基于RFID的電力機車(chē)自動(dòng)過(guò)分相系統方案
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GFX-3A型電力機車(chē)自動(dòng)過(guò)分相系統由深圳市豐泰瑞達實(shí)業(yè)公司和北京鐵路局聯(lián)合研制而成，于2007年7月18日通過(guò)鐵道部科技司、運輸局技術(shù)評審鑒定。該系統針對電力機車(chē)而研制的自動(dòng)過(guò)分相控制產(chǎn)品，其主要功能是當電力機車(chē)通過(guò)分相區時(shí)，系統根據機車(chē)速度、定位機車(chē)位置自動(dòng)平滑降牽引電流、斷開(kāi)輔助機組和分“主斷”，通過(guò)分相區后，自動(dòng)閉合主斷路器、閉合輔助機組和控制牽引電流平滑上升，實(shí)現電力機車(chē)通過(guò)分相區時(shí)操作的自動(dòng)化，大大的減輕了乘務(wù)員的工作強度。
二、系統組成：
系統雙CPU熱備份結構提高系統可靠性，主控系統具備自檢預警功能和事件記錄存儲分析功能。
同時(shí)識別網(wǎng)上射頻卡定位信號并同時(shí)兼容地面磁定位信號，雙重技術(shù)多重定位信號實(shí)現電力機車(chē)精確可靠的自動(dòng)過(guò)分相。
電車(chē)機車(chē)自動(dòng)過(guò)分相裝置包含車(chē)載裝置部分和沿線(xiàn)定位裝置兩大部分。車(chē)載部分包括：車(chē)載控制主機、車(chē)頂RFID閱讀器、報警器（蜂鳴器、雙色LED）、磁感應接收器及連接線(xiàn)纜等組成；沿線(xiàn)定位裝置包括：接觸網(wǎng)上射頻定位卡和磁感應裝置（磁軌枕）組成。
射頻定位卡：6套
磁感應器（磁枕）：4套
2.車(chē)頂RFID閱讀器
車(chē)頂閱讀器安裝于車(chē)頂I端，其功能是接收網(wǎng)上射頻定位卡信息，閱讀器將接收到射頻卡定位信息傳送給主機。
3.報警器和投/切開(kāi)關(guān)
報警器和投/切開(kāi)關(guān)設計為一體部件（也可分開(kāi)安裝），安裝于司機操作臺前面板上，用于自動(dòng)過(guò)分相的報警、聲光顯示、投入/切除裝置。
4.車(chē)載磁感應接收器
車(chē)載磁感應接收器安裝在機車(chē)的轉向架上，接收器采用密封防水、防震設計處理，保證系統的可靠運行。車(chē)載磁感應接收器基于電磁感應原理，感應接收線(xiàn)圈與地面感應器的磁場(chǎng)相結合，完成系統的定位識別。
三、分相定位點(diǎn)安裝示意圖
該裝置基于網(wǎng)上射頻卡定位和地面磁鐵信號雙重定位機車(chē)位置技術(shù)自動(dòng)過(guò)分相。機車(chē)位置識別以網(wǎng)上射頻卡定位為主，地面磁鐵信號起備份和監督作用。在每個(gè)分相區前設置三個(gè)射頻卡定位點(diǎn)和兩個(gè)磁鐵定位點(diǎn)，反相定位點(diǎn)對等設置。如下圖所示：
2、K1～K6為網(wǎng)上射頻定位卡安裝在承力索上，各位置定義如下：
上行方向：K6-6#(預告卡)、K1-1#（卸載卡）、K2-2#（分主斷卡）
下行方向：K5-5#(預告卡)、K3-3#（卸載卡）、K4-4#（分主斷卡）
四、工作原理
機車(chē)運行至K6點(diǎn)時(shí)讀到預告卡信號，蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲，提示司機距離分相還有2Km，并開(kāi)始分相前計程；機車(chē)運行至K1點(diǎn)時(shí)讀到1#卸載卡，開(kāi)始按1#卡575m位置計程，機車(chē)運行至K2點(diǎn)時(shí)讀到2#分主斷卡，開(kāi)始按2#卡275m位置計程，并根據當時(shí)機車(chē)速度，發(fā)出卸載信號開(kāi)始降流，當機車(chē)電流降至“0”，發(fā)出分主斷信號。
當識別到T1或T2磁鐵信號時(shí)，若前面已識別到1#或2#卡則不啟動(dòng)磁鐵分主斷計程，仍以射頻卡分主斷計程。
若未識別到射頻卡信號，則遇到T1磁鐵信號，開(kāi)始T1磁鐵的205m分主斷計程。若未遇到T1時(shí)，當遇到T2，則進(jìn)行強制分主斷。
當機車(chē)越過(guò)無(wú)電區后，有下列條件之一即發(fā)合主斷信號控制機車(chē)合主斷：
檢測到網(wǎng)壓信號由無(wú)到有信號變化；
識別到磁鐵恢復信號或反向射頻卡信號；
過(guò)無(wú)電區后計程合主斷。
反向行車(chē)自動(dòng)過(guò)分相原理和正向行車(chē)一樣，因為每處分相定位點(diǎn)完全對稱(chēng)安裝。
該裝置是基于無(wú)線(xiàn)射頻定位技術(shù)（RFID）、磁感應技術(shù)和機車(chē)“公里標”數據（TAX2箱公共信息）定位方式相結合的車(chē)載自動(dòng)過(guò)分相控制裝置。
機車(chē)在區間運行時(shí)，以公里標數據為依據，結合當前機車(chē)速度，進(jìn)行機車(chē)距前方下一個(gè)相點(diǎn)距離運算和校準；進(jìn)入分相區前2km區域后，機車(chē)運行位置定位以RFID為主，機車(chē)公里標數據用于定位備份和故障診斷，保證機車(chē)自動(dòng)過(guò)分相的安全、可靠性。
五、工作原則
系統設計原則
裝置自動(dòng)控制下，手動(dòng)優(yōu)先分相前三個(gè)射頻卡定位點(diǎn)和兩個(gè)磁感應器定位點(diǎn)相互關(guān)聯(lián)驗證，保證過(guò)分相的可靠性，即使個(gè)別定位點(diǎn)失效，不影響正常自動(dòng)過(guò)分相。若裝置故障，報警器顯示紅燈，蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲提示司機切除自動(dòng)過(guò)分相，只要把操作端開(kāi)關(guān)打到切除位，裝置與機車(chē)操制完全切除，投/切開(kāi)關(guān)只與操作端有關(guān)，非操作端投/切開(kāi)關(guān)處于任何位置都不影響。
主控系統具有完善的自檢功能，當裝置正常時(shí)，報警器顯示綠燈，司機可以通過(guò)投/切開(kāi)投入自動(dòng)過(guò)分相。
主控系統具有完善事件存儲功能，自動(dòng)過(guò)分相全部運行記錄及相關(guān)故障信息全部記錄在存儲器中，便于下載分析。
防誤動(dòng)作，裝置結合公里標數據判斷機車(chē)運行位置，機車(chē)運行在區間時(shí)，即使由于干擾感應到磁信號，主控系統不會(huì )發(fā)出輸出控制。
卸載/加載機車(chē)牽引電流信號為2級線(xiàn)性斜率方式，適合機車(chē)各種工況（零位、牽引、電制）。
六、技術(shù)特點(diǎn)
1）機車(chē)定位技術(shù)
機車(chē)位置定位引入射頻定位卡（RFID）技術(shù)，其特點(diǎn)：
結構簡(jiǎn)單、體積小、易安裝、免維護，適應惡劣工作環(huán)境。
唯一ID序列號，不會(huì )出現誤識別現象。
安裝在沿線(xiàn)接觸網(wǎng)的承力索上，防人為破壞。
2）射頻識別技術(shù)且兼容地磁信號并結合公里標定位技術(shù)，提高機車(chē)位置定位的精準性。
3）內核雙CPU熱備份結構，提高設備平均無(wú)故障運行周期。
4）運算、輸出最佳分主斷位置，降低機車(chē)速度損失。
5）斜率電流控制技術(shù)，解決了機車(chē)過(guò)分相沖動(dòng)問(wèn)題。
6）具有完整的故障自檢及報警提示功能。
7）模塊化設計，結構簡(jiǎn)單，安裝維護方便。
8）冗余設計，便于功能擴展。
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