談新型鐵路信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用

黃笑蕊

摘 要：隨著鐵路技術(shù)的飛速發(fā)展，鐵路信號(hào)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，設(shè)備間和信號(hào)間的相關(guān)性越來越大，這使得實(shí)際中出現(xiàn)的故障呈現(xiàn)復(fù)雜化和多樣化。為了更好的發(fā)現(xiàn)和診斷故障，保障鐵路安全、高效運(yùn)行，因此研究開發(fā)一種新型鐵路信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)是十分必要的。

關(guān)鍵詞：鐵路信號(hào)；測(cè)試系統(tǒng)；安全

鐵路信號(hào)系統(tǒng)，通常是由多種機(jī)電設(shè)備組成的復(fù)雜控制系統(tǒng)，對(duì)鐵路運(yùn)行的安全、高效、快捷起著重要作用。為了更好的發(fā)現(xiàn)和診斷故障，保障鐵路安全、高效運(yùn)行，因此研究開發(fā)一種新型鐵路信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)是十分必要的。信號(hào)設(shè)備是鐵路運(yùn)輸?shù)亩?，?duì)行車安全關(guān)系很大。它分為信號(hào)、聯(lián)鎖設(shè)備和閉塞設(shè)備三類。為了保證設(shè)備質(zhì)量，鐵路信號(hào)設(shè)備所命名用的器材和配件，必須符合部頒標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)變更設(shè)備結(jié)構(gòu)時(shí)，須經(jīng)鐵道部批準(zhǔn)。

1 對(duì)各類信號(hào)設(shè)備安全的共同要求

各種信號(hào)均須符合下列各項(xiàng)要求：①除與機(jī)車車輛發(fā)生直接相互作用的設(shè)備如車輛減速器、限界檢查器等以外，信號(hào)設(shè)備的任何部門不得侵入現(xiàn)行國標(biāo)GB146-59規(guī)定的建筑接近限界（包括曲線部分的加寬）。②所有信號(hào)設(shè)備的安裝，均須符合批準(zhǔn)的安裝標(biāo)準(zhǔn)圖和設(shè)計(jì)圖的要求。③信號(hào)設(shè)備的聯(lián)鎖關(guān)系，必須與批準(zhǔn)的聯(lián)鎖圖表一致，并滿足《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》的要求。④各種基礎(chǔ)或支持物不應(yīng)有影響強(qiáng)度的裂紋，安裝穩(wěn)固，其傾斜限度不得超過10mm。信號(hào)機(jī)柱應(yīng)垂直安裝，其傾斜限度不應(yīng)超過36mm。⑤各種信號(hào)設(shè)備的機(jī)械部分和電氣特性，都應(yīng)符合規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。⑥對(duì)設(shè)有加鎖、加封的信號(hào)設(shè)備，均應(yīng)加鎖、加封或裝設(shè)計(jì)數(shù)器。⑦鐵路信號(hào)設(shè)備及其電路，應(yīng)保護(hù)在發(fā)生故障時(shí)導(dǎo)向安全，以免出現(xiàn)危及行車安全的后果。⑧凡與交流電源引入、架空線（包括架空線電纜接入）及軌道電路等外線連接的信號(hào)設(shè)備，必須設(shè)置外部防護(hù)設(shè)施（雷電防護(hù)、安全地線等）。⑨在交流電力牽引區(qū)段的防護(hù)要求：a為了保證人身安全，信號(hào)設(shè)備外緣距接觸網(wǎng)帶電部分的距離不得少于2m；b距接觸網(wǎng)帶電部分5m范圍內(nèi)的金屬結(jié)構(gòu)如信號(hào)機(jī)構(gòu)、梯子、安全柵網(wǎng)以及繼電器箱箱體、轉(zhuǎn)轍握柄等均須接地。c同一設(shè)備接地時(shí)，嚴(yán)禁既接向牽引軌條或扼流變壓器中點(diǎn)，又接向?qū)Ｓ玫鼐€。

2 對(duì)各類信號(hào)設(shè)備的具體安全要求

1、對(duì)信號(hào)（裝置或顯示）的安全要求：①對(duì)信號(hào)的基本要求是顯示明確，有足夠的顯示距離，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)能給出最大限制的顯示，保證行車安全。②信號(hào)機(jī)（含表示器，下同）的顯示方向，應(yīng)使接近的列車或車列容易辯認(rèn)信號(hào)顯示，并不致被誤認(rèn)為鄰線的信號(hào)機(jī)。 信號(hào)機(jī)的顯示，均應(yīng)使其達(dá)到最遠(yuǎn)。曲線上的信號(hào)機(jī)，應(yīng)使接近的列車能盡量不間斷地看到它的顯示。③各種信號(hào)機(jī)及表示器的顯示距離，在正常情況下應(yīng)符合下列規(guī)定：a.進(jìn)站、通過、遮斷、防護(hù)信號(hào)機(jī)，不得少于100m；b.出站、進(jìn)路、預(yù)告、駝峰、駝峰輔助信號(hào)機(jī)，不得少于400m；c.調(diào)車、矮型出站、復(fù)示信號(hào)機(jī)，容許、引導(dǎo)信號(hào)機(jī)及各種表示器，不得少于200m；在地形、地物影響視線的地方，進(jìn)站、通過、預(yù)告、遮斷、防護(hù)信號(hào)機(jī)的顯示距離，最少不得少于200m。④各種信號(hào)機(jī)開放后，均應(yīng)按《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定的條件，在列車或車列運(yùn)行的適當(dāng)時(shí)期及時(shí)關(guān)閉，若恢復(fù)定位狀態(tài)。⑤進(jìn)站、出站、進(jìn)路、通過和防護(hù)信號(hào)機(jī)的燈光熄滅、顯示不明或顯示不正確時(shí)，均應(yīng)視為停車信號(hào)。⑥色燈信號(hào)機(jī)的機(jī)構(gòu)及燈光配列形式，應(yīng)符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。以兩個(gè)基本燈光組成一種信號(hào)顯示時(shí)，應(yīng)在一條垂直線上，并應(yīng)有一定的間隔。由兩個(gè)同色燈光組成的一種信號(hào)顯示時(shí)，其顏色一致。⑦同一機(jī)柱上有幾塊臂板時(shí)，各臂板的顯示方向應(yīng)一致，動(dòng)作角度互相偏差不得超過5°。在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，主臂板和通過臂板應(yīng)水平，上下誤差均不得超過2°角。開放信號(hào)時(shí)，臂板開放角度為40～70°。

2、對(duì)聯(lián)鎖設(shè)備的安全要求：為保證站內(nèi)的列車運(yùn)行、調(diào)車作業(yè)安全，站內(nèi)正線、到發(fā)線上的道岔，及聯(lián)鎖區(qū)范圍內(nèi)的道岔，均須與有關(guān)信號(hào)機(jī)聯(lián)鎖。區(qū)間內(nèi)正線上的道岔，也必須與有關(guān)信號(hào)機(jī)或閉塞設(shè)備聯(lián)鎖。①各種聯(lián)鎖設(shè)備均須滿足下列安全、要求：a.當(dāng)進(jìn)路上的道岔開通位置不正確、或敵對(duì)信號(hào)機(jī)未關(guān)閉時(shí)，防護(hù)該進(jìn)路的信號(hào)機(jī)不能開放；信號(hào)機(jī)開放后，該進(jìn)路上的有關(guān)道岔不能扳動(dòng)，其敵對(duì)信號(hào)機(jī)不能開放。b.正線上的出站信號(hào)機(jī)未開放時(shí)，進(jìn)站信號(hào)機(jī)不能開放為通過信號(hào)；主體信號(hào)機(jī)未開放時(shí)，其預(yù)告信號(hào)機(jī)不能開放；色燈復(fù)示信號(hào)機(jī)應(yīng)保證不間斷地檢查主體信號(hào)機(jī)的開放條件。c.裝有轉(zhuǎn)換鎖閉器、電動(dòng)或電空轉(zhuǎn)轍機(jī)的道岔，當(dāng)?shù)谝贿B接桿處的尖軌與基本軌間有4mm及其以上間隙時(shí)，不能鎖閉或開放信號(hào)機(jī)。②電氣集中聯(lián)鎖設(shè)備還應(yīng)保證下列要求：a.當(dāng)機(jī)車車輛通過道岔時(shí)，該道岔不能轉(zhuǎn)換。b.向有車占用的線路排列列車進(jìn)路時(shí)，有關(guān)信號(hào)機(jī)不能開放。c.能監(jiān)督道岔是否被擠，并能在擠岔的同時(shí)，使防護(hù)該進(jìn)路的信號(hào)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉。d.在控制臺(tái)上應(yīng)能監(jiān)督線路和道岔區(qū)段是否占用、進(jìn)路的開通與鎖閉狀態(tài)，復(fù)示有關(guān)信號(hào)機(jī)的顯示等。③電鎖器聯(lián)鎖設(shè)備應(yīng)保證：車站值班員能控制與監(jiān)督接、發(fā)車進(jìn)路的排列、信號(hào)機(jī)的開放與關(guān)閉等。

3 對(duì)閉塞設(shè)備的安全要求

①區(qū)間內(nèi)正線上的道岔必須與閉塞設(shè)備聯(lián)鎖。當(dāng)區(qū)間道岔未開通正線時(shí)，兩端站不得開放有關(guān)信號(hào)機(jī)。②當(dāng)列車或后部補(bǔ)機(jī)需由區(qū)間返回原發(fā)車站時(shí)，自動(dòng)閉塞或半自動(dòng)閉塞應(yīng)設(shè)鑰匙路簽。在鑰匙路簽未放入原設(shè)備以前，摻有鑰匙路簽的列車或后部補(bǔ)機(jī)占用的區(qū)間，不得解除閉塞，出站信號(hào)機(jī)不得開放。③自動(dòng)閉塞設(shè)備應(yīng)保證：當(dāng)閉塞分區(qū)被占用或軌道電路失效時(shí)，防護(hù)該分區(qū)的信號(hào)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉；當(dāng)進(jìn)站及通過信號(hào)機(jī)紅燈滅燈時(shí)，其前一個(gè)信號(hào)機(jī)應(yīng)自動(dòng)顯示紅燈；當(dāng)閉塞設(shè)備中任何元件或部件發(fā)生故障時(shí)，不得出現(xiàn)信號(hào)的升級(jí)顯示；在站內(nèi)控制臺(tái)上應(yīng)有相應(yīng)的區(qū)間情況的表示。

④繼電半自動(dòng)閉塞設(shè)備應(yīng)滿足下列要求：①出站（或通過）信號(hào)機(jī)開放的條件是，單線區(qū)間在得到對(duì)方站的同意接車信號(hào)后，雙線區(qū)間在得到對(duì)方站的列車到達(dá)信號(hào)后。②電鎖器聯(lián)鎖的車站，操縱發(fā)車手柄（或按鈕）后，電氣集中聯(lián)鎖的車站，出站信號(hào)機(jī)開放后，均不能按正常辦法取消閉塞。③列車從發(fā)車站進(jìn)入?yún)^(qū)間后，出站信號(hào)機(jī)應(yīng)自動(dòng)關(guān)閉，并使雙方站閉塞機(jī)處于閉塞狀態(tài)，在列車到達(dá)接車站以前不能解除，有關(guān)出站信號(hào)機(jī)，不能開放。

4 基于ARM9的通用鐵路信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)的研究

一種基于ARM9的通用鐵路信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)，用以幫助工作人員發(fā)現(xiàn)和分析診斷故障。整個(gè)系統(tǒng)分為兩大部分，即基于單片機(jī)的前端采集部分和基于ARM9的主板部分，兩部分之間通過雙口RAM進(jìn)行雙機(jī)通信。前端采集部分選用SST公司的89E58RD單片機(jī)做主控制器，主要完成信號(hào)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。主板部分采用三星公司ARM9系列的S3C2440A處理器作為核心處理器，并采用Linux操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)雙口RAM數(shù)據(jù)讀取、處理、顯示、存儲(chǔ)、傳輸和前端采集路數(shù)控制及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)二次處理分析等功能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)通用鐵路信號(hào)量的多路采集、處理顯示、帶時(shí)間信息的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、組成柔性多點(diǎn)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)和對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單二次分析處理等功能。本文在對(duì)系統(tǒng)采集量、功能要求、關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析基礎(chǔ)上，給出了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案。對(duì)于基于單片機(jī)的前端采集部分，設(shè)計(jì)了采集板硬件電路，并給出了相應(yīng)信號(hào)采集和存儲(chǔ)等軟件程序。對(duì)于ARM9主板部分，設(shè)計(jì)了主板硬件電路，在此基礎(chǔ)上建立軟件開發(fā)環(huán)境，移植Bootloader和Linux操作系統(tǒng)，然后設(shè)計(jì)了雙口RAM驅(qū)動(dòng)程序和相應(yīng)應(yīng)用程序，并進(jìn)行基于QT的用戶圖形界面設(shè)計(jì)。

本文實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩路牽引電流的測(cè)試、存儲(chǔ)和對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的片上二次處理分析，滿足基本功能要求，證實(shí)了系統(tǒng)可行性。為了完善系統(tǒng)對(duì)測(cè)試信號(hào)的分析能力，本文又采用了基于最小二乘法的曲線擬合對(duì)系統(tǒng)存儲(chǔ)的帶時(shí)間信息的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了后期處理分析，得出了測(cè)試信號(hào)的基本規(guī)律，完善了系統(tǒng)功能。最后對(duì)本文所研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了總結(jié)并指出系統(tǒng)的不足和改進(jìn)方法。