一種新型調(diào)車信號機燈絲轉(zhuǎn)換報警電路

張寶峰 楊進(jìn)風(fēng) 朱均超 李翠

一種新型調(diào)車信號機燈絲轉(zhuǎn)換報警電路

張寶峰 楊進(jìn)風(fēng) 朱均超 李翠

針對傳統(tǒng)調(diào)車信號機燈絲轉(zhuǎn)換報警電路存在不能實時監(jiān)測副燈絲狀態(tài)、報警顯示不能精確到具體故障燈位等缺點，提出一種新型調(diào)車信號機燈絲轉(zhuǎn)換報警方法。采用單片機作為中心控制器、電壓互感器為監(jiān)測元件、電壓跟隨器和反相比較器組成斷絲信號處理電路、RS-485總線為報警信號傳輸電路。該方法與傳統(tǒng)電路相比增加了燈絲暖絲電路、故障燈位顯示和故障信號處理電路，提高電路性能，降低電路成本，增強電路的實用性。

單片機;電壓互感器;燈絲轉(zhuǎn)換;信號機

信號機是指揮和保證列車安全運行最重要的信號設(shè)備，對信號機的工作狀態(tài)進(jìn)行實時嚴(yán)格地監(jiān)測與控制是信號機點燈單元及報警系統(tǒng)的首要任務(wù)。

傳統(tǒng)的鐵路信號機燈絲轉(zhuǎn)換報警系統(tǒng)采用繼電器作為主、副燈絲切換及報警器件。當(dāng)主燈絲斷絲時，連接在主燈絲回路的繼電器動作，將信號燈回路切換到副燈絲工作回路，同時接通報警電路。但是如果此時副燈絲已經(jīng)斷絲，系統(tǒng)切換到副燈絲回路后，副燈絲回路處于斷絲狀態(tài)，系統(tǒng)將不能正常工作。如果故障發(fā)生在與正線列車進(jìn)路或?qū)Ｓ镁€有關(guān)的調(diào)車信號機上，就會危及列車和調(diào)車安全，嚴(yán)重干擾鐵路運輸正常秩序。

別外，現(xiàn)有的調(diào)車信號機還存在明顯不足:①普遍沒有主、副燈絲轉(zhuǎn)換報警功能;②突加的電壓對燈絲存在冷絲沖擊，影響燈絲的壽命;③報警信息不能顯示斷絲信號機的號碼和具體燈位。

因此，提出采用電壓互感器作為燈絲信號監(jiān)測元件、電壓跟隨器和反相比較器組成斷絲信號處理電路、RS-485總線為報警信號傳輸電路的新型調(diào)車信號機燈絲轉(zhuǎn)換報警電路，實現(xiàn)在主絲故障斷絲時，副絲能有效切換和精確顯示故障燈位信息，避免副燈絲冷絲斷絲故障的發(fā)生，提高系統(tǒng)的實用性。

1 調(diào)車信號機燈絲轉(zhuǎn)換報警電路分析

信號機燈絲智能轉(zhuǎn)換報警電路，包括室內(nèi)中心控制器和室外燈絲轉(zhuǎn)換器2部分，如圖1所示。

每臺信號機都與燈絲轉(zhuǎn)換器相連，燈絲轉(zhuǎn)換器采用156系列鐵路專用繼電器作為執(zhí)行機構(gòu)，其動作時間小于20 ms。信號機的主燈絲回路連接電流型繼電器，副燈絲回路連接該繼電器的常開觸點，當(dāng)主燈絲故障斷絲時，電流型繼電器的常開觸點閉合，信號機切換到副燈絲回路工作。

每臺信號機都連接電壓互感器，如圖2所示。采用擴頻通信的電力載波技術(shù)，將信號機的狀態(tài)實時傳輸給采集機，由采集機向中心控制器發(fā)送信息。當(dāng)信號機故障時，將故障信息以及故障燈位的地址信息傳送至中心控制器，由中心控制器報警并顯示。

圖1 單個信號機的系統(tǒng)框圖

2 信號機電源電路設(shè)計

針對供電設(shè)備對電源要求的不同(單片機工作電壓為直流5V，電流型繼電器工作電壓為交流110V，信號燈工作電壓為直流10.7V)，將220V 50Hz的市電分3路輸出:一路經(jīng)變壓器輸出交流110V給電流型繼電器供電;一路經(jīng)變壓器、整流濾波輸出直流12V給信號燈供電;還有一路經(jīng)變壓器、整流濾波電路和直流穩(wěn)壓電路輸出直流5V作為單片機的輸入電壓。

3 燈絲檢測回路設(shè)計

燈絲檢測回路采用電壓跟隨器和反相器組成的故障信號處理電路，將燈絲檢測回路檢測到的故障信號處理為室外單片機可以接收的信號，并在室外單片機內(nèi)進(jìn)行報警。主、副燈絲兩端分別連接電壓互感器作為故障信號檢測元件，當(dāng)主、副燈絲發(fā)生故障斷絲時，對應(yīng)的電壓互感器二次側(cè)將輸出低電平信號。由于單片機接收的是數(shù)字信號，需要將電壓互感器輸出的信號進(jìn)行處理。

4 軟件部分

系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括主程序和中斷子程序。主程序的主要功能是完成系統(tǒng)初始化、中斷初始化、顯示屏電路的初始化，如圖3所示。初始化完成后系統(tǒng)進(jìn)入中斷等待狀態(tài)。中斷子程序的主要功能是進(jìn)行中斷處理包括報警處理和故障信息顯示處理，如圖4所示。

圖3 主程序初始化流程圖

5 結(jié)束語

系統(tǒng)以單片機作為主控制芯片，采用電壓互感器作為主監(jiān)測元件，整流濾波電路、運算放大器電路、電流型繼電器作為輔助電路，RS-485總線作為信息傳輸與地址編碼電路，組成了一種新型的調(diào)車信號機斷絲監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)克服了主、副燈絲電源相同，缺少副燈絲在線監(jiān)測電路，報警信號不能精確到具體燈位的缺點，提高了系統(tǒng)的性能，實施方便，操作簡單，增強了系統(tǒng)的實用價值。

圖2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

圖4 中斷子程序流程圖

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In the lightof the deficiencies in a filament conversion alarm circuitof traditional shunting signal，such as being unable tomonitor the status of auxiliary filament in a real timemanner and being unable to accurately indicate the specific fault lights in alarm display，we presents a new kind of filament conversion alarm method for shunting signal，which uses single-chip machine asmain controller，a voltage transformer asmonitoring unit，a voltage follower and inverting comparator as a alarm channel of broken wire，RS-485 bus as the pathway of broken wires alarm signal and the main controller．Compared with the traditional system，the heating filamentwire circuit and broken light place indication and failure signal handling circuits are added to the new system，enhancing the performance of the circuit，reducing the cost on the circuit，and improving the practicality of the circuit．

Single-chip machine;Voltage transformer;Filament conversion;Signal

張寶峰:天津理工大學(xué)自動化學(xué)院教授300384天津

楊進(jìn)風(fēng):天津理工大學(xué)自動化學(xué)院研究生300384天津

朱均超:天津理工大學(xué)自動化學(xué)院講師300384天津

李翠:天津理工大學(xué)自動化學(xué)院研究生300384天津

天津市科技支撐計劃重點項目(10ZCKFGX02900)

2011-10-13

(責(zé)任編輯:溫志紅)