CN1068079A - 单线铁路微机计轴闭塞设备 - Google Patents

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CN1068079A CN 92104584 CN92104584A CN1068079A CN 1068079 A CN1068079 A CN 1068079A CN 92104584 CN92104584 CN 92104584 CN 92104584 A CN92104584 A CN 92104584A CN 1068079 A CN1068079 A CN 1068079A
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刘戈
杨殿友
李荣贵
王跃
陈晓光
吴孝增
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Abstract

一种单线铁路微机计轴闭塞设备，是确保列车区 间行车安全的铁路信号设备。现有单线铁路多采用 64D型继电半自动闭塞，其严重缺点是不能进行区 间检查，本闭塞机采用由主计算机、辅计算机和通信 计算机组成的计轴微计算机，对传感器采集的列车轴 信息进行记数和核对。并与邻站进行信息传递。设 置发车继电器和闭塞继电器，与车站联锁设备中的出 发信号控制电路相联系。操纵台包括控制部分和表 示部分，本闭塞设备，设备简单，技术先进，安全度高， 能适用于各种牵引区段。

Description

本发明适用于铁路单线各种牵引区段，尤其适用于电气化区段，属于确保列车区间行车安全的铁路信号设备范畴。
铁路区间闭塞设备，主要功能是保证在区间内的行车安全，作为单线区间闭塞设备其主要作用是保证在同一时间，同一区间内只允许有一列车行驶。现有我国铁路单线区段大部分区间闭塞设备是采用64D型半自动闭塞，这种闭塞设备主要是依靠大量继电器的逻辑电路来输闭塞和反映列车的出发与到达。其严重缺点之处在于不能进行区间检查，列车是否完整到达接车站要靠车站值班员人工确认，另外若值班员错误办理还会造成同一个区间同时开出两列车的危险。这些不安全因素，给铁路运输安全带来极大危胁。
本发明就是为克服上述缺点，针对我国国情研制的一种新型闭塞设备。本发明采用微机计轴方式，确认列车车辆站间出发与到达的一致性，从而自动检查列车的完整，保证行车安全。本发明是这样实现的：其主要由三部分组成，第一部分是计轴微型计算机，其作用是自动进行区间检查。其工作原理是利用安装在车站进站信号机附近钢轨上的两个电磁传感器采集列车的轴信息，通过信号电缆传入室内，经信号处理后，输入微型计算机。该机采用单片机组，设三个计算机板，即主计算机（以下简称主机）、辅计算机（以下简称辅机）、通信计算机（以下简称通机）。主、辅机共同记数并核对，确保记数准确。通机负责相邻站间的信息传递。三机硬件相同。列车出清发车站传感器所在位置后，发车站的主机将轴数信息传给接车站。列车到达接车站传感器处，传感器将轴数信息传给室内主机和辅机，双机进行记数校对，确认双方站轴数相等后，主机向发车站发送复原信息，并使本站设备复原。
第二部分是继电器及驱动电路，其作用是将计轴闭塞与车站联锁设备相结合及提高本身的可靠性。根据技术要求，需设置两个继电器：一是闭塞继电器（BSJ），二是发车继电器（FJ）。BSJ作为监督区间是否占用的执行部件，从硬件方面保证了区间状态监督的可靠性和准确性。在办理闭塞时，接车站同意后，接车站的BSJ随之落下，这样也就首先用继电器保证接车站不会变成发车站。发车继电器（FJ）作为发车站的标志，它的吸起和BSJ吸起共同构成发车条件，完成与站内联锁设备的结合。发车站在列车进入区间后BSJ即落下，这保证了每办理一次闭塞，只允许发一次车。这样BSJ和FJ的各种状态配合，从硬件上把计轴闭塞的主要状态区分开来，并保证不会发生错误，用硬件保证计轴闭塞使用安全和故障导向安全，保证了计轴闭塞使用的可靠性，还做到和计轴器的兼容。
第三部分是控制和表示电路，置于操纵台内。根据我国国情本闭塞机采用与64D型半自动闭塞相同的办理和取消闭塞的方法。操纵部分设置有闭塞按钮、人工取消按钮、故障复原按钮和计数器，表示部分设置接车表示灯，发车表示灯、请求表示灯和区间占用表示灯。
考虑到计算机的可靠性和故障导向安全，本闭塞设备采取了如下措施，在设计上加强对计算机的隔离和屏蔽;计算机的输入输出全部采用动态传输;区间信息传输采用循环拾检和多次识别等方式;采用硬件冗余方法，如用两套微机和两套传感器共同处理信息;程序中经常检查继电器状态及计算机进行自诊，及时发现设备异常并使之导向安全;传感接收轴信息的采集，使用鉴相技术和传感器重迭区判定轴信息的方法，提高计轴的准确和抗干扰能力。
为尽量减少设备故障所影响的时间和范围，使故障软化，需人和机器共同配合解决实际生产运营中出现的各种问题。本闭塞设备基于这种考虑，故障按钮的设置采用不能单独使闭塞设备直接复原的方式。如果闭塞设备发生停电又恢复、通信故障、继电器状态不正常、溜车、错计轴数等情况时，值班员可按下故障按钮，此时本闭塞设备只是计轴部分工作，值班员在确认区间空闲后，可用路票发车一次，机器检查列车完整到达对方站后，机器确认区间空闲，本闭塞设备自动复原可以继续使用。这样就实现了人机配合去解决设备短时间故障而又无电务人员维修的问题，从而缩小了产生故障影响的时间和范围，保证设备使用安全。本闭塞设备还有一种故障复原方式为，值班员确认区间空闲后，按下故障按钮，同时电务人员确认设备正常工作时，按下闭塞设备的复位按钮，设备方可无条件复原。
本发明有以下优点：设备简单，每端上设两个安全型继电器，与微机计轴器兼容，而且与站内联锁设备结合简单。能自动监督区间空闲与占用状态。使用方便、效率高。结构简单占用空间小，节省工程造价。设备可靠性和抗干扰能力强，能够使故障软化，故障导向安全，适用性强，适用于各种牵引区段。
下面结合附图和实施例对本闭塞设备做进一步说明。
图1是本发明的外观图;
图2是本发明的操纵台外观图;
图3是本发明的总体框图;
图4是主计算机电路图;
图5是辅计算机电路图;
图6是通信计算机电路图;
图7是微计算机的接口电路图;
图8是本发明的驱动电路和继电器及表示灯电路图;
图9是接发车表示灯电路图;
图10是与车站联锁电路相联系的两组接点条件图。
图1所示的外观图，其中1为主、辅计算机，2为通信计算机，3为隔离板，4为接口电路板，5为驱动电路板，6为传感器接收板，7为传感器发送板，8为电源，9为打印电源。
图2所示的操纵台，其中1为闭塞按钮BSA，2为请求表示灯QOD，3为区间占用表示灯QZD，4为显示器，5为发车表示灯FBD，6为接车表示灯JBD，7为人工取消按钮RQA，8为故障按钮GA，9为扬声器，10为计数器。
图4所示的主机电路图中，U1为微处理器CPU，采用MCS8031，主要完成信息处理和寄存与控制;U2为地址线和数据线低8位的锁定片，采用74LS373;U3为存贮器ROM，采用EPROM2764，是软件程序贮存器;U4、U5、U6为I/O接口扩展芯片，U4采用5G8255;U5和U6采用5G8155，内部有一定时器及RAM贮存器;U8、U9、U12及所属电阻R1～4，电容C5、6组成硬件复位电路;U7为CPU选片用译码器，采用74LS138。
图5所示的辅机电路图中，其主要组成部分与主机相同。其中U26、U28、U29、U30、U31、U27的功能分别与图4主机中的U1、U2、U3、U5、U6、U7相同，只是无U4接口扩展芯片和U8、U9和U12等组成的复位电路。
图6所示的通机电路图中，其组成更为简单，只包括U23微处理器、U24存贮器和U25I/O接口扩展芯片。另外U23的P3.6和P3.7端子与通道电路相连接，对其输出信号进行整形和放大，使送到外闭塞线上的信号为方波，便于对方站接收。
图7所示的微计算机的接口电路，主要作用是将计算机与继电器和操纵控制部分衔接起来。其中U14为产生5KHZ的交流信号源，芯片采用CC4060，供BSA、RQA、BSJ、FJ等测试用，U18和U19为光电隔离器，采用TLP-521-4;U13为反相器，采用MC1413;U15也为反相器，采用74LS04;U17为控制扬声器的与门器;采用芯片CC4011，平时交流信号由U14送至U17的5，当计算机输入端
Figure 921045840_IMG2
电位变化，使U17的6为0，与门打开，通过BG2放大，驱动扬声器呜响，提示值班员列车的请求闭塞和运行状态。当以下情况时，扬声器呜响，1、请求闭塞时，接车站呜响;2、列车到发车站传感器处时，发车站呜响;3、车到接车站传感器处时，接车站呜响;4、复原时，双方站均呜响;5、故障和溜车时，所在站呜响。
本发明驱动电路共四套，如图8所示，电路结构相同，只是输入和输出端各异。其中输入端为
Figure 921045840_IMG3
，输出端为①②的，驱动闭塞继电器;输入端为
Figure 921045840_IMG4
的输出端为③④的，驱动发车继电器FJ;输入端为
Figure 921045840_IMG5
，输出端为⑤、⑥的，驱动请求闭塞表示灯QQD;输入端为 ，输出端为⑦、⑧的，驱动区间占用表示灯QZD。驱动电路的主要作用是将来自微机的信号放大，以便驱动相应继电器励磁或点亮表示灯。其原理如下：主机传来的交流信号由输入端输入，经反相器U21反相和U22光电隔离器隔离，其输出端的交流信号经晶体三极管BG3，电阻R34～36，电容C27～30和变压器B2组成的放大器放大后，再经全波整流在其输出端给出一个直流电压，用来驱动继电器和表示灯，完成主机动态控制的目的。
图9所示的接发车表示灯电路中，用FJ和BSJ的接点条件来控制。当发车继电器FJ吸起时，则发车表示灯FBD点亮;当FJ落下，闭塞继电器BSJ也落下时，则接车表示灯点亮。
图10所示的发车继电器FJ和闭塞继电器BSJ的接点条件，与车站联锁电路中出发信号控制电路相联系。当FJ和BSJ均吸起时，出发信号机方可开放。FJ和BSJ采用安全型信号继电器JWXC-1000或JPXC-1700型。
图1至10是本发明的一个实施例，现以办理一次发车和接车为例，详细说明如下：
甲站为发车站，乙站为接车站。
甲站值班员欲向乙站发车，先按下闭塞按钮（BSA），接口电路（图5）中的集成电路U14产生5KHZ的交流信号经U13-BG1-BSA-U13（3.14）-U19-U15送至计算机主机（图4A），主机识别后，通过串行通信口（P3.0、P3.1）通知通机，通机向对方站发出请求信息，主机还使接口扩展芯片U6（图4
Figure 921045840_IMG7
）发生交流信号，通过驱动电路（图8 ）点亮请求表示灯。
乙站通机收到甲站请求信息后，通过串行口（P3.0、P3.1）通知主机;主机收到请求信息后，使请求灯点亮（原理同前），并使扬声器控制端（图4的U4
Figure 921045840_IMG9
）电位变化，通过接口电路（图7）的U16-U19-U17-BG2使扬声器呜响，提醒车站值班员注意。
乙站同意接车，值班员按下BSA，主机收到同意的信息（原理同前）后，通过通机向甲站发送同意接车信息，并使U5定时器停止发频（图4
Figure 921045840_IMG10
）。使驱动电路（图6
Figure 921045840_IMG11
）无输出电压，BSJ落下。显示器显示接车符号（图4U5），使接车表示灯JBD点亮（见图9）。
甲站收到乙站同意接车信息后，主机发频（图4U6 ），通过驱动电路（图6
Figure 921045840_IMG13
）使发车继电器（FJ）吸起。并使显示器显示发车符号（
Figure 921045840_IMG14
）和发车表示灯点亮。由于此时FJ和BSJ均吸起，甲站发车信号机开放闭塞条件具备，可以办理发车。
列车出发进入甲站传感器地点后，传感器将轴信号通过电缆传入室内，经过信息处理送给主机和辅机，双机共同计数、核对。同时主机将列车出发信息传给乙站。显示器显示区间占用符号（曰曰），辅机发频（图4 ）通过驱动电路（图8 ）点亮区间占用表示灯QZD，扬声器同时呜响。
乙站收到甲站传来的通知出发信息，显示器显示区间占用符号（曰曰），点亮区间占用表示灯QZD，扬声器同时呜响。
列车出清甲站传感器处后，甲站将轴数传给乙站。其电路动作过程如下：主机通过串行口（图4U1P3.0P3.1）将轴数信息信号传给通机，通机经通道电路将接收信号整形和放大，送到外线传给乙站（见图6，U23P3.6P3.7）。
乙站收到甲站的列车轴信息，由闭塞外线经通道电路整形传给通机，再经串行口传给主机。
当甲、乙站轴数相等后，乙站主机电路的U5（见图4）定时器发出交流信号至
Figure 921045840_IMG17
端，传给驱动电路（见图8 ），其输出端产生直流电压驱动闭塞继电器BSJ励磁，使乙站闭塞机复原。同时，乙站主机还向通机传送复原信号，经通机的通道电路和闭塞外线向甲站发送复原信息。
甲站闭塞外线和通机通道电路收到复原信息，通机经串行口再传给主机。主机同样使U5发出交流信号，经驱动电路，使甲站BSJ励磁。同时主机使U6定时器（图4
Figure 921045840_IMG19
端）无交流输出，则使驱动电路图8
Figure 921045840_IMG20
端无交流信号，从而导致发车继电器FJ失磁落下。至此甲站闭塞机也复原。
在办理闭塞后，发车站未发车前，可以取消闭塞。此时值班员按下人工取消按钮RQA，辅机（图5 处）输出一交流信号，传给主机（图4
Figure 921045840_IMG22
），主机U6的TOUT端 停止发频，使驱动电路图6
Figure 921045840_IMG24
端无交流信号，则使发车继电器FJ失磁落下，发车站闭塞机复原。与此同时，主机通过串行口通知通机，通机向接车站发送复原信息，接车站的通机收到复原信息，传给主机，主机图4
Figure 921045840_IMG25
端发频，驱动电路图8 端得到交流信号，经放大驱动闭塞继电器BSJ励磁，使接车站闭塞机复原。至此接发车站闭塞机均复原。
当发生外线故障、机器故障或停电又来电时，值班员可按下故障按钮GA，此时设备降低功能，进入记数状态，但仍可监督区间。值班员可确认区间空闲后，用路票发一次车，当列车完整到达接车站后，闭塞机即可复原。其电路动作过程如下：值班员按下故障按钮GA，图7
Figure 921045840_IMG27
端有交流信号输出，传入主机图4U6
Figure 921045840_IMG28
端。主机收到信号后，程序即进入记数状态，对传来的轴信息进行记数和对数。列车出清区间后，双方闭塞机核对轴数后，闭塞机即复原，可继续使用。

Claims (3)

1、一种适用于铁路单线各种牵引区段，尤其适用于电气化牵引区段的单线铁路微机计轴闭塞设备，其特征在于：
(1)、由主计算机、辅计算机和通信计算机及接口电路组成的计轴微计算机，通信计算机经通道电路与外闭塞线相连接，传感器经信号电缆把列车轴信息传入主计算机和辅计算机，主、辅计算机经微处理器的串行口分别与通信计算机相连接，并通过接口电路与控制和表示部分相连接；
(2)、由主、辅计算机的不同输出端子与四套结构相同的驱动电路相连接，驱动电路的输出分别控制发车继电器FJ，闭塞继电器BSJ，请求表示灯QQD和区间占用表示灯QZD；
(3)、由发车继电器FJ和闭塞继电器的接点条件控制出发信号机的开放条件，并控制接车表示灯JBD和发车表示灯FBD；
(4)、由控制部分和表示部分组成的操纵台，控制部分包括：闭塞按钮BSA、人工取消按钮RQA、故障按钮GA，表示部分包括：请求表示灯QQD、区间占用表示灯QZD、发车表示灯FBD、接车表示灯JBD、显示器、记数器和扬声器；
(5)、故障按钮的设置采用不能单独使本闭塞设备直接复原的方式，如果闭塞设备发生停电又恢复、通信故障、继电器状态不正常、溜车、错计轴等情况时，值班员可按下故障按钮，此时本闭塞设备只是计轴部分工作，值班员确认区间空闲后，可用路票发车一次，机器检查列车完整到达对方站后，机器确认区间空闲，本闭塞设备自动复原可以继续使用。
2、根据权利要求1所述的闭塞设备，其特征在于计轴微计算机的主计算机、辅计算机和通信计算机中的微处理器U1、U26和U23采用MCS8031，存贮器U3、U29和U24采用EPROM2764，接口扩展芯片U4采用5G8255，U5、U6、U30、U31和U25采用5G8155，选片用译码器U7、U27采用74LS138，锁定用芯片U2、U28采用74LS373，接口电路中交流信号源U14采用CC4060，光电隔离器U18、U19采用TLP521-4，反相器U13采用MC1413，反相器U15采用74LS04，与门控制器U17采用CC4011，
3、根据权利要求1所述的闭塞机，其特征在于驱动电路是由U21反相器和U22光电隔离器将主、辅计算机传来的交流信号输入给由晶体三极管BG3、电阻R34～36、电容C27～30和变压器B2组成的放大器，放大器的输出经全波整流器再分别与相应的继电器或表示灯相连接。
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