装过程中也要填写服务端IP（如果在同一个局域网内可直接填写服务端的IP，或者由服务端自动修正该地址信息）；2.1.4.2 卸载 （1）服务器端的卸载 直接在控制面板里的“添加或删除程序”中卸载“远程控制服务器”。2.1.4.3 客户端的卸载 在客户端的“帮助”菜单下，选择“卸载客户端”，并输入正确的口令后卸载客户端。2.2 视频综合监控系统本着一切从用户出发的原则，根据我方多年来的丰富经验及对本工程的深入理解，充分考虑以后的管理、使用及节省投资，我们尽其所能提供了一套高性能的数字视频监控系统设计方案。通过NICE公司高品质、高性能的数字21、视频监视系统应用，结合前端的摄像机系统以及专门设计适用于数字视频流传输的网络系统。2.2.1 系统结构概述2.2.1.1 系统构成综合视频监控系统由视频区域节点、视频接入节点及视频采集点设备组成。利用郑西客专郑州通信站视频区域节点设备，并对区域节点设备进行相应扩容。视频业务通过数据网承载，无数据网设备的节点利用MSTP数据透传功能提供传输通道，视频采集点的视频信息可通过光缆、电缆或无线传输等方式接入到所属的视频接入节点。系统结构见下图：（1）视频区域节点 视频区域节点用于视频信息的调用、分发/转发、系统管理、用户管理和与其他系统互连等，并可对节点内的告警信息、重要视频信息进行存储。视频区域节点22、配置如下：l 中央数据库服务器l 告警服务器l 存储设备l 视频显示终端视频显示终端具有对采集点视频的调用功能。根据授权不同，各客户端可实现对管辖区内远程摄像头控制功能。视频应用软件基于通用的流媒体协议（RTSP/RTP/RTCP/RSVP），支持MPEG-X及H.264等多种格式的视频流传输，并具有平台无关性。中心告警服务器容量按30天考虑，视频图像采用MPEG4标准，图像的分辨率应达到4CIF（704*576）。（2）视频接入节点视频接入节点分为两类：一类用于实现视频的接入、分发/转发，可实现视频内容分析和与其他系统的互联等，并对其接入的所有视频信息和告警信息进行存储。另一类是实现对相对分23、散的采集点的视频接入、汇聚上传，可实现视频内容分析。一类视频接入节点沿线客运车站设一类视频接入节点设备；负责各现场监控点摄像头视频信息的就近接入、处理和存储以及现场前端设备上传视频信息的存储。 视频接入节点配置如下：l 视频录像服务器l 磁盘阵列柜l 视频编码器l 三层网络设备l 监控终端视频系统编码格式采MPEG-4，车站存储设备容量满足分辨率为4CIF条件下，对于客服系统设置的治安防范的摄像头图像按15天存储，其他的摄像头图像按3天存储。对于通信系统设置的车站咽喉区的摄像头图像按15天存储，其他的摄像头图像按3天存储。 二类视频接入节点在沿线各车站、保养点牵引变电所、分区所、开闭所、配电所24、信号中继站、线路所、区间无线基站等地的通信机房内设二类视频接入节点设备，实现对沿线重点设施（含车站重点部位，区间公跨铁桥、通信、信号机房内、牵引供电、配电所内、外等）的实时监控。设备配置如下：l 视频编码器l 二层网络设备l 室内摄像机 （3）视频采集设备前端设备包括摄像机（含镜头）、摄像机护罩（室内、室外）、云台（含解码器）、安装立柱/支架及相关配件、光端机、防雷接地装置、电源装置等，设置在沿线车站两端咽喉区、通信机房、牵引变电所、开闭所、分区所、电力配电所、接触网电动隔离开关等需要进行视频监控的地点。2.2.2 网络结构设计2.2.2.1 网络需求分析综合视频监控系统采用IP数据网承载。25、系统由基础网络平台和接入平台两部分组成，（1）基础网络平台各I类视频接入节点通过IP数据网提供的10M/100M以太网口和视频区域节点互连；各基站、牵引变电所、分区所、开闭所、电力配电所等现场监控点，通过SDH传输线路提供的10M/100M以太网口将监控视频信息汇聚至车站后，再通过IP数据网提供的10M/100M以太网口与设在视频区域节点设备互连。（2）接入平台各机房视频采集点前端设备采用视频电缆接入各视频接入节点；车站咽喉区、区间公跨铁的视频前端采集设备采用“光缆+视频光端机”方式就近接入视频接入节点。2.2.2.2 网络方案设计方案采用标准三层架构，二类视频接入节点设备接入RG-S262826、G 24口二层交换机，24口10/100自适应端口，2个10/100/1000电口和2个复用的千兆SFP接口，一个千兆扩展/堆叠扩展槽，可以通过光纤进行远距离的高速传输，非常适合铁路系统接入和汇聚距离较远的情况。二类视频接入节点和一类视频接入节点之间距离较远，因此通过SDH线路传输。 满足视频汇聚到视频接入节点。视频接入节点汇聚层采用锐捷RG-S3760-24，24口三层交换机，满足光电转换器转换后的电口连接，同时，支持三层协议满足区域节点对视频存储数据的调用。2.2.3 视频分析方案分析通道设置于公跨铁及车站重点部位2.2.3.1 分析功能选择 非法入侵检测 落物检测公跨铁为铁路上方横跨着一27、条公路，从公路掉下来的物体成为铁路正常运行的潜在隐患。故在公跨铁区域设置分析功能，在突发事件发生时，对铁轨上的物品主动侦测，第一时间通知相关人员，对铁轨及时清理，确保列车的正常运行。下图为场景设计图。 非法滞留检测咽喉区为各车站列车进出口毕竟之路，线路多，是铁路监控的重点部位，该区域设置分析功能，实时监控非法人员闯入咽喉区域，当有人员在该区域滞留时，监控系统会主动报警提示工作人员，并及时对非法人员进行驱逐。下图为非法人员闯入咽喉区，红色圈为分析报警显示。2.2.3.2 过滤器选择 防抖动过滤器 阴影过滤器 雨雪过滤器 摄像机非法遮挡 火车检测 云层过滤器 第三方系统联动方案 综合视频监控系统采28、用本线IP数据网互连，支持并实现与机房电力照明系统的联动、与通信电源及环境监控系统、SCADA系统传感信息的联动，同时预留与防灾安全监控系统传感信息的联动。设备供应商应提供与相关系统联动接口的说明及实施方案。 接受来自SCADA的远动开关动作情况信息、电力设备报警信息、各机房门禁及安防（烟雾、入侵等）报警信息及自其他系统信息，实现对关注点的自动对准，并将相应的画面自动在相关的监视终端上显示，同时在系统中心对相应的画面进行录像。硬件连接如下图：2.2.4 系统总体性能特点与第三方系统联动电力SCADA系统、防灾系统、动力和环境监控系统及其它必要系统作为综合视频监控系统的客户端，操作人员可对授权范29、围内的摄像机进行控制和浏览，在监视终端上显示相应的画面。发生报警后，监视终端上自动显示弹出相关画面（多画面轮巡播放），并将报警信息发送给综合视频监控系统，由综合视频监控系统在视频接入节点实现对相应画面进行录像。目前在京津线和石太线的电力SCADA系统和动力和环境监控系统得到成功应用。告警视频场景重现综合视频监控系统能够对沿线铁路重点设施（含车站重点部位，区间公跨铁，通信、信号机房内、牵引供电、电力供电机房内外等）的实时监控，支持自动监视和人工监视模式。在自动监视模式下，能够自动对车站重点部位，区间公跨铁等监视区域进行图像分析和行为分析，实现对灾害引起的异物“入侵”、非法逗留、非法入侵、遗留物品30、等的识别、告警以及自动跟踪，在监控终端显示两幅视频，一幅为实时监控画面，一幅为事件发生的录像，帮助操作员快速找到需要的视频。告警视频录像场景重现。视频分析过滤器分析单元具有雨雪、风沙、云彩、振动及规律性活动的过滤器，有效消除/减轻由于风吹、列车经过等原因震动摄像机引起的图像抖动，提高视频分析的精度。用户权限管理提供综合视频监控系统统一、分组、分级、分优先级的用户管理与控制。 对每一路媒体流或每一个操作功能都能进行用户权限控制与管理。强大的日志管理功能能记录对本系统中发生的每一个事件、每一个操作进行详细记录，并且记录不可更改。记录日志包括事件(告警)确认记录、系统登录记录、用户操作事件记录、系统31、运行记录等。LOS功能根据当前网络传输状况，动态修改视频质量参数，以达到最佳功能。嵌入式编码器监控点编码器设备基于嵌入式软硬件设计，以保证系统的长时间运行稳定性和安全可靠性，并能实现24小时全天候不间断运行。分辨率可调视频编码器支持CIF、4CIF、D1图像分辨率和MPEG-4数字编码格式，并可支持双码流功能。双码流独立多码流，每个码流可以设置完全独立的帧率，带宽，分辨率，I帧间隔等参数，多码流支持多个分辨率的同时混搭。N+1冗余系统具备编码器N+1冗余及视频录像服务器N+1冗余功能，即使一个组件出现故障，系统也可继续工作，同时系统还将提供故障信息给系统维护人员，以便快速处理故障。备份服务器及32、磁盘阵列双电源备份、磁盘RAID5 N+1备份、接入节点存储服务器N+1备份、区域节点管理服务器1+1热备份。详见产品选型介绍。虚拟视频矩阵 （VMX）满足用户缩减基础设施，增强系统易用性，实现更高的适用性和更低的成本的要求。虚拟视频矩阵可随时扩展，无需象物理矩阵一样增加新的模块。SDK 开发提供SDK工具包软件和DEMO源程序，能提供给电力SCADA系统、防灾系统、机房环境与动力监控系统及其他必要系统进行集成和实现联动功能。在京津线及石太线已经顺利开发第三方视频监控平台。2.3 列车大部件管理系统2.3.1 总体介绍为适应铁路信息化建设不断发展的需要，我公司与齐齐哈尔车辆制造厂合作，通过xx33、x丰台车辆段、西宁车辆段、成都东车辆段、苏家屯车辆段、湖东车辆段等单位的配合，经过近一年的实地调研，开发出铁路货车大部件安全预测管理系统这一基于RFID技术的管理系统，该系统通过在货车车辆底部安装大容量电子标签，记录车辆基础信息及大部件重要信息，利用现有AEI设备和手持移动式读写设备进行远距离自动读取和写入信息，实现货车车辆大部件寿命信息自动预测报警。在开发的过程中，得到了业内专家与运用单位的支持与指导，其功能和特点主要包括以下几个方面：一、 随车携带车辆大容量标签，利用现有AEI设备远距离读取信息，对大部件安全信息实现预测报警，导向安全车辆大部件信息直接存储在大容量的随车标签内，当车辆通过地34、面读取设备进入到列检所或修理厂时，地面设备自动获取标签内存储的车辆大部件信息，传递给后台计算机系统，通过系统计算判断该车辆大部件是否将到寿命或已到寿命，进行自动安全报警提示。二、 降低劳动强度，提高作业效率1. 车辆在进入列检所时地面读取设备自动获取每辆车上电子标签内的大部件信息，判断大部件安全情况，并将信息通过手持机或者显示大屏、对讲机等方式直接反馈给列检人员，可以使列检人员更有针对性的对车辆大部件进行检查，同时节省了列检员进入车底检查大部件信息的时间，提高作业效率；2. 车辆进入修理厂时，同样地面设备将读取的车辆大部件信息自动传递给检修人员，针对寿命快到期的大部件，修理人员将更有针对性的进35、行修理，保障车辆安全。三、 建立全路货车“大部件”物联网，实现车辆智能化识别和管理随车永久安装大容量电子标签，结合读写设备可将货车车辆大部件信息与铁路专用互联网连接，建立铁路系统货车“大部件”物联网，实现车辆大部件智能化识别和管理。 四、 技术应用成熟，符合国外发展趋势利用RFID技术对重要大部件进行管理，在国外已经成熟应用多年。如波音公司在飞机大部件上安装RFID标签，对其大部件寿命安全信息进行管理；加拿大铁路也同样利用RFID标签对货车大部件进行管理。五、 利用现有网络条件，数据独立运行铁路货车大部件安全预测管理系统的数据传递可以利用现有的铁路专用网，读取的大部件信息数据独立处理，不影响既36、有ATIS运转。六、 标签高等级封装，坚固稳定，寿命长电子标签采用专业技术专业材质（详细技术参数见附件）进行设计和封装，满足在高低温、高湿、电磁以及震动等恶劣环境下正常工作的要求，保证档案标签可随车终身使用，数据存储永不丢失；综上所述，基于大容量电子标签的铁路货车大部件安全预测管理系统可对铁路货车大部件信息化管理、列检作业、车辆故障维修、车辆行车安全起到积极的作用，更好的服务于铁路。2.3.2 系统网络架构在车底安装大容量电子标签，存储车辆大部件信息。当列车通过地面AEI设备时，自动读取标签内存储的大部件信息，通过既有的车次号网络传递到列检所、车辆段、修理厂的计算机，系统自动计算每辆车大部件寿37、命时间，针对寿命到期情况自动报警提示。该电子标签安装在车底，通过AEI设备可以远距离自动读取标签内存储的信息。2.3.3 货车大部件安全预测管理系统标签技术参数结合现今铁路标签应用现状，借鉴国外成熟经验，组成专门的研究小组，通过近一年的研究和实验，针对本课题从硬件设备上提出如下解决方案。2.3.3.1 使用大容量远距离读取的电子标签作为存储的介质对一辆货车的大部件进行安全预测管理，需要存储大部件（如：轮轴、摇枕、侧架、勾缓、轴承）的以下信息： 新车出厂时：造车单位 造车日期 铸造日期（大部件铸造日期） 铸 造 号（大部件铸造号） 大部件型号（大部件的型号） 检修时：最新一次检修单位 最新一次检38、修日期 铸造日期（如更换则存储更换后的大部件铸造日期） 铸 造 号（如更换则存储更换后的大部件铸造号） 大部件型号（如更换则存储更换后的大部件型号）根据上述存储内容，我们通过大量的数据测算和多次设备实验，在目前国内外电子标签技术发展水平的基础上，研制了一套能够满足铁路货车大部件预测管理系统要求且技术先进成熟的电子标签：1) 标签容量可满足存储以上信息的需要根据对业务的分析和存储数据的周期，测算最大的数据量，计算所需要的最大存储空间值。目前我们使用的芯片存储容量可满足以上需要。2) 根据信息的不同种类和来源对存储的信息进行编码，结合目前铁路货车编码规则，建立数据字典将所有需要存储的信息量进行分类39、整理，对其进行编码。写入标签内的信息都是以编码形式体现，被读写器读取之后进行字典翻译成相对应的信息，写入数据则是先将写入信息通过数据字典自动翻译成编码，然后写入相对应的标签存储空间内。3) 标签符合国际标准，支持远距离读取，支持高速读取标签采用符合国际标准协议的芯片，该芯片已经在国内外物流与交通等领域大量应用，技术非常成熟，同时该电子标签属于UHF频段，地面设备读取距离大于1.5米以上，并可根据实际使用环境调整读取距离，手持设备读取距离不低于1米。标签信息交易速度快，配合地面读取设备该标签支持不低于160公里/小时车速下信息的准确读取。2.3.3.2 标签的安装位置货车大部件安全预测电子标签主40、要存储的是车辆大部件出厂信息和检修信息，要求能够利用轨道上的AEI设备快速读取，我们在齐齐哈尔车辆厂的配合下，结合多种车型选择安装在货车底部中梁上，该位置不影响目前车次号标签的正常工作，也便于AEI设备自动读取。安装标签首先要在车体上焊接一个标签专用框架，安装时把标签内嵌到该框架内，使用铆钉将标签固定，该安装方式不易拆除，一旦拆除将破坏标签。结构如下图所示：2.3.3.3 充分满足恶劣环境要求1) 降低金属屏蔽影响的措施：标签自身采用抗金属设计。设计的标签采用特殊材质，针对金属对射频信号影响的特性，对标签天线进行特殊设计，使其能够利用金属材质进行信号的反射达到标签越是贴近金属，其读取距离和性能41、越好。2) 高低温环境使用问题的解决措施：l 标签芯片本身选用宽温设计，其承受温度最高可达180，最低可达-50；l 标签外封装材料采用聚苯硫醚（PPS）复合材料。这种材料属于非常规材料，是一种综合性能优异的特种工程塑料。该材料具有优良的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃、均衡的物理机械性能和极好的尺寸稳定性以及优良的电性能等特点。PPS是工程塑料中耐热性最好的品种之一，热变形温度一般大于260、抗化学性和流动性都比较高，同时还具有防火性好、耐震动疲乏性好等优点。2.3.3.4 读写设备我们根据实际操作的需要设计了一款手持式读写设备。根据本课题的需要该手持式读写设备可以方便操作人员触摸进行数据的读取42、和写入，其设备配备读写模块，可以对标签信息进行获取和写入。2.3.3.5 技术特点1) 选用大容量标签，解决存储容量不足的问题；2) 选用远距离读取标签，读取距离支持1.5米以上；3) 宽温设计，采用耐高温材料，满足-50180的环境温度要求。货车工作环境恶劣，在解冻车间温度高达100以上；4) 技术成熟，安全性高。保证数据安全不被篡改，该技术已经在国外成熟应用，符合国际标准；5) 离线工作。因为所有大部件安全数据均可存储在标签内，AEI设备可直接读取出来，无需联网从服务器调出数据，方便快捷，减少网络压力；6) 无源设计，寿命长。标签采用无源设计，不需要电源支持，寿命满足车辆终身使用；7) 封43、装等级高。标签外封装等级达到IP68以上，不易被破坏，可以适应极恶劣的环境；8) 安装方便读取和写入，方便日常检查、维护；2.3.3.6 硬件技术指标1) 工作频率：840960MHz 2) 读取距离：1.5CM3) 供电设计：无源，无需供电4) 适应温度：-501805) 内存容量：2048Bits6) 支持车速：160公里/小时7) 使用寿命：伴随车辆终身；8) 湿度：95%9) 体积：256.52 CM（具体尺寸根据安装部位和车型调整确定）10) 安装形式：支架固定在车体11) 封装材料：PPS12) 固定支架材质：钢支架采用焊接到车体的方式、标签使用铆钉固定在支架上2.3.4 软件系统44、构成软件系统的功能完全按照大部件生命周期的轨迹来设计，特别是针对货车轮轴，摇枕及侧架等关键部件信息，从生产、使用、维修、更换直至报废销毁，由此也分别涉及到了车辆的生产工厂及检修车间等一系列影响其生命轨迹的单位。本着充分利用ATIS系统现有网络和AEI设备的基础上，本方案软件部分的部署也和现有ATIS的CPS系统伴随连接，即分别在车站、段（厂）和站修所三个单位部署货车大部件安全预测管理系统。同时，在电子标签的发行过程中，利用配备给新造工厂和车辆段的标签发行设备，利用其中的配套软件进行标签信息的录入、写入和发行。2.3.4.1 标签发行设备软件此软件安装在标签发行设备中，分别给新造工厂和车辆段在标45、签发行中应用，主要功能包括：l 标签信息录入l 标签信息修改与删除l 标签信息编码处理l 标签编码写入电子标签以上功能的应用目的在于将新造车辆和大部件关键信息整理录入，写入电子标签中，作为货车生命周期的起点，部分基础核心信息不允许私自篡改，同时涵盖了所包含关键部件的扩展数据。此软件采用C#开发实现相关功能，数据部分可从生产工厂现有生产管理系统，或HMIS系统中以接口方式获取，也可单独通过本软件直接录入。2.3.4.2 货车大部件安全预测管理软件为充分利用现有ATIS网络，将此软件安装在车站、段（厂）和站修所，主要负责从ATIS的CPS中读取本系统电子标签中的数据，以接口方式传输给货车大部件安全46、预测管理软件，此软件的主要功能包括：l 电子标签数据采集l 大部件寿命数据处理l 大部件寿命报警与提示l 报警与提示信息下发n 下发到手持机n 发送至其他系统l 综合查询与统计以上功能的应用目的在于将大部件安全关键信息及货车安全信息通过本系统预测与报警，使运用单位能够有重点的进行列检与安全排查。同时可利用下发到列检人员手持机的方式进行高效报警与提示，增强列检工作效率。从AEI设备读取到标签数据，然后通过CPS系统传输到我们本软件，软件开发采用C#技术实现。2.3.4.3 手持机应用软件为了便于动态读取查看电子标签数据，可以利用手持机进行标签读取查看，并可通过授权方式利用手持机进行标签数据的修改47、重写。手持机主要配备给列检人员、车辆检修人员等，主要软件功能包括：l 电子标签数据读取l 电子标签数据查看l 电子标签数据修改与删除l 电子标签数据授权重写写入手持机应用软件基于Windows Mobile平台开发，利用C#技术实现，可对电子标签进行相关操作2.4 道岔除雪融冰控制系统道岔融雪的方案目前可分两步走，第一步是设计简化配置系统的方案；第二步是在第一步实验成功基础上增加控制系统，完善整个方案。以下对两个方案进行详细的描述。一、简化配置方案本方案主要是实现基本的供电、加热融雪的功能，其系统实效图片如图1，方框图示如图2，下面围绕此两图对方案做一个简要的介绍。图1 简化道岔融雪系统实际效48、果图示图2 简化道岔融雪系统的方框图该简化系统主要功能描述如下：当车站相关人员观察到有雪，或者存在结冰现象，则在电气控制柜处将开关闸刀合上对道岔进行加热，将一直加热到系统设计的温度（半个小时内铁轨温度升到7-8度，冰雪开始融化；一个小时内铁轨温度升到50-60度，雪水蒸发，此后铁轨温度将维持在50-60度）。在系统开始运行的同时，铁轨温度传感器实时监测被加热铁轨的温度，漏电检测仪监测电加热元件的电压和电流是否存在异常，并将两处监测的结果显示在电气控制柜的小显示屏上，如果存在异常情况，则相关人员需要对道岔融雪系统进行检查。车站人员认为不需再对道岔进行加热，则关闭道岔融雪系统的供电电闸，停止系统运49、行。1、电加热元件 电加热元件是本系统的核心部分，目前设计的方案为将电加热元件固定在基本轨上对道岔进行加热，以达到融雪除冰的效果。电加热元件需要达到如下要求：功耗不能太大，即在同等功耗下产生的热量不能少于目前正在使用的电加热元件，况且若功耗太大，会使整个道岔的功率加大，站内的电力不能满足要求时，会产生扩容站内电力的需求，对系统的应用前景造成阻碍。因此，电加热元件的单位功耗应越小越好。【单位功耗这里是指：1米的电加热元件加热钢轨到一定温度（如50度）所需的电能】目前设计的电加热元件指标如下：1米长，外包铝箔，36V直流电压供电，钢轨温度升到50-60度功耗为200W。预加热时间必须较短。在基本轨50、的加热能够使滑床板也得到一定的预热。（目前采用的电加热元件中，国内的产品做不到此点，国外的可以）材料耐用性高，至少保证8-10年的稳定使用。 2、供电部分 供电部分较为复杂，需要考虑的问题主要有以下几点：l 供电电源的出处。目前，铁路沿边的供电电源有：一是既有的三相AC380V、波动范围+15%20%，频率50Hz、变化范围3Hz的电源；二是由接触网经过箱变供电的单相AC440电压。第一种电源使用时对功耗要求较高，第二种电源使用时对功耗要求较低。l 由于本系统的功耗较大，因此选择合适的供电设备成为供电是否成功的关键，需要专业的供电设备厂商，如专业的变压器生产厂。l 电磁抗扰度。系统需要满足一定51、的电磁抗扰度，防止被其他干扰信号干扰。l 抗电源波动。l 电源防雷。l 需要隔离变压器。 图1中：电气控制柜主要是用于接引外来电源三相AC380V(或者单相AC440V)、同时将该电源分配给各路电加热元件的作用；各路的变压器（隔离式）起到将由电气控制柜来的电源电压转换为各路电加热元件所需要的电压值以便给其加热；接线盒的作用是：由于道岔的尖轨和基本轨经常更换，所以，道岔融雪系统将经常拆卸，在隔离变压器和电加热元件之间添加接线盒就能方便道岔融雪系统的拆卸。3、检测电路主要有两个参数需要检测：一是被加热的铁轨的轨温；二是电路中是否出现漏电。如图1和图2中的轨温传感器既是起到检测轨温的传感器。1、铁轨52、温度传感器该仪器主要是通过附加在铁轨上的温度传感器来采集被加热的铁轨的温度，并显示在控制终端；如果铁轨已经被加热但是在规定的时间内温度没有达到要求，则系统也会根据实际情况给出警示，提醒相关人员对道岔融雪系统进行检查，排除隐患。2、漏电检测器该仪器主要是通过检测给电加热元件供电的电流、电压是否存在异常来判断是否存在短路、断电、漏电的情况出现，并给出适当的报警提示，通知相关人员对存在异常的某路电加热元件进行检查，排除隐患。 以上两种功能的实现需要进行简单的电路设计、开发，主要是一些简单的单片机的应用。二、增加控制系统后的方案增加控制系统就是在简化系统的基础上增加自动控制功能：即增加冰、雪传感器等感53、应大气变化的仪器，当下雪时，系统能自动感应到下雪了或道岔结冰了，或温度已经降到零度以下了，则系统将自动开始对道岔进行加热、融雪、蒸发；当铁轨加热到规定的温度时，系统将自动停止加热；当温度降到一定温度以下时，系统再次对道岔进行加热，此过程一直循环往复，当感应到不再下雪时，系统自动不再进行加热。从而实现系统的自动控制，不需人工操作。该自动控制系统需要满足的抗干扰等性能要求较高，对稳定性要求较高，以保证系统的实用性和安全性。2.5 项目建设内容、规模2.5.1 建设规模XXXX机电一体化自动控制系统项目，综合来看，主要分为硬件的开发和软件的开发，其中，为硬件配套部分需要500人的团队，主要完成如下工54、作：l 配套元器件的选用l 配套设备的测试和选用l 硬件开发设计l 硬件调试l 硬件设备的组装l 模拟生产环境的测试另外，软件部分需要200人的软件开发团队，主要负责：l 嵌入式软件的开发和测试l 应用软件的开发和测试l 手持设备软件开发l 手机应用开发为保障上述软硬件开发的需要，还必须建立一系列的试验和测试环境，主要包括：l 微波实验室l 列车轨道设备实验室l 红外探测设备实验室2.5.2 建设计划第一期：完成办公场地建设、机房建设、第二期：实验室建设第三期：生产线建设2.5.3 场地规模根据机电一体化自动控制系统项目的开发要求和规模来看，共需要场地如下：办公面积： 5000会议室： 20055、0接待室： 800资料室： 2000机房： 2000库房： 5000设备组装生产线： 10000微波实验室 1000列车轨道设备实验室 5000红外探测设备实验室 1000娱乐、活动、健身： 5000其它： 3000合计： 41800 3 项目投资3.1 投资估算1. 征地费用:2. 土建费用：4800万元3. 设备费用: 5000万元4. 流动资金: 2000万元5. 综合费用: 2000万元 呼叫中心基地建设完成,达到设计规模,预计总投资将达到1.38亿元。3.2 资金筹措1. 先期投资由公司自有资金来完成。2. 后续投资资金由公司上市后募集资金来完成.4 经济效益分析l 动车位置追踪系统56、此系统现已在部分铁路局进行建设，每个基地的建设规模在4000万元左右，按照这样的市场规模计算，未来三年全国铁路市场的规模在5亿元左右，按照利税率30%来计算，未来三年的年利税在5000万元。l 视频综合监控系统各铁路局沿线的建设规模在6000万元左右，按照这样的市场规模计算，未来三年全国铁路市场的规模在8亿元左右，按照市场占有率30%和利税率30%来计算，未来三年的年利税在2400万元。l 列车大部件管理系统电子标签：76万货车*400元一个=3.04亿配套地面设备：2万*2000=4000万手持机（检修车间和列检人员）：1.5万*1万个=1.5亿其他配套设备与系统（系统和发行设备以及维护）：5000万共5.5亿元左右预计5年内完成 按照利税率30%来计算，未来5年的年利税在3300万元。l 道岔除雪融冰控制系统各铁路局沿线的建设规模在15亿元左右，按照这样的市场规模计算，加上每年的更新和维护，每年市场规模在3亿元左右，按照市场占有率30%和利税率30%来计算，未来能够带来年利税2700万元。