站内轨道电路分路不良计轴检查设备设计与实现

摘要

轨道电路分路不良是困扰行车及电务部门多年的难题。铁路科技部门从未间断过对轨道电路分路不良的研究，如调整现有轨道电路的发送电压，或采用电子高压脉冲轨道电路等。但这些方向的研究至今没有得到既安全可靠又实用经济的解决方案。只有脱离现有轨道电路，采用计轴方式，才可以彻底解决轨道电路分路不良的问题。
　　根据站内轨道电路分路不良的特殊情况，并结合轨道区段检查原理，我们设计出了以单个轨道区段作为控制对象的站内轨道区段分路不良计轴检查设备。这种分散式控制的方式使得计轴设备小型化，各个轨道区段检查相互独立，当一个计轴点或区段出现故障时不会影响其他区段的控制。我们采用了电流环的方式进行室外计轴点到室内主机的通信，来传递轮轴信息。这种方式使得室外计轴点可以脱离单片机工作，从而大幅度地简化了计轴点设备，并提高了计轴信号的抗干扰性能，把可靠通信距离增加到10km以上。
　　在系统设计时，基于铁路信号设备高安全性、高可靠性的要求，我们采取了多项措施，以保证设备的安全可靠。硬件设计方面：主控单元和计数单元采用了二取二结构；选用动态驱动安全型输入输出电路。软件设计方面：全面考虑区段非正常出清的各种情况，并加以处理；采用冗余方式实现对重要信息的校验；确定关键性软件的安全侧。故障检测及导向安全设计：利用软件对硬件进行非常全面的状态检测，发现故障后即导向安全。故障检测包括微控制器自检、外围芯片检测、CAN通信检测、轴信号传输通道检测和继电器检测等，所有检测出的故障均给出相应的故障提示码。我们通过攻克这些技术难题，优化软件硬件设计，提高了系统的可靠性、稳定性，较大幅度地降低了成本，为计轴设备的推广应用奠定了基础。

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第一章 绪论

1.1 铁路信号中的线路占用检查设备

1.2 国内外计轴技术的发展与现状

1.3 轨道电路分路不良的产生原因、危害及解决方案

1.4 课题研究的内容及意义

1.5 论文的内容安排

第二章 计轴设备构成、要求及轨道区段检查实现原理

2.1 计轴设备的硬件构成

2.2 计轴设备技术要求

2.3 计轴设备的软件设计

2.4 计轴轨道区段检查实现原理

2.5 本章小结

第三章 分路不良计轴设备硬件设计及工作原理

3.1 设备总体构成

3.2 车轮传感器

3.3 车轮电子检测器硬件构成及工作原理

3.4 计数单元电路硬件构成和工作原理

3.5 主控单元硬件构成及工作原理

3.6 雷电电磁脉冲保护电路设计

3.7 本章小结

第四章 分路不良计轴设备软件设计

4.1 软件总体结构

4.2 计数软件主要功能及程序设计

4.3 主控软件主要功能及程序设计

4.4 本章小结

第五章 故障检测及故障处理设计

5.1 利用软件实现硬件故障检测

5.2 计数单元故障检测及故障处理

5.3 主控单元故障检测及故障处理

5.4 故障分级与故障处理流程

5.5 本章小结

第六章 分路不良计轴设备的安全性设计

6.1 硬件安全性设计

6.2 软件安全性设计

6.3 故障检测及导向安全设计

6.4 设备平均危险侧输出间隔时间分析

6.5 本章小结

第七章 分路不良计轴设备的可靠性设计

7.1 硬件可靠性设计

7.2 软件可靠性设计

7.3 干扰轴容错设计

7.4 设备可靠性分析与计算

7.5 本章小结

第八章 总结与展望

8.1 分路不良计轴设备运行试验与总结

8.2 计轴技术的展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文