铁路信号论文范文
时间：2023-04-09 19:46:04
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篇1
论文关键词:铁路信号施工组织电路导通
随着铁路建设的高速发展，作为铁路运输生产基础之一的铁路信号设备也发生了很大变化，主要体现在设备组成部件及器材产品中的科技含量逐年增加，表现为技术条件复杂、标准要求高、试验项目多、测试技术指标精确的特点。铁路经过6次大提速之后，对既有线铁路信号设备的维修和施工质量要求越来越严格，对信号设备更新、改造和大修及新旧设备更替时间的要求也越来越短。信号设备更新、改造与运输需求之间的矛盾越来越突出，因此优化施工组织，缩短信停时间已成为铁路信号工程中的当务之急。
1信停期间的铁路信号工程施工组织
信号工程的核心工作就是信、联、闭、停、用期间的施工组织，是一个系统工程，直接关系到信号工程安全、质量和工程指标的实现。
1.1制定严密的施工方案
项目经理组织有关工程技术人员进行现场调查，征求车务、电务、工务及上级主管部门意见，了解既有设备的使用情况，确认好信停影响范围，明确信停前及信停中施工内容，确认具体的工作项目、工程数量、相互关系和工作顺序，使每项工作都围绕关键项目来进行。
同时，要对每个作业项目提出具体的作业时间和安全措施、质量标准及所用材料和工具等，并以作业单形式进行细化分解，提前两天发到作业小组，使每个人都明确自己所负责的工作。主管工程的技术人员要通过新、旧图纸核对，了解施工中的每一细节及新设电路与已有电路的不同。落实好需要电务、车务、工务、房产、铁通和供电等部门配合的项目，综合各方面因素，编制出详细、准确、具有可操作性，与实际工作相符的施工方案。
项目指挥长、项目经理、主管项目安全的负责人及项目总工程师中的每一个人必须明确信停期间的作业项目和主要工程数量及影响范围，掌握关键路线，运用好网络计划技术，组织好流水作业和平行作业。
信停期间参加施工的所有管理干部必须实行分工负责和逐级负责制，分片包干，明确自己的责任、任务，完成项目的时间和应达到的标准。这样才能确保信停施工安全稳定、质量达标、施工进度有序可控，使工程能够按期或提前完成，因此，编制切实可行的施工方案是实现工程施工的前提。
l.2信停期间的配合工作
信号设备停用期间的施工配合工作是缩短信停时间的重要条件。在此期间的施工是以工程单位为主体，电务、车务、工务、机务、通信和供电部门密切配合，互相支持，团结协作。
1)首先，铁路局所属的施工所在地或车站在信停前根据施工等级不同，由专人负责主持召开施工协调会，对工程与运输、通信、工务、电务、供电之间的相互配合提出明确要求，对关键问题抓好检查落实工作，防治不必要的推诱，为施工顺利进行提供可靠的保证。
2)其次，信停期间的运输组织必须为施工部门创造条件，落实施工单位的合理要求。运输部门必须正确认识施工与运输的关系，只有为施工中的测试、试验项目创造条件，施工部门才能按期或提前开通，缩短无联锁状态时间，从而确保行车安全。
3)电务段在施工过程中的全面参与及密切配合也发挥着重要作用。电务段从施工开始到工程竣工要给予全方位的配合，如电缆敷设、箱盒配线、设备安装、电气特性测试、更换转辙设备等应派专人参加，这样可以做到有问题及时协调、协商解决，主动参与工程质量监督和验收，将问题解决在信停之前，使出现问题的概率降到最小。信停前请电务段进行初验，尽量减少信停期间可能出现的问题，为信号工程的开通创造良好的条件。
4)信停期间的工务、通信、机务、供电部门的配合也是重要的组成部分。信停前施工单位必须及时把涉及到上述单位的配合工作以书面形式写明，进行沟通，听取意见，配合单位也要指定专人落实好配合工作，确保行车设备正常投人运营。
2铁路信号电路导通施工
铁路信号导通质量的好坏关系到联锁关系是否正确及信号设备的正常使用。铁路信号的导通丁一作可分为3个部分进行，即:导通前的准备工作、导通中的故障处理及模拟联锁试验。结合工程实践，本文重点阐述铁路信号在电路导通中的故障处理。
2.1导通前的准备工作
导通前准备工作主要包括:①核对配线，此项工作分室内、室外两个部分同时进行，也可以根据施工的规模情况分别进行;②对电源屏做空载试验，电源屏空载试验是电路导通前必不可少的一项试验工作，要符合标准和《铁路信号施工规范》要求;③检查组合架的架间零层电源环线、侧面电源环线、控制台电源环线等相互间有无短路及混线等错接现象，各条配线对地绝缘及线间绝缘电阻是否达到《铁路信号施工规范》要求，确定无误后方可与电源屏连接;④通电检查电源屏及组合是否有熔断器熔断;⑤在完成上述任务后，就可插装继电器，最好是在带电状态下进行，这样可以同时观察到各部分熔断器是否保持完好;⑥最后对室外设备做检查;⑦在做好前6项工作的同时，还要按轨道电路的站场布局，做好轨道电路模拟盘，大站可做信号机模拟及道岔模拟操纵盘。
2.2导通中的故障处理
在完成前期准备工作后，此时进路还不能排列，还不能进行联锁试验。要使所有单元电路恢复到定位状态后，才能进行联锁试验。
1)使各个单元电路恢复到定位状态。此项工作要使室外信号机的定位灯光都能点亮，室内相应的灯丝继电器(DJ>吸起:电动转辙机能正常转动并有定、反位显示，且与室内相应的道岔组合中的1DQJ,2DQJ,DBJ,F13,相对应，所有轨道继电器(GJ)能可靠吸起，这些单元电路都比较简单，可分组同时进行。处理故障时应本着先内后外、先近后远、先易后难的原则，即先处理室内故障、再处理室外故障;先处理距信号楼近的故障，再处理距信号楼远的故障;先进行简单容易处理的故障、再处理复杂的故障。对于较复杂的电路故障，要尽可能缩小故障范围。
2)当上述工作完成后，即可对控制台盘面上的按钮、表示灯进行对照。要使盘面上的表示灯与此时的电路相一致、显示正确、光带熄灭，按钮按下后，对应的按钮继电器有所反应。
3)排列进路。依照联锁表中给出的进路类型，按先短后长、先易后难的次序进行排列进路，先办理短调车进路，逐个办理，逐个核对，做到操作、电路动作及表示完全符合联锁图表的要求，不放过任何一个细小的故障及隐患。短调车进路全部排出后才可进行长调列车进路的排列，再进行调车进路的正常解锁、故障解锁、中途返回解锁等联锁试验内容，最后进行列车进路，列车进路的办理程序与调车进路的办理程序相同。
4)接口电路的导通，接口电路往往不定型，因此，对接口电路一定要试验彻底。如64D继电半自动闭塞电路、区间自闭结合电路、场间联系电路、与机务段联系电路等。
5)轨道电路送电端要接在箱盒引接线上，受电端反送电，使室内轨道继电器吸起。
2.3模拟连锁试验
模拟联锁试验过程是前期准备工作及导通试验工作的延续和总结，也是对工程设计质量、施工质量的一个全面的检验过程。所以在模拟联锁试验前要充分熟悉现场设备的布置、联锁图表等主要施工设计图纸，对与站场相关联的有关设备的联系应全面掌握，做到心中有数，然后方可进行模拟联锁试验。
篇2
【关键词】铁路信号 多媒体 启发式教学
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）11-0246-01
“铁路信号基础”是各院校铁路信号专业开设的一门专业基础课，通过该课程的学习，使学生建立起铁路信号的基本概念，掌握铁路信号基础设备的原理和作用，对铁路信号系统有一个初步的认识和了解，并培养学生热爱铁路事业的兴趣，进而为学生学习专业课和日后工作打下一定的技术基础。
作为一门以行业为背景的课程，铁路信号的概念与实际联系非常紧密，但是在传统的教学过程中，由于过多地依赖理论教学，造成理论与实践有些脱节[1]，再加上铁路信号相关的概念和规范又非常多，信息量很大，教师的“灌输”式教学，更会让学生失去学习的兴趣。要打破这种僵化的局面、提高学生的学习积极性，必须对传统的教学方式进行改进，在教学内容、教学方法和手段等方面进行改革与探索。
一、教学内容组织及优化
“铁路信号基础”课程的教学目的是让学生建立起铁路信号的基本概念，为后续的专业课程，如车站信号自动控制、区间和列车运行自动控制、计算机联锁等建立起理论基础，在其内容安排上，主要包括两个部分：铁路信号设备和铁路信号系统，第一部分着重各种信号设备原理介绍，第二部分侧重于信号系统的功能介绍，因此在教学过程中，要针对不同的要求组织和优化授课内容。
1.以传统内容为基础
在课程的第一部分，为了建立起扎实的理论基础，教学从传统的内容入手，以安全型继电器、转辙机、信号机和轨道电路的原理为基础，为学生建立起铁路信号故障-安全的概念。这几种铁路信号设备是传统铁路的重要组成部分，至今还是整个铁路信号发展的基础，在教学中占有举足轻重的作用。学生对这部分内容的掌握程度，直接关系着课程后续内容和其它专业课程的理解，因此应受到足够的重视。
2.加强现代技术内容
近年来，随着高速铁路和城市轨道交通的快速发展，各种铁路信号新技术的应用也层出不穷，为此，“铁路信号基础”课程的教学内容也要及时更新，这样才能培养出满足新形势下我国高速铁路的人才需求。在讲解铁路信号系统时，由于每个信号系统的组成都非常复杂，不可能像前一部分内容一样，进行详细的分析，所以教学的重点为系统的功能介绍和新技术的应用。如在讲解车站信号控制系统的概念时，要从传统的6502的控制方法入手，再介绍计算机联锁系统的组成和功能，在建立了6502的继电器联锁概念的基础上，学生对于计算机联锁系统中各部分的功能实现就很容易理解了。再如介绍列车指挥调度系统时，在讲解了TDCS原理的基础上，提出分散自律调度集中系统CTC，就会让学生更加明确“分散自律”与“调度集中”的概念。
二、教学方法改革
1.多媒体与板书结合教学
多媒体教学是增加教学信息量、丰富教学手段的有效方式，在课堂上通过幻灯、动画、录像等方式，给课堂教学注入新的活力，在很大程度上吸引学生的注意力，提高学习兴趣。但是，过多地依赖于多媒体课件，会阻碍师生的课堂交流，分散学生的课堂注意力，不利于学生思维能力的培养。因此在“铁路信号基础”的教学过程中，采取多媒体和板书结合的教学方式，对于图片、动画类的内容，尽量采用多媒体方式讲解，有逻辑分析过程的内容，则采用板书的方式。这样，既通过多媒体丰富了教学的内容，又能通过板书促进学生的思考。
2.启发式教学
为了丰富课程内容，增强学生的理解，可在课堂上引入现场应用的实例，组织大家进行分析和讨论。如在讲解铁路信号微机检测的道岔室内外一致性监测时，可引入事故的实例，加深大家对这一概念的理解；讲到列车指挥调度系统时，通过甬温列车追尾事故中的调度过程分析，引导学生进一步的思考；再如通过道岔的工作电流曲线，进行转辙机工作过程分析等等。在课堂上注重应用实例的介绍，既能充分调动学生的积极性，也有助于大家对基本概念的理解。
3.充分利用网络资源
随着网络和信息技术的高速发展，充分利用各种网络资源，能丰富和扩展课堂教学。在“铁路信号基础”课程中，通过建设课程网站，能让学生及时了解课程的基本情况，下载课件、习题、实验指导书等资料，网站的留言系统，为学生提供了问题讨论和答疑的平台，促进教师和学生之间的互动。另外，网络上大量的视频和文档资料，也能为教师的授课提供更丰富的内容。
三、考核方式改革
在传统的教学中，一般在教学内容结束后，以试卷的方式进行考核。由于“铁路信号基础”课程的第2部分以信号系统的应用为主，内容比较多，而且非常松散，前后章节之间的逻辑性不强，所以在教学中采用试卷+论文的考核方式。对那些要求掌握的理论性较强的知识点，以试卷答题的形式进行考核，那些要求理解的应用性较强的知识点，按照不同的议题撰写论文。这种考核方式既能督促和检验学生的学习，又能锻炼学生的科技文献查找、阅读和写作的能力，是提高学生专业素质能力非常重要的一种手段。
篇3
关键词：铁路运行；信号设备；可靠性
中图分类号：X731 文献标识码： A
引言
当前伴随着科学技术的进步，铁路信号设备的可靠性研究开始逐渐引起人们的关注，可是因为以前我们在这方面进行的研究过少，研究的深度太浅，没有足够的实验研究和相关经验，因此我们在铁路信号产品的研究生产，科学验收，日常使用，维护修理过程中的可靠性管理上存在很多的缺陷，不能让可靠性指标系统化、全面化，不能深入实际，缺乏有效的可靠性验证手段，在一定程度上阻碍了我国铁路信号产品可靠性工程的进一步发展和进步。而伴随着社会的进步科技的发展，我国的铁路建设也在飞速发展，因此我们需要及时改变这种现状。
1、目前在铁路信号设备可靠性研究方面的现状
1.1对铁路信号设备可靠性标准较少
20世纪60年代初我国在道路、航空等领域就开展了有关设备可靠性的研究，并依照国外的可靠性标准对可靠性的每个阶段及各阶段所开展的工作进行了详细的规定。如《装备可靠性通用要求》，明确的规定了设备的全寿命周期可以划分为4个阶段：论证阶段、方案设计阶段、方案定型阶段、设备维护使用阶段。将铁路信号设备可靠性的可靠性管理、方案设计、方案评价、改进等工作，从而更加明确的规定在这些工作中的具体工作内容，及其他标准规定的具体工作步骤。到了90年代，我国铁路部门也制定了很多的行业标准，但是可以供实际使用的只有两项：《铁路信号产品可靠性要求评定方法》和《铁道机车车辆电子产品的可靠性、可用性、可维护性和安全性》。这与其他发达国家的可靠性标准相比，从数量上来看我国的可靠性比较少；从内容上来看，我国现有的可靠性标准在引导实践工作中发挥的作用较小。
1.2不能根据现实情况选择科学合理的可靠性模型
在很长的一段时期内我国关于铁路信号设备可靠性的相关论文或者是提出的有关理论，大部分都是把相关对象依照指数分布来进行处理。但是我们要知道，指数分布是一种最为简单的一个分布，它的失效率是一个常数。经过大量的可靠性物理方面的实验得出结论，大部分的电子类产品它们的失效机理是以偶然失效为主，将所有的环境因素造成的早期失效排除后，那么失效率就是一个常数，不会出现过于明显的耗损失效期。但是大部分的机械类产品的主要是以疲劳耗损产生的失效导致故障，它有着特别明显的累积效应，伴随使用时间的增长，它的失效率也在逐渐增长，这个时候我们就不能说这种产品的可靠性模型为指数分布。在现实可靠性的研究过程中，假如可以找到整机故障的大致趋势，我们就可以尽自己最大的限度将之简化再应用指数分布处理。此时需要研究每个故障模式的性质，尤其是它们的发展趋势，这种情况下我们一定要应用别的适合的模型处理。
1.3提出的可靠性指标不够全面
可靠性指标是产品的设计指标之一，是考核验收的依据，应和其他功能性指标一道列入产品的合同和研制任务书中。以往我国铁路部门要求产品可靠性指标只有一个：平均无故障工作时间（MTBF），或失效前平均工作时间（MTTF）。在可靠性数学中一般将MTBF用于可修产品，MTTF用于不可修产品，当MTBF仅考虑首次失效前的平均寿命时，二者可以等效。因此为简单起见，下面统一用MTBF表述。这里的时间是广义上的时间，也可以对应次数、里程等别的量纲，如继电器平均无故障工作次数，机车平均无故障行走里程数。
2、提升铁路信号设备可靠性的主要建议
2.1建立可靠性评估机构
我们在进行铁路信号设备的可靠性验收的过程中，因为没有一个严格的可靠性标准，使得制造方不能够给出一个详细具体有着可信度的实验方案来加以证明其产品的可靠性，或者寻找一些和可靠性稍微有关系的比较重要的历史数据来应对。因此我们必须尽快建立起一个比较全面的第三方的能够科学进行可靠性评估的机构，能够制定详细的可靠性标准，能够不断完善审核设计单位的可靠性设计方案，能够在产品生产过程中对可靠性进行监督，能够帮助验收单位进行科学的可靠性验收，通过这种方式来保证最后的可靠性验收结果能够真实有效、客观公正。
2.2做好铁路信号设备的防雷工作
2.2.1室内防雷
电源防护、信道防护以及机房屏蔽都是室内信号设备防雷袭击工作的重点。电源防护一般采用多级防护其防护的关键部位由交流电源三相线引入电源屏前、用户终端电子设备比如USP电源前分别为电源的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级防护其中I级防护三相线每一相的状态应具备显示功能、故障报警和雷电计数的功能。信道就是信息传输的通道。一旦信道遭到破坏，那么会导致信息传输出现中断或信息遭到干扰，导致出现错误进而影响信号设备的正常工作，阻碍通车严重则让整个路网发生瘫痪因此信道应成为防雷工作的重点。机房内墙要想做好雷电防护最好选择铁磁材料作为主要屏蔽材料地板则需要使用静电地板室内金属构件需要形成等电位连接。
2.2.2室外防雷
应确保室外信号设备的外壳接地外壳主要包括金属箱、盒、柜选择具有良好电磁屏蔽和电气贯通性能的材料进行制作。电缆最好选用屏蔽电缆并确保屏蔽层能够接地如果选用非屏蔽电缆应保证其贯穿在钢管内部，埋地敷设同时让钢管能够接地。需要注意的是钢轨是不能够代替地线的。
2.3注意对可靠性的有关数据进行收集整理
要想对设备的可靠性进行分析研究就必须有完整的数据资料作为基础，以往在铁路信号设备的使用过程中，由于工作人员对可靠性没有一个准确全面的认识，使得很多有关的数据都没能记录下来。所以铁路部门应该建立一个专门的可靠性数据库，按照可靠性标准的规定将设备的生产、使用、维护等相关的数据保存到数据库中。目前计算机监测系统在铁路信号设备可靠性监测上已广泛应用，其搜集的数据也可以纳人到数据库中供后期使用。
2.4参照其他行业可靠性标准定制符合铁路的标准
可靠性标准是规范和管理可靠性工程开展的重要保证，除了在航空等可靠性要求较高的领域已建立起了较为完善的符合可靠性标准的体系外，在很多的民用行业中也已经建立了较为完善的可靠性标准。但是目前在我国铁路行业中的可靠性标准还比较的少，这严重影响到了铁路行业的发展。铁路行业作为我国国民经济命脉的重要部门，应该参考当前可靠性标准较为完善的行业，制定出规范性较强的可靠性标准。
2.5研制符合我国铁路信号设备可靠性分析的软件
随着计算机的发展和普及，目前国际上已经开始流行使用可靠性分析软件，如美国的Rielasoft系列的软件，我国的CARMES软件等。这些软件的功能性较强，但是其制造成本比较的高。因此，在研制可靠性分析软件时必须结合铁路的实际情况，开发适合铁路设备的可靠性软件。在可靠性软件研制的初期应该包含基础数据分析、性能分析、维修性分析等模块，后期可以根据实际情况添加可靠性预计、故障模式影响分析等模块。
结束语
针对当前铁路信号设备的可靠性研究出现的有关问题，提出了相对应的解决办法及策略。建立可靠性的铁路信号设备指标体系，为今后铁路信号设备的可靠性提供新的思考方法。总的来说，我国的铁路信号设备的可靠性和其他发达国家相比还处于初级阶段，很多项目还不够成熟。
参考文献
[1]贾佳.以可靠性为中心的维修研究及其在铁路信号设备中的应用[D].西南交通大学，2009.
篇4
关键词： 信号联锁控制发展特点 功能
中图分类号：F530.6 文献标识码：A 文章编号：
引言，随着铁路信号技术的发展和应用，铁路信号和联锁控制已经成为提高运输效率、实现运物管理自动化和列车运行自动控制以及改变铁路员工劳动条件的重要技术手段,铁路信号正向数字化、网络化、智能化发展。
一、铁路信号的发展过程
1、初始阶段
⑴站间区间电话闭塞、区间占用凭证--路票，只允许一列车运行。
⑵列车凭行车人员手信号（白天旗子、夜晚信号灯）发车、进站。
⑶人工扳道布置进路
⑷司机目视行车
2、起步阶段（半自动化）
⑴站间区间电话闭塞、区间占用凭证--路票，只允许一列车运行。
⑵列车凭信号机的指示出发、进站。
⑶人工扳道布置进路
⑷司机目视行车
固定信号机出现只有指示,无速度等级，如臂板信号机，区间闭塞采用如路签路牌、64D半自动闭塞，车站采用集中式机械联锁（1856年英国）等方式。
3、稳定阶段（集中控制）
⑴站间区间划分闭塞分区，各设色灯信号及防护----自动闭塞，允许至少一列车运行占用站间区间。
⑵车站进路自动控制：有行车值班员在室内控制和监督。如1927年布线逻辑继电联锁、6502电气集中联锁、计算机联锁（1978年瑞典哥德堡站）。
⑶列车进站、发车凭信号机的显示。
⑷道岔集中控制，进路排列自动化。动力转辙机出现（直流电动（液）转辙机、交流电动（液）转辙机等）。
⑸司机目视行车―以地面信号机显示+机车信号+自动停车装置。
闭塞分区轨道电路、站内轨道电路、色灯信号机、动力转辙机的出现使集中控制成为现实。列车运行速度、密度，区间通过能力都得到大幅度提高，实现了列车运行空间间隔追踪和安全运行。
4、发展阶段（列车运行自动控制）
⑴列车运行空间间隔（自动闭塞）---时间间隔（准移动自动闭塞--移动自动闭塞）
⑵车站进路-----调度集中―分散控制
⑶列车运行机车信号主体化----目标距离行车模式--自动驾驶高速运行。
⑷列车运行统一调度指挥、全程监视，
以第六次提速为标志，应用现代先进技术、设备，我国铁路信号的发展得到了长足发展，制定并实施了具有自主知识产权的中国列车运行自动控制系统CTCS。京津客专采用CTCS-3D级、在建的京沪高铁采用CTCS-3级控制，最高运行速度达到380km/h。
二、铁路信号的功能。
1、基本功能
⑴指挥列车运行。利用地面信号机的各种显示，指示列车的运行情况和运行速度。
⑵提高运输效率。区间闭塞设备的发展提高了区间通过能力，缩短了列车追踪间隔
2、主要功能：
保证行车安全。区间通过信号机根据列车占用情况或进站信号机的显示自动改变显示，保证了列车的空间间隔，避免了列车冲突的发生。车站联锁设备使道岔、轨道电路、信号机之间通过技术措施保持一定的制约关系和操作顺序，因此能够保证行车安全。
三、联锁控制系统的发展
目前广泛使用的联锁控制系统是电气联锁控制系统，即继电联锁控制系统。继电联锁控制系统的性能稳定、抗干扰性强、可靠性高，但是存在着功能不够完善，难于增加或扩展其他功能，难于和现代化的信息处理系统相连接；功耗大，成本高，占地面积大等缺点。上世纪80年代我国开始发展计算机联锁控制系统，目前计算机联锁控制系统正逐步广泛的应用各大站房和铁路干线上。下面从性能、经济等方面对计算机联锁控制系统的特点进行描述。
1、优点
(1)性能方面
①与继电联锁控制系统相比，计算机联锁控制系统的设计、施工工作量大大减小，并且系统可以方便地增加新功能，使得系统功能进一步完善。
②计算机联锁控制系统提供现代化的声、像、图文显示，人机交互的功能更加完善，内容更丰富，信息量更大，工作效率更高。
③计算机联锁控制系统采取了必要的技术措施以后，系统的可靠性和安全性将更高。
(2)经济方面
①随着电子与计算机技术的发展，计算机联锁的性能价格比更高，大站计算机联锁控制系统的价格低于继电联锁控制系统。
②采用分布式系统结构时，计算机联锁控制系统可以省去干线电缆，大幅度降低工程造价。
③体积小、占地面积小，且随车站规模增大，面积节省更为显著。
④安装费、运营费及维修费大幅度减少。
(3)维护方面
①计算机联锁控制系统的维修工作量小，且具有自诊断、故障定位功能，降低了维护难度并可通过远距离联网，实现远程故障诊断。
②计算机联锁单位的继电部分结构简单，便于维护，而且继电器用量少，使得继电器检修工作量减少。
(4)其他方面
计算机联锁控制系统便于联网，为铁路信号系统向智能化和网络化方向发展创造了条件，通过与列车控制系统、运行图管理系统联网，可根据调度计划实现进路程序控制，通过与旅客向导服务系统、车次号跟踪系统联网，可构成全方位的计算机综合控制、管理系统，增强了运输调度指挥自动化、智能化水平。
2、存在的不足
⑴计算机联锁控制系统应用大量的电子元件，需在抗电磁干扰及防止雷害等方面采取防护措施。
⑵计算机联锁控制系统中实现联锁逻辑的联锁计算机一旦出现硬件故障，其影响面会很大，甚至使系统不能工作。因此计算机联锁控制系统需要采取必要的措施来提高可靠性和可用性。
3、应用过程及现状、前景
1984年通号总公司研制的我国第一个车站计算机联锁控制系统在梅山铁矿地下运输线上正式开通；1989年铁道科学研究院研制的计算机联锁控制系统在郑州北编组站开通使用，使计算机联锁控制系统首次用于国有铁路；1994年铁道科学研究院、通号总公司研究设计院研制的计算机联锁控制系统首先装备于哈尔滨铁路局平房站和上海铁路局交通站，陆续在铁路干线上采用。1998年铁道部对计算机联锁控制系统实行三证制：制造特许证、制式检验合格证、产品合格证。
目前，计算机联锁控制系统已装备了近两千个车站。如铁道科学研究院通号所研制的TYJL-Ⅱ、TYJL-TR9型，通号总公司研制的DS6-11、DS6-K5B型、北京交通大学研制的JD-IA、EI32-JD型、卡斯科公司的VPI型等计算机联锁控制系统。
在铁路快速发展的目前阶段，应加快计算机联锁的发展：
①CTC区段和列车速度超过160km/h的区段、客运专线、煤运专线、高速铁路均应采用计算机联锁；基建和大修工程应积极成段发展计算机联锁，以便有利于CTC和TDCS的发展；还应加快以联锁为核心的车站、区间、列车控制一体化的研发和应用。
②枢纽和有需求的区段应积极发展区域计算机联锁；
③继续完善计算机联锁的功能，研究和制定适应客运专线、高速铁路的联锁技术条件，开发相应的计算机联锁；
④全面提高计算机联锁的软件和硬件质量，完善自诊断和检测功能，实现高安全、高可靠、无维修的目标；
⑤要进一步完善出厂检测和现场测试手段，为规范管理创造有利条件。
综述
篇5
论文摘要:介绍了八钢物流道路运输实现可视化的设想，将其分为公路运输和铁路运拾两个部分，分别介绍了实现可视化的方式、所需技术和主要功能.
冶金工业企业生产过程指从原材料的入厂开始，到半成品的流动、产成品的存储和交付、废弃物的处理等全过程，整个生产过程实际上就是系列化的物流活动。八钢是有50多年历史的老企业，通过艰苦奋斗，不断积累，形成了现在的发展格局。从目前的视角看，为使八钢整体生产物流顺畅，在物流布局及技术手段等方面都需要优化。以八钢物流道路运输为例，进行探讨。
在八钢的生产过程中，运输是生产的直接组成部分，八钢各生产单元通过运输使其空间状态联接在一起。在物流过程中很大一部分责任是由运输担任的，运输是物流的基础和主要组成部分.八钢本部的大宗原燃料的运输形式主要是道路运输和皮带运输，相对而言道路运输的不可控因素更多，主要探讨道路运输的两种方式:公路运输和铁路运输。
1公路运输可视化分析
可视化公路运输主要内容包括:车辆动态识别和定位技术应用、电子地图技术应用、车辆导航技术应用、交通管理、协作运输管理等。
1.1车辆识别
为了实时掌握公路运输的状况，对公路运输的基本单元的状态即车辆状态必须知道，这就涉及到车辆识别。基于空间信息技术的移动式车辆侦测自动识别技术在公路运输方面具有无可比拟的优势。
1.2电子地图
电子地图是公路运输实现可视化必需的人机界面(interface)，它具备了地理信息系统(gis)的大多数功能。公路运输可视化的大部分信息都需要通过电子地图来表示。电子地图能够把数字信号(包括对数字地图、遥感数字图象及自行数字化采集的数据进行可视化处理后形成的数字信号)和模拟信号显示在计算机屏幕上。
电子地图主要有两方面作用:一是多维地图的静态显示和动态显示作用;二是动态环境下空间数据库与物流信息管理系统数据库的交流作用。总之电子地图要完成gis中空间数据视觉化的任务。
电子地图主要通过点状要素(出入口、道口、交通灯等)、线状要素(公路、铁路等)、面状要素(停车场、料场等)来反映交通详细信息，满通运输服务的要求。
1.3车辆导航
车辆导航是指为具体的在厂内道路上的运输车辆提供导航，它是车辆驾乘人员重要的辅助工具，使之能在正常情况先按照预定的线路行驶，异常情况下按照指定的线路移动。
为实现车辆导航，必须将gp导航系统与电子地图、无线电通信网络及交通管理信息系统结合起来，最终通过车载gp设备为驾乘人员传递相关的图像和声音信息。
1. 4交通管理
随着八钢产能的不断扩大，厂内运输的车流量将进一步增加，为使道路交通完全处于受控状态，制定相关规则并监督执行非常必要(尤其对大型运输车辆的控制)。交通管理具体内容包括:车辆行进线路规划、车辆监控(路线、速度等)、停车位管理、交通道口监控、车辆指挥、故障处理和紧急救援等。
首先对所有进出八钢的大型运输车辆的行进线路按物品(对应相应的物资编码)做好规划，线路规’划本着线路最简捷的原则进行，同时要考虑出入口、道口、回车场地、道路状况、车流量、其它公路运输等因素，尽可能避免迂回运输和重复运输。线路规划是动态的，可根据需要适时调整。线路规划在大型运输车辆进入门禁的时候，以声、光和图像的形式通过车载gps设备传递给驾乘人员，为其提供导航。
大型运输车辆进入八钢厂区的导航是强制的，为此需要实时跟踪和监控，确保其按照指定的线路、速度行驶，发现错误及时纠正。
随着车流量的增加，靠车辆自律管理厂内交通将不能满足要求，为此需要在重要道口建立交通信号控制系统和视频监控系统。交通信号系统主要用于管理道口现场交通;视频监控系统主要是将被监控点实时采集的交通视频图像传输给监控中心，以便监督和及时调整控制流量。
八钢有必要建立类似于城市交通指挥系统的交通管理系统，可以作为勺又钢物流信息管理系统”的一个独立的子系统。交通管理系统以电子地图和gps数据库为工作平台，运用计算机网络，集成交通信号控制系统、电视监控系统、交通诱导系统、电子警察系统、通信系统和车辆导航等系统，实现各种交通管理信息集成整合，深化处理和增值服务，便于驾乘人员了解相应信息和交通状况，使指挥人员能够迅速决断、快速反应、及时修正交通计划，保证交通的安全与畅通。
1.5协作运输管理
从实现物流可视化的角度来探讨协作运输管理。
将来八钢的大宗原燃料的公路运输主要通过社会协作的方式进行，为使公路运输能够按照八钢的要求和意愿进行管理，在商谈协作的时候，必须要求协作方按照八钢的要求做一些必要的工作。
由于公路运输处于买方市场，在商谈协作运输时掌握一定的主动权。
首先，要考虑软硬件配备，主要包括:必须配备承担运输所需的车辆，车辆应装备符合实现八钢可视化物流所必须的gps车载设备和车辆自动识别装置，具备车辆实时监控系统(主要监控八钢外部运输)，具备与八钢联网的信息系统等。
其次是运输管理，主要包括:为了避免集中到达，要求公路运输商(可能是多家)按八钢的交通容量编制运输计划，尽可能减小每批次的车辆数量;为充分利用社会资源，要求公路运输商能实时控制在途车辆(必要时能提交八钢共享)，按照预定的计划时间到达，同时要保证“运输的一致性”;在途车辆出现意外，有应急预案应对;对进入八钢厂区的车辆能够服从八钢交通管理的要求;按照八钢统一的电子结算方式进行运杂费结算等。
2铁路运输可视化分析
铁路运输占道路运输的比重在今后几年会逐步增加(大宗原燃料运输里程一般在200km以上)，铁路运输需要高度关注。可视化铁路运输主要内容包括:车辆识别和定位技术应用、电子地图技术应用、铁路信号系统数据交换、车辆动态调度等。
2. 1车辆识别和定位技术应用
着重从机车跟踪的角度探讨车辆识别和定位。
为实现铁路运输可视化，需要知道机车行进方向、车辆数、车辆顺序、车厢数、车辆标签、所对应车辆的物品编码(含品名、规格、产地等信息)、计量信息、列检信息、装卸信息、运行时间和运行位置等信息。这些都需要依靠车辆识别和定位技术来实现。
铁路区域计算机连锁系统(rcis)、动态自动识别称量系统、全球定位系统(g ps )、电视监控系统是进行车辆识别和定位的技术基础，它们各有侧重。
gps在车辆定位方面有无可比拟的优势，是实现车辆定位的重要手段，在gps基础上结合rcis获取的各节点信息，可实现车辆全过程精确定位和车辆动态跟踪。
铁路区域计算机连锁系统和电视监控系统相结合，借助模拟运算工具，也可实现车辆定位和跟踪的功能。
用于车辆识别的技术手段包括图像自动识别技术、射频识别技术和移动式车辆侦测自动识别技术(cps技术)，由于车厢经常倒换，采用图像自动识别技术、射频识别技术进行识别更经济适用，尤其是射频识别技术在我国铁路运输管理中已得到广泛使用，也有相应的技术规范支撑。采用gps用于机车识别无疑是最佳选择。将机车信息、车箱信息、编组信息等有效结合，即可得到完整的车列信息。
2.2电子地图技术应用
电子地图是铁路运输可视化重要的视觉平台，作用同公路运输，通过它可直接、快捷地了解到机车运行状况。
电子地图是实现可视化动态车辆调度十分重要的工具。电子地图有两类:一是基于地理信息系统(g is)的电子地图，与实际地形相符，真实感强，但受幅面限制，一些信息不能直接反映在地图上;二是模拟的示意性的电子地图，可能与实际相差很大，但它幅面利用率高，可清晰显示更多信息。以前更多的选择后者，“鹰眼”技术使得前者的应用领域和范围越来愈多。通过“鹰眼”技术可以详细了解到每个区域的细部信息，通过链接甚至可以获取包括某个信号灯的状态、某个道岔的位置、某个摄像机获取的车辆和行人图像等信息。
2.3远程监控系统
在调度中心实现对道口、车站、铁路沿线环境和现场的远程监控，一是可大大减轻日常人员巡视的工作量;二是便于及时发现危险隐患，保障安全生产。
远程监控系统的主要功能包括:实时视频监控、信息存储、报警联动、远程遥控和校验等。
远程监控系统由现场设备(可变焦红外线数字摄像机、活动云台)、传输通道(有线或无线)、主站设备(服务器、存储装置、软件)、监控终端等组成。
远程监控系统已成为铁路运输管理不可缺失的一个重要组成部分，随着信息技术的发展，运用多媒体技术、基于web服务器的远程监视系统，可以为有权限的局域网用户提供实时的信息服务。
2．4铁路信号系统数据交换
八钢内部的铁路运输系统与公共铁路运输系统关联度很高，随着八钢产能不断提高，与外部公共铁路运输系统建立实时数字信息交换制度对双方都有必要。可通过约定数据交换范围、方式和格式，在双方的数据服务器之间设置防火墙，实现信息共享并融入各自的管理系统。
内部可视化的相关信息需要集成在电子地图上，这样就需要在“八钢物流信息管理系统铁路运输子系统”和现有的区域计算机连锁系统(rcls)、拟建的车辆识别和定位系统、远程电视监控系统等之间实现信息无缝链接.由于现有的区域计算机连锁系统(rbi)建设时未考虑与其它系统信息交换，相应的软硬件不一定能满足要求，届时需要对服务器部分做相应的改动或升级。新建系统要充分考虑今后的拓展需求。
2．5车辆动态调度
车辆动态调度是“八钢物流信息管理系统铁路运输子系统”重要组成部分，结合物流管制中心的建设就可视化的铁路运输管理和车辆动态调度的功能和内容展开描述。
车辆识别和定位技术应用、电子地图技术应用、铁路信号系统数据交换等都是为可视化的铁路运输管理和车辆动态调度服务的。铁路运输管理系统主要功能包括铁路运输计划的管理、车辆运行信息显示、车辆追踪、物流信息显示、调车作业图表管理、列车运行图的管理、运行数据统计分析、系统自诊断等。
铁路车辆动态调度需要一个可视化的信息平台，其主界面就是集合各种相关信息的铁路运输电子地图(或称之为八钢铁路地理信息系统图)。铁路车辆动态调度是计划管理体系的一个重要组成部分，以计划为驱动，实现产供销运的紧密衔接，对采购、销售、生产物流实施跟踪管理。通过车辆调度模块生成、调整和发送车辆运行计划、维护和调整调度作业图表、发送调度指令;铁路运输过程中的物流管理作业过程(如列检、计量、装卸等)也需要依靠车辆调度模块来动态的实现控制;为使运输过程处于可控状态，车辆调度模块还要对车辆的动态跟踪;实时(或定时)对铁路运输计划的预测统计分析是车辆调度的重要工具和手段，通过它可获得与铁路运输相关的信息(如库存、消耗、待运、在途等信息)，以便提前判断和制定相应的措施。
篇6
论文摘要:本文介绍了高速铁路实现机车信号主体化列车运行控制系统、车站联锁系统、综合调度中心系统的解决方案。
实现机车信号主体化是高速铁路信号系统发展的必然趋势。高速铁路信号系统充分体现了数字化、网络化、智能化的发展方向，主要由三大部分构成，即列车运行控制系统、车站联锁系统、综合调度中心系统。为实现机车信号主体化，列车运行控制系统、车站联锁系统、综合调度中心系统采取如下解决方案:
1列车运行控制系统
根据我国的具体情况，列车运行控制系统应能满足不同速度列车混合运输的运行方式，并且区间不设地面通过信号机。采用自律分布式、模块化的系统结构形式。系统分地面和车载设备两大部分，地面设备产生列车控制所需基础数据，传送给列车经车载设备处理，产生列车速度控制曲线，监督或控制列车安全运行。列车制动模式采用连续速控制曲线模式，列车控制方式以人工驾驶为主，也可由设备实行辅助自动控制，列车根据其性能好坏自动调整追踪间隔，线路通过能力有较大提高。
地对车信息传输有三种方式可供选择，即:无绝缘数字编码轨道电路、轨道电路加点式应答器、无线通信。对不同的信息传输方式车载设备采用不同的接收装置来接收，经信息转换和处理后产生列车速度控制曲线。利用无线通信和应答器进行车对地的信息传输。利用轨道电路进行列车占用闭塞分区的检查，用轨道电路和车载测距设备进行列车精确定位。
高速线上运行的均为动车组，皆安装高速列控系统的车载设备，车载设备采用先进的数字信号处理技术，兼容既有线信号系统，在分界点列车自动识别转换模式，使高速列车能下既有线运行，既有线上运行的安装有高速列控系统车载设备的动车组能上高速线运行。每个车站设一个区段控制中心，通过高速铁路数据通信广域网络实现各区段控制中心之间以及与综合调度中心之间的高速、大容量的信息交换。
根据目前能够满足机车信号主体化的列控系统技术解决案和我国现阶段的情况，对列控制式进行比选如下:车载设备接收列控信息的方式不论基于轨道电路、点式设备还是基于无线的方式获取，其列控方式主要有三种:①分级速度控制;②分级速度模式曲线控制;③一次模式曲线控制。
1.1不同列控模式能力的比较
列车在不同地段的追踪间隔时间汇总下表2。
根据表l和表2，在列控方式为分级速度模式曲线控制时，其列车追踪间隔时间能实现4rnln:列控方式为一次制动模式曲线控制时，其列车追踪间隔时间基本能实现3mill。多级制动模式按速度等级分段制动，其列车追踪间隔主要与闭塞分区的划分和列车速度、列车制动性能有关，其线路通过能力变化范围较大，TVM300的运行间隔时分一般为4一5，而TVM430可达到3。目标距离连续速度控制模式，是根据目标距离、目标速度及列车本身的制动性能确定列车制动曲线的方式，它不设定每个闭塞分区速度等级，采用一次制动方式，连续速度控制模式一般以前方列车占用的闭塞分区入口为目标点。其运行间隔可达2.5。
连续速度控制模式能满足要求，且比较成熟;和分段速度列控方式相比，该方式能减少闭塞分区长度对列车运行间隔时分的影响，充分发挥列车制动性能，更适合于不同速度列车混运，所以推荐采用目标距离连续速度控制模式。
1.2地与车信息传输
为实现对列车速度的连续控制，确保高速列车行车安全，控车所需的信息分别由地面设备和机车设备提供给车载列控设备，车载列控设备根据对这些数据的处理，在车上产生相应的制动曲线，监督或控制列车高速、安全运行。地对
车信息传输有以下方式可供选择，即:无线通信，轨道电路、点式传输设备，和轨道电缆等。无线通信GSM一R近年来在欧洲发展迅速，它具有传输信息量大的特点，可满足车地通信的需求，目前我国也己开始进行无线通信的探索，并将其确定为未来CTCS的发展方向。
多信息无绝缘轨道电路或编码轨道电路加点式传输设备，可实现连续速度控制模式所需的信息传输需要，适合我国当前国情。轨道电缆方式在德国LZB系统中采用，与既有线的移频自动闭塞能以实现兼容，在复杂的道岔群敷设轨道电缆会有技术上的难度，也会给维修带来不便。
1.3列控系统的控制原则
高速铁路列车运行控制系统的控制方式有两种:一种是“人机共用、机控优先”，以日本为代表;另一种是“人机共用、人控优先”，以欧洲为代表。人控优先的系统对列车自身制动系统性能的要求相对较低，列车运行速度一般由司机控制，只有列车超过安全运行所允许的速度，设备才自动介入实施制动，它便于发挥司机的主观能动性，减少超防设备对司机操作的干扰。
1.4车载设备智能化原则
列车速度控制曲线的生成有两种方式:一种是以地面为主，列车速度控制曲线主要由地面控制中心计算后生成，运行中的列车根据地面传来的指令对列车进行监控，以德国LZB为例:另一种是以车载为主，车载设备中央处理单元根据传来的各种数据，计算生成列车速度控制曲线，对列车进行监控，以欧洲ETCS为例。后一种方式又称为车载设备智能化，是目前列控制系统的发展趋势。
根据我国的具体情况，高速铁路要兼容既有铁路的信号制式，特别是要满足多种信息传输方式，实现传输系统故障时的降级需要，就必须采用车载设备智能化的方式。
1.5列控系统的实施方案
列控系统的总体方案。主要原则是:采用连续速度控制模式;地对车信息传输按顺序优先采用数字编码轨道电路、轨道电路加点式应答器和无线通信;采用“人机共用、人控优先”的控制方式，车载设备智能化车载设备根据传来的各种数据，计算生成列车速度控制曲线，对列车进行监控。
(l)系统分析。①ETCS二级总体功能上符合上述要求;②基于无线通信的列控系统，欧洲铁盟把它作为发展方向，它是实现互连互通的最有效方式。西班牙MADmD-LERIDA线的ETCS二级仍要轨道电路来检查列车占用，因为考虑系统冗余，无线故障时降为一级，甚至每个轨道区段还装备了有源应答器。所以轨旁设备并没有减少。真正减少轨旁设备的是ETCS三级。基于无线通信为基础的列控系统对中国而言，尚有以下工作要做:GSM一R的频点正在审请，若用18(X)MHZ将会引起造价和验证的问题;防非法侵入问题将进一步探讨;③基于数字编码轨道电路的列控系统，日本东北新干线的盛冈一八户段己于2002年12月开通投入运用。中国有多家对数字编码轨道电路的研制已取得可喜的成绩。考虑到选择数字编码轨道电路的余量大一些，可以加点式设备实现连续速度控制模式，这种模式可以说是ETCS二级系统的派生，技术上是成熟的，欧洲各大公司是可以提供系统的。
(2)总体方案一:基于轨道电路、点式应答器和智能化车载设备的列控系统。①基本方案:基于数字编码轨道电路和点式设备的列控系统，实现连续速度控制模式。数字编码轨道电路和点式设备实现地对车信息传输，并进行列车占用检查，无线通信或点式设备实现车对地信息传输，智能化车载信号设备能兼收各种信息传输。系统升级为无线列控时，数字编码轨道电路实现列车占用检查及完整性检查，同时作为无线列控系统降级、冗余系统，对工程投资不会造成浪费:②系统冗余:无车载信号时，降级为自动站间闭塞:③基本结构:每站设列控中心和计算机联锁设备(或两者一体化)，列控中心和控制中心之间以广域网连接;列控中心和计算机联锁设备与轨旁设备之间用以太网连接;轨旁设备有数字轨道电路和点式设备;智能化车载信号设备;④可操作性:技术成熟，作为首推方案，并考虑复盖其他方案。
(3)总体方案二:基于无线传输和智能化车载设备的列控系统。①基本方案:基于无线通信的列控系统，实现连续速度控制模式。GSM一R实现地车双向信息传输，数字轨道电路进行列车占用检查，智能化车载信号设备能兼收各种信息传输:②系统冗余:无线通信故障时，靠数字轨道电路发码降级为分级速度控制;无车载信号时，降级为自动站间闭塞:③基本结构:每站设无线基站，基站之间以专用光纤连接;每站设计算机联锁设备，相互之间以专用光纤连接;无线基站、计算机联锁设备和控制中心之间以广域网连接:计算机联锁设备与轨旁设备之间用以太网连接;轨旁设备有数字轨道电路和点式设备;智能化车载信号设备;④可操作性:急待解决频点等问题，作为方案一的发展与升级方案，对方案一不会造成投资浪费。
1.6与既有线的连接
高速线与既有线的列控模式切换采用点式切换设备，由车载设备自动完成。同时，车载设备设置冗余人工切换手段，防止自动切换故障。人工切换的优先级高于自动切换。当区间道岔衔接既有线时，衔接道岔归高速线控制，在联络线设交接线段划分联锁范围，以信号机分割，交接线段的优先使用权归高速线。高速列车进入普速区时，高速调度中心对高速列车进行实时监视、车次跟踪、自动报点、自动绘制运行图。
如果高速与普速合用一个站场，同一道岔咽喉，股道分开，可划分出高速区。车站联锁统一设置，高速区由高速调度中心统一控制，涉及两
控制区的进路取得另一方同意后由进路始端方办理进路，必要时高速调度中心可放权，由车站进行控制。
2车站计算机联锁系统
车站计算机联锁系统是行车指挥控制自动化系统的一个重要组成部分，并实现与调度中心控制系统、列控系统、通信系统、集中检测系统、旅客向导系统等的有机结合。高速站、中间站和越行站的计算机联锁系统采用三取二或二乘二取二方式的冗余结构，能进行全面的系统自诊断。计算机联锁设备和列控中心设备可以二合一，也可分开设置。车站设进、出站信号机。列控系统因故停用，车站间采用自动站间闭塞方式。正常情况下以列控信号为主，进、出站信号机仅在列控失效时或供没装有列控设备的列车使用。站内采用与区间一样的无绝缘轨道电路侧线采用有绝缘轨道电路，发送列控制信息与轨道占用采取一体化方式。
3综合调度中心系统
篇7
【关键词】电子自动闭塞系统；监测维护终端
The Study and simulation research on the Monitoring Maintenance Terminal for Electronic Automatic Block System
Zhang Rui-fang
（Key Laboratory of Opto-electronic Technology and Intelligent Control，Ministry of Education，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou 730070）
Abstract：The monitoring maintenance terminal for electronic automatic block system blend the computer network communication，database，software engineering as a whole，provide the scientific basis for electricity department to master current status of interval host and analysis accident by monitoring and recording the operation of the system’s state and communication data. This monitoring maintenance terminal completely meets the need of technical requirements，realizes the real-time monitoring，diagnosising，positioning，preventing the fault of the monitoring maintenance terminal.
Key words：Electronic Automatic Block System；Monitoring Maintenance Terminal
1.引言
目前我国时速160km以下的区间自动闭塞系统，即CTCS0/CTCS1级自动闭塞系统仍采用传统的继电器组合电路实现自动闭塞的逻辑关系，电路体积大，维护和排除故障困难，影响自动闭塞区段的通过能力。随着计算机技术、信息技术和电子技术的快速发展，使自动闭塞系统的电子化，即电子自动闭塞系统的实现成为可能。
监测维护终端实时接收区间控制系统主机发送的监测信息，并通过人机界面显示。系统还具有数据逻辑判断功能，当通信数据异常时，及时进行报警，避免因系统故障或通信异常影响列车安全[1]。监测维护终端是监视区间控制主机通信状态、可靠运行，及时发现和排除潜在隐患，进行事故分析的重要设备[2]。通过对监测维护终端的仿真研究，实现其各个部分功能的数据化仿真与测试，对于保证设计方案的正确性，测试设备的适应性，减少试验周期与试验成本，提高行车效率，保证高速铁路建设质量是十分必要的。
本论文拟实现电子双线双向自动闭塞系统监测维护终端的仿真，具有重要意义。目前，还缺少对区间控制主机监测维护终端的仿真，本论文正是针对此问题，提出方案，实现监测维护终端仿真，使电子双线双向自动闭塞系统的仿真系统更加完善。
2.监测维护终端简介
2.1 主要功能
自动闭塞系统的电子化实现采用集中式控制模式，系统单独设置区间控制机柜，由区间控制系统主机和区间电子执行单元组成。电子自动闭塞系统监测维护终端的主要功能有以下几点：
（1）具有操作方便易于维护的人机交互界面。
（2）实时显示并记录系统运行情况。
（3）对所记录的信息进行逻辑分析。
（4）对所记录的信息提供查询、打印、回放。
（5）对异常情况进行报警，根据系统故障性质分别产生一级报警、二级报警、三级报警和预警。
（6）监测维护终端应当独立于电子自动闭塞系统，终端的故障不能影响系统正常运行。
2.2 监测内容
监测维护终端对电子自动闭塞系统的工作状态进行监测报警，具体内容如下[3]：
（1）区间控制系统主机的工作状态，区间控制系统主机与联锁、邻站的通信接口状态。
（2）CPU板卡、通信板、LXA信号机点灯模块板卡、区间轨道电路模块板卡接口通信状态。
（3）联锁接发车进路信息、线路方向信息、信号降级信息。
（4）邻站的边界信息、改方信息。
（5）区间区段信息：空闲、占用码位。
（6）区间信号点灯状态：灭灯、红灯、绿灯、黄灯、绿黄。
（7）轨道电路编码信息。
（8）区间控制系统主机维护报警信息。
3.监测维护终端需求概述
监测维护终端设备启动应由系统初始化、与区间控制主机建立通信，对邻站控制系统、联锁系统的通信建立监听三个过程组成。在系统主机上电、复位后，应首先进行系统各变量状态的初始化。
3.1 系统总体功能和结构
电子自动闭塞系统具备诊断与维护功能，同时把监测状态信息发送给集中监测设备。监测维护终端通过以太网接口实现对区间信号控制系统的监测和维护。系统结构图如1所示。
电子自动闭塞系统的总体功能有以下几点：
（1）根据列车进路状态和轨道区段状态，实现区间轨道电路的载频、低频信息编码功能，并控制区间轨道电路发送方向。
（2）可以获取区间轨道电路状态信息。
（3）可以实现区间运行方向与闭塞控制。
（4）实现站间安全信息传输，实时传输区间轨道电路状态、区间方向等安全信息。
（5）实现区间信号机点灯控制。
（6）实现中继站控制。
（7）具备诊断与维护功能，同时把监测状态信息发送给集中监测设备。
3.2 硬件系统需求
本系统所需硬件设备如表1所示。
3.3 软件系统需求
本文以Windows 2000／XP及以上环境作为操作平台，用Visual C++ 6.0及其以上版本进行开发。其中区间显示数据，进路显示数据等以文本文件的形式存储，区间进路实时数据及信号灯点灯状态以Access表格的形式存储。软件设计采用自顶向下的设计思想，将系统分为通信接口、记录存储、数据查询和数据显示四个功能模块，采用模块化的设计思想实现监测维护终端功能。
3.4 系统外部接口需求
监测维护系统通过一路100Base-T以太网接口与区间控制系统主机连接。实时接收由区间控制系统主机传输的状态信息和报警信息。通信通道采用点对点连接方式。监测维护系统和区间控制系统主机的通信接口为标准RJ45类型。数据流图如图2所示。
区间控制系统主机发送至监测维护终端的监测信息有：
（1）系统工作状态和通信接口状态：硬件板卡状态、与本站模拟系统、邻站模拟系统通信接口状态；
（2）区间信号点灯状态；
（3）轨道电路编码；
（4）方向继电器驱动输出；
（5）与ZPW-2000接口信息。
4.结束语
本文分析原有继电自动闭塞系统的工作电路，包括闭塞分区电路及移频总报警电路，分析监测信息与报警条件，对自动闭塞系统监测维护终端进行了研究。根据自动闭塞系统电子化实现的系统原理，采用仿真技术及模块化软件设计思想对电子双线双向自动闭塞系统监测维护终端进行辅助研究和预研验证，并且实现对电子双线双向自动闭塞系统的实时监测和系统故障的诊断、实时定位和预防功能。
参考文献
[1]林瑜筠.新型移频自动闭塞[M].北京:中国铁道出版社,2007.
[2]赵相荣.TJWX-2000型信号微机监测系统[M].北京:中国铁道出版社,2003
篇8
关键词地铁,列车自动控制系统,列车自动运行系统,国产化
对于城市轨道交通系统高效率、高密度的要求来说,列车自动控制系统(ATC)是必不可少的。其中一个重要的子系统列车自动运行(驾驶)系统(ATO)能模拟有经验的司机完成驾驶列车的任务。ATO子系统利用地面信息实现对列车牵引、制动的控制,使列车经常处于最佳运行状态,提高乘客的舒适度,提高列车准点率,节能能源。
许多国家都在研究ATO系统,且取得了一定的成绩。我国在此项技术上尚属空白。本文将对比分析三套ATO系统技术特点。
1ATC与ATO简介
ATC是一套以安全和效率为目的、调节列车运行间隔的自动控制设备,通过车载设备、地面设备、车站和控制中心组成的控制系统完成列车运行控制。ATC系统包括三个子系统:列车自动监控系统(ATS),列车自动保护系统(ATP)和列车自动运行系统(ATO)。
ATS子系统实现监督、引导列车按预定的时刻表运行,保证地铁运行系统的稳定性。它通过转换道岔建立发车进路,并向列车提供由控制中心传来的监督命令。
ATP子系统具有超速防护、零速度检测和车门限制等功能。ATP提供速度限制信息以保持列车间的安全间隔,使列车在符合限制速度的标准下运行。在打开车门前,ATP先检查各种允许打开车门的条件,检查通过后,才允许打开车门。
ATO子系统能自动调整车速,并能进行站内定点停车,使列车平稳地停在车站的正确位置。
ATO从ATS处得到列车运行任务命令。其信息是通过轨道电路或轨旁通信器传送到列车上的。信息经过处理后传给ATO,并显示相关信息。ATO获得有用信息后,结合线路情况开始计算运行速度,得出控制量,并执行控制命令,同时显示有关信息。到站后,开门条件允许后,ATO打开车门。停站期间,列车通过车-地通信系统把列车信息传送给地面通信器,然后传到ATS。ATS根据列车信息,把运行信息传给车载ATO。ATO的工作原理图如图1。
图1ATO工作原理图
2ATO系统技术特点比较
20世纪90年代初,北京地铁1号线部分列车安装了英国Westinghouse公司的ATO设备(未使用);上海地铁1号线的ATO设备则是从美国GRS公司引进的,并于1996年11月开始在全线试用。广州地铁1号线引进的是德国Siemens公司的ATO设备,在1999年6月正式运营。由于他们的ATO系统设计不尽相同,因此有必要对不相同的地方进行比较(主要是ATO设备、ATO需求数据与传输通道和控制策略),然后分析各种设计的特点,以利于ATO的设备国产化。
2.1北京地铁1号线ATO系统
1.ATO设备
车载设备:由设在列车每一端司机室内的ATO控制器及安装在列车每一端司机室车体下的两个ATO接收天线和两个ATO发送天线组成。
地面设备:在各车站设备室内设有站台ATO通信器PAC(PlatformATOCommunicator)。PAC内存有至下两个车站的线路信息,并通过与LPU或RTU接口,得到来自ATS子系统的控制命令。在各车站上下行站台以及进行ATO折返的折返线处轨道上,设有Xd或X2环路及Rd环路。列车在车站停车期间,经联锁电路及轨道电路的有关条件控制向室外环路发送。
2.ATO需求数据与传输通道
在ATO数据获取的过程中,车载ATP接收安全信息。安全信息由列车当前运行区段的AF900轨道电路传送,采用低频脉冲调幅方式,有8种不同的调制频率,6种用于ATP速度命令,2种用于门控命令。另外,车载TWC系统接收地面TWC信息。该信息一般是非安全控制功能数据,诸如运行等级、列车号、目的地和跳停等。该信息采用FSK调制方式,通过地面TWC设备向列车发送。最后,车载ATO接收来自车载ATP、TWC的信息和标志线圈的信息。
3.控制策略
速度调节:ATO根据从ATP中获取的MSS和TS,计算列车运行速度曲线。该曲线比较简单,主要计算加速转匀速、匀速转制动的位置点,以保证列车运行时不超过MSS,并且在每个轨道电路区段目标距离处速度不超过目标速度。控制器根据线路的情况自动控制列车的牵引及制动输出,尽量使列车按运行速度曲线的速度来运行。当列车速度超过目标速度时,ATP设备报警;当超过最大允许速度时,ATP实施紧急制动。
车站停车:在车站的定位停车是通过X2和Xd环路实现的。列车进入车站X2环路范围后,通过地-车之间的感应,得出距停车点的距离,进行第一次位置调整,并使速度尽量贴近预置的停车速度曲线。在Xd环路处,进行第二次也是最后一次位置调整。若需要对运行时间进行调整,ATS将给出控制命令,如惰行控制、扣车、下一车站通过等命令,由ATO执行。
2.2上海地铁1号线ATO系统[3]
1.ATO设备
车载设备:主要包括ATO主控制器,以及车底的ATP/TWC接收线圈、TWC发送天线(TWC为车-地通信子系统)、对位天线、标志线圈。
地面设备:包括每个车站ATC设备室内的车站停车模块以及沿每个站台布置的一组地面标志线圈。
2.ATO需求数据与传输通道
在ATO数据获取的过程中,车载ATP接收安全信息。安全信息由列车当前运行区段的AF900轨道电路传送,采用低频脉冲调幅方式,有8种不同的调制频率,6种用于ATP速度命令,2种用于门控命令。另外,车载TWC系统接收地面TWC信息。该信息一般是非安全控制功能数据,诸如运行等级、列车号、目的地和跳停等。该信息采用FSK调制方式,通过地面TWC设备向列车发送。最后,车载ATO接收来自车载ATP、TWC的信息和标志线圈的信息。
3.控制策略
速度调节:ATO与ATP配合调节速度。ATP共设6个速度命令,即20、30、45、55、65、80km/h。ATC系统具有4个ATS运行等级,对应于ATP的各个速度命令有相应的修正速度。参考速度就是接收到的ATP速度命令、ATS运行等级的修正速度及定点停车速度曲线三者中最小的速度。ATO根据轨旁接收的运行等级信息获得运行速度信息,并调节车速、加速度和程序减速度,以符合所接收的运行等级。在检出限制速度变低并在正常的制动条件下,如果车速大于现在新的速度命令,则以制动减速度0.97m/s2启动常用制动。ATO子系统利用闭环反馈技术进行调速,即将实际车速与参考速度之差作为误差控制量。通过牵引/制动线对列车实施一定的牵引力或制动力,使误差控制量为零。
车站停车:车载ATO系统将修正程序停车曲线,以符合所接受的运行等级。精确的车站停车是通过应用轨道电路ID和边界的转换以及车站的环线来实现的。应用轨道电路的ID来确定正确的停车曲线的起点。列车经过站外350m处的第一对地面标志器时,定点停车曲线便由此启动。定点停车曲线是建立在一个固定减速率基础上的。当ATS速度与定点停车曲线速度相同时,列车转入定点停车控制模式。列车经过150m、25m处的地面标志器时,它离开最后停车点的距离信息被不断更新。列车经过8m处的有源地面标志器上方,并收到由该标志器发送的信号,列车即刻转为定位停车模式,实施全常用制动,将车停住。车辆对位天线与地面对位天线对齐。
运行时间的调整:主要是通过选择不同的运行等级来实现。惰行模式已经包含在运行等级中。
运行模式的改变:ATC系统的逻辑要求是必须在列车停下时才可以进行转换,否则将导致一次紧急制动。
2.3广州地铁1号线ATO系统[4]
1.ATO设备车载设备:主要包括ATC设备机架、速度表、
控制台、ATP接收天线、PTI发送天线。地面设备:包括车站交叉环线和PTI环线。
2.ATO需求数据与传输通道
由于广州地铁采用FTGS数字频率轨道电路,因此能传送报文信息。地面传送给列车的数据全部经轨道电路由车载ATP接收。ATO需要的信息主要通过车载ATP获得。包括经ATP处理过的信息(实际速度、运行方向、实际位置、列车长度、限速命令、制动减速度,附加信息:下一区段精调、停车位置、车站停车),以及ATS经过ATP传给ATO的信息(门控、到下一站的时间、车站号、车次号、目的地号、轨道电路号)。报文由所有类型的电码按照一定的次序组成,是由轨道电路循环发送的。
3.控制策略
速度调节:ATO接收到来自ATP的带四个标志点的速度命令信息(包括最大速度、第一限速、第二限速和入口速度的起点、终点、速度值),计算列车要求的运行速度。ATO按照时刻表和运行需要提供三种模式曲线:最大允许曲线,常规速度曲线(较最大速度曲线下降10%),节能速度曲线(较最大速度曲线下降20%);然后根据各种线路情况、车辆信息,计算所需牵引力或制动力,使列车到达要求速度。列车设定了最大加速率,以便列车平稳运行。控制算法中有一条警告曲线,总比ATP的最大允许速度曲线低一点。当超过警告曲线,则报警。
车站停车:车站内的位置调整点由多交叉的环路提供,如图2。环路的头和尾是所谓的环路边界。相对应地车站中间的环线交叉是用来确定距离的,一般的距离是6个枕木间距。另外还定义一些粗调点,它们间的距离减至3个枕木间距且四个一组。
图2定点停车交叉环线
ATP车载设备能接收到这些交叉点,并把每个交叉点的处理信号传给ATO。ATO计算每个交叉点间的距离。粗调点只有在期望的位置窗口内才能被识别到。假如识别到粗调点,则下一个交叉点便可用作位置同步。这些交叉点的位置已预设在ATO中。
巡航/惰行是ATO的一项辅加功能。时间充裕的话,可以采用巡航/惰行来调整运行时间,节省能源。
正线上改变运行模式:在列车运行中的任一时刻,司机可以通过移动操纵杆使之脱离零位,从而进行人工驾驶。在任何时候和任何驾驶阶段,ATO给出可以进行ATO驾驶的显示,司机通过移动操作杆,使之进入零位置并贝压ATO启动键,列车的运行模式变为ATO模式。
2.4系统分析比较
以上三套系统中,以广州地铁1号线ATO系统运行效果最好,上海地铁1号线ATO系统次之。经过以上的分析比较发现:
从信息获取的角度来讲,北京采用车站ATO通信器,ATO只在站内获得信息,信息的实时性较差;上海地铁1号线通过轨道电路和轨旁TWC,广州地铁1号线通过轨道电路,均使ATO在运行时仍能接收最新信息。
从ATP限速模式来讲,北京地铁1号线与上海地铁1号线采用分级速度控制模式;广州地铁1号线则采用模式曲线速度控制模式。模式曲线ATP限速模式能使ATO控车更高效,更平稳。
从停车方式来讲,北京地铁1号线与上海地铁1号线采用的是点式模式,在固定位置处有相应的线圈;广州地铁1号线则采用连续模式,在站内铺设连续交叉环线,在定点调整距离的基础上,还能通过交叉环线脉冲跟踪列车的位置。
从运行时间调整来说,北京地铁1号线ATO根据ATS在车站给出的惰行命令来调整,ATO设备本身只是根据各种速度命令来执行操作;上海地铁1号线ATO则是通过ATS由轨旁设备给出运行等级命令,按相应的速度运行来调整运行时间;广州地铁1号线ATO能计算所要采用的运行等级,以便选用不同的牵引百分比实施控制,来调整运行时间。广州地铁1号线ATO还能计算惰行模式牵引力的切除点,以实现准时运行。相对来说,广州地铁1号线ATO对准时性的实现与运行时间的调整都比较灵活。
3ATO系统车载设备的国产化研究
通过分析比较,对国产化ATO的设计要求如下:信息可通过轨道电路以报文的形式发送;限速模式可采用模式曲线方式;停车设备可采用铺设连续交叉环线;时间的调整要求能实时计算。
3.1工作原理
以广州地铁1号线ATO系统为基础,结合实际情况,开发ATO系统车载设备。ATO从ATS处得到列车运行任务命令。该信息是与地面线路信息一起组成报文,通过轨道电路传送的,由车载ATP统一接收。ATP将经过处理的对ATO有用的信息传给ATO,并显示相关信息,且不断地监视ATO的工作。ATO获得有用信息后,根据实际运行速度和ATP的最大允许速度,计算运行速度,得出控制量并执行控制命令。巡航/惰行模块由独立的控制器来辅助完成。到站后,ATO通过PTI(车地通信发送天线)向地面发送列车信息,并传到ATS,以便识别列车的位置。ATS根据此列车信息确定列车的新任务后再次通过轨道电路传送给ATO。在区间运行时,每进入新的轨道区段,ATO便接收新的地面信息,以便进行速度调整。在运行过程符合ATO条件时,允许灵活地切换到ATO模式。
3.2ATO车载设备的设计
ATO车载设备是ATO系统的核心部分,是设计的难点。以下分析一下ATO车载设备的接口。ATO的车载设备接口如图3。其中CCU为中央控制单元,通过总线控制着ATO、ATP、显示器间的数据通信;L1、L2为与ATO接口的显示灯;ATO与ATP间有多根信号线直接连接,包括系统激励线、ATO允许等等;E1到E10为与ATP接口的开关、按钮或显示灯,包括司机钥匙、ATO允许等等。地面信息全部由ATP接收天线接收;PTI为车-地通信发送天线。
图3ATP车载设备接口
以上对我国现有的地铁列车自动驾驶系统进行了分析比较,并对列车自动运行系统车载设备设计的国产化工作略作介绍。相信不久,我国便能拥有自主开发的列车自动运行系统。
参考文献
1《当代中国铁路信号》编辑委员会.当代中国铁路信号.北京:中国铁道出版社,1997.413～443
2吴汶麒.城市轨道交通信号与通信系统.北京:中国铁道出版社,1998.126-141
3李晓月.上海地铁一号线的车载信号系统.铁道运营技术,1998,4(4):172～177
