铁路室外信号设备模拟调试系统的研究与实现

摘要

室内信号控制设备的测试工作与行车安全有着密切关系，传统铁路室外信号设备模拟调试系统体积大、通用性低，因此需要一套新的模拟调试设备，用于减少系统体积，提高系统的通用性。 论文综合使用模拟电子技术、数字电子技术、嵌入式技术以及 Wi-Fi 通信技术，设计了一套用于测试室内信号控制设备的模拟调试系统，该系统分为模拟室外信号设备、下位机主控核心板与上位机软件三部分。 1. 模拟室外信号设备部分包括模拟区间通过信号机、模拟 ZD6 转辙机以及模拟ZPW-2000型轨道电路，上述模拟信号设备均采用模块化设计，便于级联扩展。模拟区间通过信号机点灯电路采用容性假负载代替老式的白炽灯负载，同时设计了泄流回路，有效保证灯丝继电器DJ可靠吸起，降低系统功耗和体积。模拟ZD6转辙机启动电路用大功率碳膜电阻对KW型电机进行了电流和功耗模拟，表示电路JPXC偏极继电器则被简化成了感性元件，经过测试满足2DQJ，2FQJ，DBJ，FBJ继电器工作条件。模拟 ZPW-2000 型轨道电路采用继电器通断模拟列车占用与出清，并在每两个继电器之间采用12K电阻限制轨道接收器接受电压，上述模拟信号设备均可以代替真实的信号设备接入信号控制室分线盘进行联锁控制； 2. 下位机主控核心板以Cortex-M3架构的STM32芯片作为控制核心，采用I/O口扩展技术串行接收扩展模拟信号设备的状态采集数据，发送串行数据控制扩展铁路分区继电器。该主控核心板具有采集模拟室外信号设备工作状态、控制列车行驶、Wi-Fi通信、LCD实时显示、拨码开关输入、按键中断、蜂鸣器故障报警等功能； 3. 上位机软件则采用C#编程的WPF架构，设计了简易的站场图及其联动机制，实现参数配置、发送行车指令、动态显示列车运行情况以及报警等功能。论文为了保证上位机软件与下位机的可靠双向通信，引入了心跳ACK机制与CRC循环冗余检验算法。 较原有的模拟调试系统相比，该系统能够实现模块化扩展，减小了运输成本，支持实时监测模拟信号设备状态，具有体积小、成本低、功耗小、易于扩展、灵活性及通用性强的优点，为改进传统铁路室外信号设备模拟调试系统提供了参考。

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