驼峰信号计算机一体化控制系统

摘要

本发明公开了一种驼峰信号计算机一体化控制系统，其采用电子控制模块取代了继电器型电气执行电路，并与此相应地实现了全电子一体化控制，同时本发明还提供了用于所述控制系统的特定工作逻辑、通信技术、以及电源驱动技术，此外还对与所述控制系统相关的轨道电路和组建方式进行了改进。

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁路驼峰信号控制系统，更具体来讲，本发明涉及一种由计算机实现的一体化驼峰信号控制系统，该控制系统实现了驼峰信号由电气控制向全电子控制的转变。

背景技术

近年来，在铁道信号领域，车站计算机联锁、驼峰计算机自动集中、峰尾计算机平面调车等控制系统得到了迅猛的发展，已进入到大面积推广使用阶段，国内外均出现了一些有关驼峰计算机控制系统的实例，例如，在专利文件CN2203942Y中就公开了一种驼峰减速器全电子化独立控制单元，在专利文件CN1176907A和CN1182024A中公开了一种编组站自动化系统和方法。但在现有的所有计算机控制系统中，对于信号基础设备—如信号机、道岔转辙机、减速器、轨道电路等的执行控制电路，受技术、器材和安全等特殊要求的限制，至今仍沿用传统的继电式控制电路，还保留着继电器控制，相对而言，继电器控制设备的技术水平低、器材陈旧、功能单一、故障防护能力差，且故障的处理时间长，维修工作量大。简言之，这些计算机控制系统的执行部分和接口部分仍停留在电气信号阶段，从而制约了铁路运营安全和运输能力的提高，使系统难于摆脱要进行繁杂日常检修的传统维修模式。所以，这些控制系统仍然是电气信号和电子信号的混合系统，还不是完整的电子信号系统。

发明内容

基于上述的问题，本发明致力于设计一种驼峰信号计算机一体化控制系统，其采用电子控制模块取代了继电器型电气执行电路，并与此相应地实现了全电子一体化控制，同时还提供了用于所述控制系统的特定工作逻辑、通信技术、以及电源驱动技术，此外还对与所述控制系统相关的轨道电路和组建方式进行了改进。

根据本发明的第一方面，本申请提供了一种驼峰信号控制系统，其包括：

上层计算机控制单元，其具有对信号和指令执行逻辑运算、显示、储存的功能，且与编组站调车作业单元保持通信；

下层执行/接口电路，这些电路将驼峰的各种执行/检测设备与上层计算机控制单元连接起来，用于对各个驼峰信号设备执行控制，

其特征在于：所述下层执行/接口电路为多个不同类型的微电子智能控制模块，由此使所述控制系统实现了全电子化，各智能模块为相对独立的单元控制系统，每一智能模块都集成有信息接收、逻辑判定、控制执行、以及故障确定的功能。

根据本发明的另一方面，所述驼峰信号控制系统采用上、中、下位机三级串行的联锁逻辑判定技术。

根据本发明的另一方面，所述驼峰信号控制系统采用双重闭环通信方式。

根据本发明的又一方面，所述驼峰信号控制系统的工作电源采用逐级上电的工作方式。

根据本发明的另一方面，所述驼峰信号控制系统采用了电子直流恒流快动轨道电路，并利用了电子直流恒流股道空闲长度测量技术。

根据本发明的另一方面，所述驼峰信号控制系统是按照插接方式组建而成的，系统实现了工厂化加工组装。

根据本发明的再一方面，本申请提供了一种驼峰信号控制系统，其包括：上层计算机控制单元，其具有对信号和指令执行逻辑运算、显示、储存的功能，且与编组站调车作业单元保持通信；下层执行/接口电路，这些电路将驼峰的各种执行/检测设备与上层计算机控制单元连接起来，用于对各个驼峰信号设备执行控制，其特征在于：所述下层执行/接口电路为多个不同类型的微电子智能控制模块，由此使所述控制系统实现了全电子化，各智能模块为相对独立的单元控制系统，每一智能模块都集成有信息接收、逻辑判定、控制执行、以及故障确定的功能；所述驼峰信号控制系统采用上、中、下位机三级串行的联锁逻辑判定技术、以及双重闭环通信方式，且其工作电源采用逐级上电的工作方式，所述驼峰信号控制系统还采用了电子直流恒流快动轨道电路，并利用了电子直流恒流股道空闲长度测量技术，另外，所述驼峰信号控制系统是按照插接方式组建而成的。

附图说明

下面将参照附图对本发明的优选实施方式进行详细描述，在附图中：

图1是根据本发明的驼峰自动化控制系统的结构框图；

图2是图1所示控制系统中控制模块的工作原理图；

图3表示了控制系统中联锁关系的三级逻辑判定技术；

图4表示了控制系统的工作电源逐级投入技术；

图5表示了驼峰分路道岔双区段轨道电路；

图6表示了驼峰调车线股道测长电路；

图7表示了驼峰轨道区段及调车线股道测长区段电路工作原理图。

具体实施方式

图1是根据本发明的驼峰信号自动化控制系统的结构框图，下文将结合该附图对该控制系统作详细描述。如图所示，本发明的控制系统主要包括由多台主控机(A、B)和工作站组成的计算机控制单元、以及多个微电子智能控制模块(TDC、ZDC、TX、DX、JSQ、……CL)，其中，计算机控制单元作为系统中的上层部分，可与站调室的调车作业单元进行联络，而各个控制模块作为系统中的下层部分，与各自对应的受控设备进行联系。由于该系统率先采用微电子智能控制模块替代现有技术中其它计算机控制系统仍延用的继电器执行电路和接口电路，彻底取消了继电器，所以实现了完全的电子化，进而可对信号机、转辙机、车辆减速器直接进行控制，并能直接识别轨道电路的占车状态。

图2为系统中所述智能控制模块的原理图，每一智能控制模块都是一个相对独立的单元控制系统，其集信息接收、信息采集、逻辑判定、控制执行、故障确定等功能为一体，不但使控制性能得到显著提高、控制功能得到很大扩展，而且由于控制模块相对独立，所以可避免局部故障对整个系统的影响。

此外，上述系统有利于提高解体能力和速度控制精度。采用智能电子模块对驼峰分路道岔转辙机、信号机、减速器直接进行控制、以及对轨道电路占车状态的识别，缩短了控制命令的传递和控制电路的工作时间。如对道岔转辙机的控制中就省去了开出、启动、转极、以及表示4台继电器的工作时间共计约0.5S。轨道电路占车状态的识别时间仅为0.05S，而继电器轨道电路占车状态的识别时间为0.2S。在减速器控制中缩短了约0.2S。因此，在溜放进路控制中缩短了前后钩车的最小允许溜放间隔，有利于提高推峰速度，进一步提高驼峰解体能力。在速度控制中则有利于提高减速器的调速精度。

另外，上述控制系统实现了信号设备的状态维修。该控制系统的监督、测试、报警功能齐全，并能进行过程回放，从而便于进行分析，故障分类清晰明确；由于设备间全部采用插拔连接，故障处理达到板级，所以其维护简单快捷，基本可达到无维修少维护。由此实现了信号设备的状态维修。

本发明上述的控制系统实现了铁道信号的计算机全电子一体化控制，系统以微电子智能控制模块作为其基本控制单元进行软、硬件的全新配置，将现有技术中电气信号—电子信号的混合控制系统提升为全电子信号控制系统，完成铁道信号由电气信号到电子信号控制的过渡。实现了控制系统的优化、简化、智能化、模块化和通用化。

该控制系统的联锁关系采用了图3所示的三级逻辑判定技术，其用上位、中位、下位机串行逻辑判定方法取代了传统的多机并行比较的逻辑判定方法。该判定方法的三级过程为：

第一级—由显控机根据站场作业模式、现场设备状态及进路使用情况来判定作业人员所键入命令的有效性，将是否有效合理的操作限定在本级范围之中；

第二级—由主控机沿用传统的进路联锁方式，对所接收的命令进行有异性判定及逻辑运算，完成命令的下达；

第三级—由下层智能控制模块对所对应设备进行综合判定，最终确定命令的执行，并将执行结果回馈上层主机，最后完成联锁。

这种串行逻辑判定方法的效果明显优于并行比较的逻辑判定方法。

此外，本发明的控制系统采用了双重闭环通信技术。控制系统上层主机与下层控制模块之间的信息交换采用软(CAN总线)、硬(I/O)冗余、相互校核的双重闭环通信方式。由此提高了信息交换的可靠性。

由于电子设备输出器件在加电的起始瞬间处于导通状态(0.1s左右)，如不采取措施，就可能造成被控设备的误动作或损坏。这是保证全电子信号控制系统正常、可靠工作的必须条件。因而，本发明的控制系统应用了图4所示的工作电源逐级加电技术，如图所示，该技术的具体过程为：系统开始工作时首先提供主控机工作电源和信息采集电源；工作正常后，提供被控设备的命令控制电源；最后再提供被控设备的动力电源。

本发明的控制系统应用了图5-图7所示的电子直流恒流快动轨道电路、以及电子直流恒流股道空闲长度测量技术。下面将参照图5-图7对所述轨道电路以及对应的空闲长度测量技术进行描述：

1.区段的始端(发送及接受端)发送采用直流恒流电源，向区段送出一个直流恒流电源，接受端采集区段电压值并进行V/I转换后以电流的形式送回室内电子识别模块进行处理；

2.区段的终端采用用电阻封接，使得区段形成一个闭环回路；

3.电子识别模块接受到电流后，依据其大小进行该区段内是否占车或车辆走行距离。

由于铁路机车牵引、站场照明、维修机械等均使用50HZ交流电源、与驼峰场相临的电化区段轨道电路均使用25HZ交流电源，因此，驼峰场采用电子直流恒流快动轨道电路和电子直流恒流股道空闲长度测量技术，并进行V/I转换后以电流的形式进行远距离传输，可大大提高抗干扰的能力，并增加了故障报警功能和自学习功能，使用中也无需进行调整。

最后，本发明控制系统的组建首次实现了插接方式的工厂化设备施工技术。该技术具体体现为：以控制模块为基本单元集成通用的道岔控制机箱、信号控制机箱、轨道识别机箱、减速器控制机箱、开入、开出和双机切换机箱等，并设计了对应的通用提供电源及保护配置和分线、防雷配置；对于模块与机箱之间的连接、机箱与机箱之间的连接、机箱与电源及保护配置之间的连接、机箱与分线、防雷配置之间的连接，均采用一一对应插接方法进行连接。

采用此组建技术的效果在于：

1.系统通用性强：包含了驼峰头部除峰顶摘钩以外的全部作业自动控制，适用于各种不同规模(大、中、小型驼峰)、不同控制制式(小能力、机械化、自动化)驼峰调车场的信号控制；

2.简单了工程设计：工程设计只须按照站场被控设备的类型和数量，选取对应的控制机箱和提供电源及保护配置和分线、防雷配置，就可完成，将传统繁杂大量的信号继电器电路设计简化为简易的通用设备间配线，至少提高设计效率三倍以上，设计文件质量也得到有效保证；

3.设备首次实现插接方式的工厂化生产：整套系统室内控制设备包括柜内、柜间配线均在工厂内完成按插接方式的工厂化加工组装，并进行严格的非模拟系统联调，这也是其它控制系统无法作到的。

4.简易的现场施工：现场室内设备就位后，仅须将预配的电缆插头与机柜对应插座插接(无须动烙铁)就可完成现场施工，施工量极少，不但简单快捷，而且将施工干扰降至最低。

尽管上文中对本发明的具体实施方式进行了描述，但这仅是示例性的，本领域技术人员可以领会到：在权利要求书所限定的范围内，还可以有多种其它的实施方式，且所有基于本发明设计思想的实施方式都在本发明的范围内。