CN100554026C - 铁路电力机车自动过分相方法 - Google Patents
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Abstract
铁路电力机车自动过分相方法，它涉及的是铁路电力机车过分相的技术领域。它是为了解决现有机车人工手动过分相区时存在机车大幅降速、过分相过程没有技术设备保障、容易出现操作事故、咽喉区段运行时间过长的问题。它的存储器(1)、GPS模块(2)、机车数据过滤模块(3)、人机交互模块(4)、PLC电路(6)的数据端都分别连接微处理器(5)的数据端上。它的方法步骤为：系统通电初始化；接收机车数据信息及GPS模块(2)的数据，置标志位L，判断机车距过分相点的距离，根据机车速度执行过分相操作，并语音提示。本发明通过车载LKJ2000型监控设备和GPS进行机车定位，提高了电力机车自动过分相系统的可靠性。它还具有过分相区时机车降速小、推广应用方便的优点。
Description
技术领域
本发明涉及的是电力机车过分相的技术领域。
背景技术
在我国铁道电气化牵引区段，牵引供电网采用单相工频交流供电方式。为使电力系统三相负荷平衡和提高电网利用率，要求电气化铁路接触网分段分相供电，为防止相间短路，各相间用空气或绝缘物分割，称为电分相。国内接触网上每隔20km-30km就有一个长约30m的电分相区。传统的电力机车过分相技术是车上手动切换，即电力机车通过分相区时，司机必须按照线路上设置的断合标志牌进行操作。接近分相区时，先将机车调速手轮回零，也称降流过程，再断开主断路器等器件，通过分相区后，再以相反的顺序操作。这样受电弓是在无电流情况下进出分相区的，从而保证了受电弓和接触网的寿命。但这种手动操作通过分相区的方法主要问题是：一方面影响了行车速度，另一方面增加了司机劳动强度，行车安全完全依赖于机车司机的注意力和技术水平，没有技术设备保障，对行车安全极为不利。对高坡重载区段，手动过分相会引起机车大幅降速，延长咽喉区段的运行时间，降低线路运送能力。因此，传统的手动切换方式已无法适应我国电气化铁路的发展，尤其无法满足提速和高速电气化铁路发展的需要。所以必须考虑机车自动过分相方案，及早取消司机的手动过分相操作。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有机车人工手动过分相区时存在机车大幅降速、行车安全没有技术设备保障、行车过程容易出现操作事故、铁路咽喉区段运行时间过长的问题。为了满足列车提速和高速电气化铁路发展的需要，提出了一种铁路电力机车自动过分相方法。
用于实现本发明所述方法的电力机车自动过分相装置由存储器1、GPS模块2、机车数据过滤模块3、人机交互模块4、微处理器5、PLC电路6、级位控制电路7、过分相操控模块8、过分相状态监测电路9组成；存储器1的数据地址控制输出输入端连接微处理器5的数据地址控制输出输入端，GPS模块2的数据输出端连接微处理器5的GPS数据输入端，机车数据过滤模块3的数据输入端连接车载LKJ2000型监控设备13的机车公里标速度信息数据输出端，机车数据过滤模块3的数据输出端连接微处理器5的机车公里标速度信息数据输入端，人机交互模块4的控制数据输出输入端连接微处理器5的人机交互控制数据输出输入端，微处理器5的数据控制输出输入总线端连接PLC电路6的数据控制输出输入总线，PLC电路6的级位控制信号输出输入端连接级位控制电路7的信号输出输入端，级位控制电路7的控制输出端连接电力机车级位控制电路10的控制信号输入端，PLC电路6的过分相控制信号输出端连接过分相操控模块8的信号输入端，过分相操控模块8的控制信号输出端连接电力机车过分相执行电路11的控制信号输入端，PLC电路6的过分相状态信号输入端连接过分相状态监测电路9的信号输出端，过分相状态监测电路9的信号输入端连接电力机车过分相相关电路12的输出端。
电力机车自动过分相方法的步骤为：
步骤一：系统通电初始化；
步骤二：微处理器5判断是否收到机车信息数据；判断结果为是，则运行步骤三；判断结果为否，则跳转运行步骤十一；
步骤三：微处理器5判断接收到的数据是通讯状态自检信息数据、机车公里标速度信息数据还是手动自动状态询问数据；判断结果为通讯状态自检信息数据，则回复广播帧信息再跳转运行步骤十一；判断结果为机车公里标速度信息数据，则运行步骤四；判断结果为手动自动状态询问数据，则回复手动自动状态信息再跳转运行步骤十一；
步骤四：微处理器5根据信号机编号的更新情况判断数据是否可用；判断结果为是，则置位可用标志位L，更新公里标再运行步骤五；判断结果为否，则清零可用标志位L再运行步骤五；
步骤五：微处理器5通过机车数据过滤模块3判断是否按下开车键；判断结果为是，则通过人机交互模块4语音提示按键操作并初始化下个过分相过程再跳转运行步骤十一；判断结果为否，则运行步骤六；
步骤六：微处理器5与PLC电路6共享实时公里标速度信息，计算机车位置与分相点相对距离；
步骤七：微处理器5判断J是否小于v×15秒，J为机车距过分相点的距离，v为机车速度；判断结果为是，则微处理器5向PLC电路6发送数据，同时控制人机交互模块4进行进入分相区语音提示，再运行步骤八；判断结果为否，则直接运行步骤八；
步骤八：微处理器5判断J是否小于v×7秒，J为机车距过分相点的距离，v为机车速度；判断结果为是，则向PLC电路6发送数据，控制人机交互模块4进行开始过分相语音提示，再运行步骤九；判断结果为否，则直接运行步骤九；
步骤九：微处理器5判断J是否小于v×5秒，J为机车距过分相点的距离，v为机车速度；判断结果为是，则向PLC电路6发送数据，PLC电路6收到数据后通过级位控制电路7、过分相操控模块8、电力机车过分相执行电路11、电力机车过分相相关电路12完成机车过分相过程中电器元件的通断操控并置位标志位，再运行步骤十；判断结果为否，则直接运行步骤十；
步骤十：微处理器5判断J是否小于v×3秒，J为机车距过分相点的距离，v为机车速度；判断结果为是，则向PLC电路6发送数据，PLC电路6收到数据后通过级位控制电路7、过分相操控模块8、电力机车过分相执行电路11、电力机车过分相相关电路12进行机车过分相过程相关电气线路的状态检测并置位标志位，再运行步骤十一；判断结果为否，则直接运行步骤十一；
步骤十一：微处理器5判断是否读到PLC电路6的数据；判断结果为是，则运行步骤十二；判断结果为否，则跳转运行步骤十三；
步骤十二：PLC电路6操作过程中每完成一个操作就会置位相应标志位，微处理器5读取这些标志位然后进行相应处理；标志位主要分为三个类型：操作状态信息\语音提示、机车位置信息\语音提示、过分相成功或失败信息\语音提示并准备下一次过分相操作；
步骤十三：微处理器5判断PLC电路6运行状态是否改变；判断结果为是，则运行步骤十四；判断结果为否，则跳转运行步骤十五；
步骤十四：在系统运行过程中，PLC电路6带电正常运行，但是当由于其它原因导致PLC电路6掉电时，微处理器5及时检测到掉电状态并进行由自动过分相到手动过分相的状态切换，并进行语音提示；
步骤十五：微处理器5判断是否收到GPS模块2的数据；判断结果为是，则接收GPS模块2的数据并处理，再返回运行步骤二；判断结果为否，则直接返回运行步骤二。
本发明通过车载LKJ2000型监控设备和GPS进行机车定位，提高了电力机车自动过分相系统的可靠性，并且具有过分相区时机车降速小、容易操作、结构简单、推广应用方便的优点。
在机车上安装一台本发明装置，即可完成电力机车自动过分相的功能，避免了像其它自动过分相方式中的铁路线路的改造和施工，大大节约了建设投资费用和运营维护费用，具有很大的应用前景。
附图说明
图1是本发明装置的电路结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的电力机车自动过分相装置由存储器1、GPS模块2、机车数据过滤模块3、人机交互模块4、微处理器5、PLC电路6、级位控制电路7、过分相操控模块8、过分相状态监测电路9组成；
存储器1的数据地址控制输出输入端连接微处理器5的数据地址控制输出输入端，GPS模块2的数据输出端连接微处理器5的GPS数据输入端，机车数据过滤模块3的数据输入端连接车载LKJ2000型监控设备13的机车公里标速度信息数据输出端，机车数据过滤模块3的数据输出端连接微处理器5的机车公里标速度信息数据输入端，人机交互模块4的控制数据输出输入端连接微处理器5的人机交互控制数据输出输入端，微处理器5的数据控制输出输入总线端连接PLC电路6的数据控制输出输入总线，PLC电路6的级位控制信号输出输入端连接级位控制电路7的信号输出输入端，级位控制电路7的控制输出端连接电力机车级位控制电路10的控制信号输入端，PLC电路6的过分相控制信号输出端连接过分相操控模块8的信号输入端，过分相操控模块8的控制信号输出端连接电力机车过分相执行电路11的控制信号输入端，PLC电路6的过分相状态信号输入端连接过分相状态监测电路9的信号输出端，过分相状态监测电路9的信号输入端连接电力机车过分相相关电路12的输出端。
所述存储器1选用的型号为AT24C256，GPS模块2选用的型号为15L；机车数据过滤模块3选用LPC2119微处理器构建，它对机车LKJ2000型监控设备中机车实时信息数据进行筛选，并对筛选出的公里标数据、速度数据、开车键状态数据、信号机编号数据处理后发送给微处理器5，实现机车实时信息的过滤；人机交互模块4选用LPC2119微处理器构建，实现语音、显示、输入控制的功能；微处理器5选用的型号为LPC2119，PLC电路6选用型号为DVP系列可编程序控制器；级位控制电路7选用的型号为OP07和LM3886；过分相操控模块8选用的型号为LY2NJ-24VDC，过分相状态监测电路9选用的型号为LY2NJ-24VDC和OP07。
电力机车自动过分相方法的步骤为：
步骤一：系统通电初始化；
步骤二：微处理器5判断是否收到机车信息数据；判断结果为是，则运行步骤三；判断结果为否，则跳转运行步骤十一；
步骤三：微处理器5判断接收到的数据是通讯状态自检信息数据、机车公里标速度信息数据还是手动自动状态询问数据；判断结果为通讯状态自检信息数据，则回复广播帧信息再跳转运行步骤十一；判断结果为机车公里标速度信息数据，则运行步骤四；判断结果为手动自动状态询问数据，则回复手动自动状态信息再跳转运行步骤十一；
步骤四：微处理器5根据信号机编号的更新情况判断数据是否可用；判断结果为是，则置位可用标志位L，更新公里标再运行步骤五；判断结果为否，则清零可用标志位L再运行步骤五；
步骤五：微处理器5通过机车数据过滤模块3判断是否按下开车键(按下开车键则说明司机对列车进行了操作，相应的公里标数据会出现跳变)；判断结果为是，则通过人机交互模块4语音提示按键操作并初始化下个过分相过程再跳转运行步骤十一；判断结果为否，则运行步骤六；
步骤六：微处理器5与PLC电路6共享实时公里标速度信息，计算机车位置与分相点相对距离；
步骤七：微处理器5判断J是否小于v×15秒，J为机车距过分相点的距离，v为机车速度；判断结果为是，则微处理器5向PLC电路6发送数据，同时控制人机交互模块4进行进入分相区语音提示，再运行步骤八；判断结果为否，则直接运行步骤八；
步骤八：微处理器5判断J是否小于v×7秒，J为机车距过分相点的距离，v为机车速度；判断结果为是，则向PLC电路6发送数据，控制人机交互模块4进行开始过分相语音提示，再运行步骤九；判断结果为否，则直接运行步骤九；
步骤九：微处理器5判断J是否小于v×5秒，J为机车距过分相点的距离，v为机车速度；判断结果为是，则向PLC电路6发送数据，PLC电路6收到数据后通过级位控制电路7、过分相操控模块8、电力机车过分相执行电路11、电力机车过分相相关电路12完成机车过分相过程中电器元件的通断操控并置位标志位，再运行步骤十；判断结果为否，则直接运行步骤十；
步骤十：微处理器5判断J是否小于v×3秒，J为机车距过分相点的距离，v为机车速度；判断结果为是，则向PLC电路6发送数据，PLC电路6收到数据后通过级位控制电路7、过分相操控模块8、电力机车过分相执行电路11、电力机车过分相相关电路12进行机车过分相过程相关电气线路的状态检测并置位标志位，再运行步骤十一；判断结果为否，则直接运行步骤十一；
步骤十一：微处理器5判断是否读到PLC电路6的数据；判断结果为是，则运行步骤十二；判断结果为否，则跳转运行步骤十三；
步骤十二：PLC电路6操作过程中每完成一个操作就会置位相应标志位，微处理器5读取这些标志位然后进行相应处理；标志位主要分为三个类型：操作状态信息\语音提示、机车位置信息\语音提示、过分相成功或失败信息\语音提示并准备下一次过分相操作；
步骤十三：微处理器5判断PLC电路6运行状态是否改变；判断结果为是，则运行步骤十四；判断结果为否，则跳转运行步骤十五；
步骤十四：在系统运行过程中，PLC电路6带电正常运行，但是当由于其它原因导致PLC电路6掉电时，微处理器5及时检测到掉电状态并进行由自动过分相到手动过分相的状态切换，并进行语音提示；
步骤十五：微处理器5判断是否收到GPS模块2的数据；判断结果为是，则接收GPS模块2的数据并处理，再返回运行步骤二；判断结果为否，则直接返回运行步骤二。
所述GPS模块2的内部控制运行方法步骤为：
步骤1：模块加电启动工作；
步骤2：取得机车当前经纬度信息和GPS输出的速度信息，设定这些信息对应铁路线上某位置C点的信息；
步骤3：查询经纬度-公里标对照表，根据C点的位置选取对照表里相邻两位置点的公里标数据，设定这两个数据对应线路上A点和B点；
步骤4：计算A、B、C三点相互距离，分别表示为Dab、Dac、Dbc；
步骤5：判断Dab、Dac、Dbc的值是否满足Dac＜Dab且Dbc＜Dab；判断结果为是，则确定线路上C点位于A点和B点之间，再运行步骤6；判断结果为否，则跳转运行步骤12；
步骤6：判断Dbc的值是否小于35米；判断结果为是，则运行步骤7；判断结果为否，则跳转运行步骤9；
步骤7：用B点对应的公里标作为当前公里标；
步骤8：根据列车速度信息对步骤7中引入的误差进行校正；
步骤9：判断Dac的值是否小于35米；判断结果为是，则运行步骤10；判断结果为否，则跳转运行步骤11；
步骤10：用A点对应的公里标作为当前公里标；
步骤11：根据列车速度信息对步骤10中引入的误差进行校正；
步骤12：判断C点是否在B点之后；判断结果为是，则运行步骤13；判断结果为否，则跳转运行步骤2；
步骤13：用当前的B点数据信息作为新的A点信息，用B点的下一个点的数据信息作为新的B点信息，再跳转运行步骤4。
Claims (1)
1、铁路电力机车自动过分相方法，所述方法通过下述装置实现，所述装置由存储器(1)、GPS模块(2)、机车数据过滤模块(3)、人机交互模块(4)、微处理器(5)、PLC电路(6)、级位控制电路(7)、过分相操控模块(8)、过分相状态监测电路(9)组成；存储器(1)的数据地址控制输出输入端连接微处理器(5)的数据地址控制输出输入端，GPS模块(2)的数据输出端连接微处理器(5)的GPS数据输入端，机车数据过滤模块(3)的数据输入端连接车载LKJ2000型监控设备(13)的机车公里标速度信息数据输出端，机车数据过滤模块(3)的数据输出端连接微处理器(5)的机车公里标速度信息数据输入端，人机交互模块(4)的控制数据输出输入端连接微处理器(5)的人机互交控制数据输出输入端，微处理器(5)的数据控制输出输入总线端连接PLC电路(6)的数据控制输出输入总线，PLC电路(6)的级位控制信号输出输入端连接级位控制电路(7)的信号输出输入端，级位控制电路(7)的控制输出端连接电力机车级位控制电路(10)的控制信号输入端，PLC电路(6)的过分相控制信号输出端连接过分相操控模块(8)的信号输入端，过分相操控模块(8)的控制信号输出端连接电力机车过分相执行电路(11)的控制信号输入端，PLC电路(6)的过分相状态信号输入端连接过分相状态监测电路(9)的信号输出端，过分相状态监测电路(9)的信号输入端连接电力机车过分相相关电路(12)的输出端；其特征在于该方法的步骤为：
步骤一：系统通电初始化；
步骤二：微处理器(5)判断是否收到机车信息数据；判断结果为是，则运行步骤三；判断结果为否，则跳转运行步骤十一；
步骤三：微处理器(5)判断接收到的数据是通讯状态自检信息数据、机车公里标速度信息数据还是手动自动状态询问数据；判断结果为通讯状态自检信息数据，则回复广播帧信息再跳转运行步骤十一；判断结果为机车公里标速度信息数据，则运行步骤四；判断结果为手动自动状态询问数据，则回复手动自动状态信息再跳转运行步骤十一；
步骤四：微处理器(5)根据信号机编号的更新情况判断数据是否可用；判断结果为是，则置位可用标志位L，更新公里标再运行步骤五；判断结果为否，则清零可用标志位L再运行步骤五；
步骤五：微处理器(5)通过机车数据过滤模块(3)判断是否按下开车键；判断结果为是，则通过人机交互模块(4)语音提示按键操作并初始化下个过分相过程再跳转运行步骤十一；判断结果为否，则运行步骤六；
步骤六：微处理器(5)与PLC电路(6)共享实时公里标速度信息，计算机车位置与分相点相对距离；
步骤七：微处理器(5)判断J是否小于v×15秒，J为机车距过分相点的距离，v为机车速度；判断结果为是，则微处理器(5)向PLC电路(6)发送数据，同时控制人机交互模块(4)进行进入分相区语音提示，再运行步骤八；判断结果为否，则直接运行步骤八；
步骤八：微处理器(5)判断J是否小于v×7秒，J为机车距过分相点的距离，v为机车速度；判断结果为是，则向PLC电路(6)发送数据，控制人机交互模块(4)进行开始过分相语音提示，再运行步骤九；判断结果为否，则直接运行步骤九；
步骤九：微处理器(5)判断J是否小于v×5秒，J为机车距过分相点的距离，v为机车速度；判断结果为是，则向PLC电路(6)发送数据，PLC电路(6)收到数据后通过级位控制电路(7)、过分相操控模块(8)、电力机车过分相执行电路(11)、电力机车过分相相关电路(12)完成机车过分相过程中电器元件的通断操控并置位标志位，再运行步骤十；判断结果为否，则直接运行步骤十；
步骤十：微处理器(5)判断J是否小于v×3秒，J为机车距过分相点的距离，v为机车速度；判断结果为是，则向PLC电路(6)发送数据，PLC电路(6)收到数据后通过级位控制电路(7)、过分相操控模块(8)、电力机车过分相执行电路(11)、电力机车过分相相关电路(12)进行机车过分相过程相关电气线路的状态检测并置位标志位，再运行步骤十一；判断结果为否，则直接运行步骤十一；
步骤十一：微处理器(5)判断是否读到PLC电路(6)的数据；判断结果为是，则运行步骤十二；判断结果为否，则跳转运行步骤十三；
步骤十二：PLC电路(6)操作过程中每完成一个操作就会置位相应标志位，微处理器(5)读取这些标志位然后进行相应处理；标志位主要分为三个类型：操作状态信息\语音提示、机车位置信息\语音提示、过分相成功或失败信息\语音提示并准备下一次过分相操作；
步骤十三：微处理器(5)判断PLC电路(6)运行状态是否改变；判断结果为是，则运行步骤十四；判断结果为否，则跳转运行步骤十五；
步骤十四：在系统运行过程中，PLC电路(6)带电正常运行，但是当由于其它原因导致PLC电路(6)掉电时，微处理器(5)及时检测到掉电状态并进行由自动过分相到手动过分相的状态切换，并进行语音提示；
步骤十五：微处理器(5)判断是否收到GPS模块(2)的数据；判断结果为是，则接收GPS模块(2)的数据并处理，再返回运行步骤二；判断结果为否，则直接返回运行步骤二。
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