基于光纤通信技术的铁路车站信号系统的控制方法研究

摘要

铁路信号系统是铁路运行的核心组成部分，它的性能直接关系到铁路能否安全正点运行。铁路信号系统是个比较复杂的控制系统，传统的信号控制系统效率低，反应时间慢，已经不能适应日益发展的铁路列车运行的需要，不能满足现代铁路的发展;有很多带有挑战性的问题亟待解决，其中之一，就是铁路信号系统的控制信息传输问题。因为现代铁路系统的快速发展，需要大量的信息传输，这些信息包括:装置状态信息、控制信息、反馈检测信息等信息，同时需要这些信息的传输速度越来越快，目前的电缆线路已远远不能满足要求，严重制约了铁路信号控制的发展，本文采用通信技术中的光纤局域网技术来研究铁路车站信号系统的控制方法。
　　本论文中涉及到的铁路信号控制方法基于传统的信号理论，采用光纤技术用于系统中核心部分与外围设备之间的信息传输，对光纤传输做了若干改进，主要研究内容包括如下:
　　(1)针对传统信号系统传输的不足，根据光纤的特点，与铁路信号相结合，基于光纤局域网技术，设计出满足信号要求的光纤线路。基本克服了传统的铁路信号传输方法的不足，如利用铜质电缆，传输效率低，浪费资源等缺点。
　　(2)将铁路信号的系统按功能分层简化，分为操作表示层、联锁处理层、执行驱动层、室外终端设备层等四层，详细说明了每一层的功能与工作的过程。在执行驱动层与终端设备层之间通过光缆连接，以提高效率。设计了控制核心和控制终端通过光缆连接的具体方法，并制定的一些措施，确保连接安全可靠。
　　(3)将信号系统控制过程编制成控制流程图。利用计算机控制理论，不仅实现控制的模块化，还可以利用电子集成技术将控制的设备小型化。最后，将流程图利用Petri网仿真，验证Petri网结构的可达性、有界性、活性，说明流程的合理性。
　　最后是全文的总结以及展望。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 铁路信号技术应用的背景

1．2 国内外研究现状及发展趋势综述

1．2．1 国外与中国的信号技术发展

1．2．2 使用光纤的重要性

1．3 论文的主要研究工作

第2章 铁路信号系统传输方式设计

2．1 系统简介与基本概念

2．2 系统数据的传递

2．3 信息传输部分设计

2．4 改进与优化设计

2．4．1 改进网络协议

2．4．2 改进网络结构

2．4．3 设计使用新技术的过渡措施

2．5 结论

第3章 控制过程设计

3．1 基本概念

3．1．1 信号机

3．1．2 道岔和转辙机

3．1．3 轨道电路

3．2 终端设备的数据结构

3．2．1 信号机数据结构

3．2．2 道岔数据结构

3．2．3 轨道区段数据

3．2．4 动态数据说明

3．3 操作控制流程

3．3．1 选路过程

3．3．2 进路锁闭过程

3．3．3 信号控制进程

3．3．4 进路正常解锁流程

3．4 取消进路和人工(延时)解锁

3．4．1 接近区段的设置

3．4．2 预先锁闭与接近锁闭

3．4．3 取消进路

3．4．4 人工延时解锁

3．4．5 区段故障解锁

3．5 联锁程序的构成与组合

3．5．1 联锁机的功能模块及流程

3．5．2 联锁软件模块流程

3．6 结论

第4章 仿真研究

4．1 Petri网定义

4．2 模型的验证

4．3 分层模型验证

4．3．1 进路选路环节

4．3．2 进路锁闭环节

4．3．3 信号开放过程仿真

4．3．4 解锁过程仿真

4．3．5 取消进路仿真

4．3．6 人工解锁过程仿真

4．4 结论

第5章 总结和展望

参考文献

致谢

附录：读研期间参与项目