機車出入庫防擠岔安全聯(lián)控系統(tǒng)設(shè)計

陳慧蓉 段爭光

（蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系，安徽 蕪湖 241006）

隨著鐵路發(fā)展日新月異，機車出入庫頻次的不斷加大，對調(diào)車安全提出了更高要求。目前，大多數(shù)機務(wù)段機車出入庫作業(yè)還是通過調(diào)度員接發(fā)指令、扳道員進行道岔操作來完成，這種由調(diào)度（值班）員、板道員、機車乘務(wù)員通過單一、松散的方式進行聯(lián)系控制，已經(jīng)無法完全避免誤操作和誤認信號等因素引發(fā)的擠岔、碰撞等調(diào)車安全事故。由于現(xiàn)有的微機系統(tǒng)無法將某些股道影響行車安全的因素考慮到出入庫安排中，機車出入庫不能進行動態(tài)直觀顯示；機車股道預(yù)存量不明確；股道操作不能實時檢測、判斷；現(xiàn)場與外勤室相互脫節(jié)、不能實時聯(lián)控。這些問題的存在使機車出、入庫作業(yè)的安全性及效率得不到有效的保障。從解決該問題的角度出發(fā)，研發(fā)機車出入庫防擠岔安全聯(lián)控系統(tǒng)并推廣使用，使原來外勤室、扳道房和道岔作業(yè)區(qū)單一、松散、脫節(jié)、死板的狀態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)檎w、關(guān)聯(lián)、互控、形象生動的狀態(tài)，實現(xiàn)盯住關(guān)鍵崗位，卡住關(guān)鍵點，控制易錯點，防安全隱患于未然。所設(shè)計的系統(tǒng)真正做到防、控、卡、盯于一體，可以大大減少由于調(diào)度（值班）員、扳道員及機車乘務(wù)員之間誤操作或誤認信號等引起的安全事故的發(fā)生，能將事故發(fā)生率控制到零程度，從技術(shù)層面實現(xiàn)機車出入庫運行的安全性、可靠性、經(jīng)濟性，推廣應(yīng)用前景廣闊。

1 機車出入庫防擠岔安全聯(lián)控系統(tǒng)設(shè)計的要求

為了確保外勤室、道岔區(qū)作業(yè)現(xiàn)場、機車乘務(wù)員實現(xiàn)同步聯(lián)控，系統(tǒng)應(yīng)具有對道岔和指令進行實時檢測、比較、判斷、提示、報警等功能，確保機車出、入庫的唯一正確性。具體要求細則如下：

（1）輸入機車出、入庫指令后，檢測到道岔未通或出錯時，室內(nèi)外顯示屏顯示紅色字符并報警，停止機車出、入庫。待道岔正確開通或修正正確后，顯示屏字符轉(zhuǎn)為綠色，允許機車出、入庫。

（2）輸入機車出、入庫指令后，若檢測到有同股道上對向機車同時出、入庫時，應(yīng)及時報警并顯示出錯信息且顯示字符為紅色，停止機車出、入庫。待指令修正正確后，顯示屏字符轉(zhuǎn)為綠色，允許機車出、入庫。

（3）輸入機車出、入庫指令后，若檢測到道岔位置發(fā)生異動時，室內(nèi)外顯示屏顯示紅色字符并報警，停止機車出、入庫。待道岔正確修正后，顯示屏字符轉(zhuǎn)為綠色，允許機車出、入庫。

（4）當(dāng)同時排列不同股道機車出、入庫時，且道岔和指令信息都正確，室內(nèi)外顯示屏同時顯示不同股道出、入庫信息且顯示屏字符為綠色。若有差錯，應(yīng)及時報警，并顯示對應(yīng)出錯信息且顯示屏字符為紅色，停止對應(yīng)出錯股道上的機車出、入庫。待道岔和指令修正正確后，顯示屏字符轉(zhuǎn)為綠色，允許機車出、入庫。

（5）當(dāng)同股道機車同時有出、入庫時，應(yīng)遵循先出后入的原則。道岔和指令都正確，顯示屏顯示出庫信息且字符為綠色，允許機車出庫。待機車出庫完畢后顯示屏顯示入庫信息字符也為綠色，允許機車入庫。若有差錯，應(yīng)即時報警并顯示對應(yīng)出錯信息且字符為紅色，停止機車出、入庫。待道岔和指令修正正確后，顯示屏顯示字符為綠色，允許機車出、入庫。

（6）若需滿足機車連續(xù)入庫的要求時，應(yīng)保證前臺機車入庫完畢后，再排后續(xù)機車入庫，機車入庫時顯示信息為“前車正入庫請后車等待”。入庫完畢且確認后，顯示信息為 “后車允許入庫”。后車啟動超過停靠點則顯示信息轉(zhuǎn)換為“前車正入庫請后車等待”。若檢測到道岔和指令信息有差錯則室內(nèi)外顯示屏顯示紅色字符并報警，待道岔和指令修正正確后，顯示屏字符轉(zhuǎn)為綠色，允許機車繼續(xù)入庫。若需滿足機車連續(xù)出庫的要求時，其要求與連續(xù)入庫要求相同。

2 系統(tǒng)組成與工作原理

2.1 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)由信號采集部分、信號處理部分、控制部分和顯示部分組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)的放置也是分散的，具體安裝放置如圖2所示。信號采集部分安裝在岔道處，扳道員扳動股道后，能夠?qū)崟r采集岔道位置信號并判斷是否正確。信號處理部分具有防雷電的要求，安放在扳道房內(nèi)，對采集到的股道信號進行處理傳輸。控制器部分放置在調(diào)度室供調(diào)度人員發(fā)布命令、接收信息。顯示器部分豎立在軌道醒目位置，供調(diào)度員、扳道員和火車司機等人員進行相應(yīng)操作或執(zhí)行任務(wù)使用。

圖2 系統(tǒng)硬件的放置

2.2 工作原理

如圖1所示，系統(tǒng)控制部分監(jiān)測采集道岔狀態(tài)，由采樣傳感器把道岔狀態(tài)信號送入信號處理模塊，處理模塊把傳感器信號收集、檢測、判斷、處理后，轉(zhuǎn)換為處理器可接收的信號送入控制器，控制器把接收到的信號顯示出來，供用戶使用?？刂破饔捎布蛙浖糠纸M成，軟件部分為可操作的交互界面，由調(diào)度員操作。硬件部分為控制器和臺式電腦。當(dāng)調(diào)度人員發(fā)出調(diào)度命令后，顯示器顯示出可使用的岔道或錯誤的信息。顯示部分為LED顯示屏。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

圖3 RS485接口電路

信號由LG8-S18系列接近開關(guān)采集；采集出道岔信號送入信號處理器，信號處理模塊主要芯片為AT89C51單片機。主要完成傳感器信號的收集和傳輸送給上位機。傳感器信號通過繼電器送入單片機實現(xiàn)電磁隔離，消除外部干擾。單片機把信號進行變換加入道岔信息送入上位機做好準備。單片機通過設(shè)置RS485通信協(xié)議把信號送入上位機，上位機通過RS485轉(zhuǎn)RS232轉(zhuǎn)換器接收信號。其中單片機與RS485的接口電路如圖3所示，采用芯片75716實現(xiàn)RS485協(xié)議[1]。上位機對接收到的信號送入軟件顯示并進行相關(guān)操作。信號根據(jù)操作要求控制LED顯示屏，顯示屏可顯示出、入庫信息和錯誤提示。

3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

信號的人機交互以及信息的發(fā)布主要是通過上位機的軟件進行[2-3]。軟件采用Delphi實現(xiàn)，基本功能包括：機車調(diào)度、機車調(diào)度收發(fā)指令和操作日志查詢、機車股道庫存信息等。其中機車調(diào)度具體可實現(xiàn)入庫、出庫、調(diào)庫等功能。機車調(diào)度收發(fā)通過LED顯示屏使接收方接收。日志查詢可查詢操作記錄，并可以導(dǎo)出為EXCEL表格，供打印存檔。軟件操作界面如圖4所示，可以看出非常直觀，方便操作者使用，具有多種附加功能，使本設(shè)備更具人性化。如機車調(diào)度時間設(shè)定，提示音開啟，操作時間顯示等功能。其中出入庫子程序流程圖如圖5所示。根據(jù)出入庫子程序可以看出具體實現(xiàn)流程。

圖4 軟件操作界面

圖5 出入庫子程序流程圖

4 系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)

本系統(tǒng)采樣RS485串口通信進行數(shù)據(jù)的傳輸，數(shù)據(jù)由終端傳感器采集信號送入電腦存儲、顯示。操作信息由軟件送出在LED屏顯示。關(guān)鍵技術(shù)為：

（1）將采集的岔道位置信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號及信號的轉(zhuǎn)化、處理、傳輸；

（2）軟件功能的實現(xiàn)；

（3）顯示控制技術(shù)。

攻克的技術(shù)難點：

（1）信號采集精度高；

（2）信號輸入與傳輸隔離，輸出精度高，輸出電壓穩(wěn)定及波紋噪聲小；

（3）具有較好的過壓、過流、短路等多重保護功能；

（4）防雷擊；

（5）強電磁干擾環(huán)境下的信息傳輸。

5 結(jié)束語

機車出入庫防擠岔安全聯(lián)控系統(tǒng)的研發(fā)，將會采用立體的控制方式，使機車出入庫作業(yè)區(qū)域統(tǒng)一結(jié)合起來。實現(xiàn)整體、關(guān)聯(lián)、互控的格局，避免任何事故的發(fā)生，達到防范關(guān)鍵崗位、關(guān)鍵點、易錯點事故的發(fā)生，防安全隱患于未然，真正做到防、控、卡、盯一體。該裝置具有可視化的特點，電腦操作簡單，對使用者要求不高。系統(tǒng)實現(xiàn)實時對岔道檢測并判別岔道與指令信息是否相符、指令信息是否沖突、股道和道岔及指令是否為唯一性、差錯報警顯示等功能，為機車出入庫安全提供了有效保證。

[1]林伸茂.8052單片機徹底研究——實習(xí)篇[M].北京：中國電力出版社，2007：188-197.

[2]曹曦,夏安邦，趙書紅.基于 Delphi的多功能電表人機界面的數(shù)據(jù)處理[J].工業(yè)控制計算機，2007，（9）：49-50.

[3]呂振洪，周全.Delphi與 Excel的快速數(shù)據(jù)接口[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2001，（2）：39-41.