CN110501594A - 铁路信号调试智能模拟盘及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了铁路信号调试智能模拟盘控制方法，包括以下步骤：将室外信号模拟设备连接分线盘对应位置；控制下位机对室外信号模拟设备进行状态信息采集，并对室外信号模拟设备进行联动控制；将联动控制信息发送给上位机显示。本发明还公开了铁路信号调试智能模拟盘。本发明让模拟电路自动配置成特定站点的设备，用智能模拟方式替代传统模拟盘来校验室内设备，避免频繁的模拟盘制作，简化施工、节省材料，节约人力，简化操作，通过智能模拟盘不但能准确显示轨道状态、信号机灯位和道岔定反位显示等功能，并实现列车的自动压轨功能。

Description

铁路信号调试智能模拟盘及其控制方法

技术领域

本发明涉及铁路信号技术领域，具体涉及铁路信号调试智能模拟盘及其控制方法。

背景技术

目前国内铁路信号施工还是采用传统的模拟盘制作方式，以三合板或硬纸板做为主要元件的载体。也有单位曾经研制过电路和装置实现了铁路信号专业部分功能，但都不够全面，使用也不够灵活且不具备道岔动作电路部分实验功能和不能实现自动触发压轨功能。

发明内容

本发明针对上述存在的技术问题，提出铁路信号调试智能模拟盘及其控制方法。

本发明采用的技术方案为：

铁路信号调试智能模拟盘控制方法，具体包括以下步骤：

将室外信号模拟设备连接分线盘对应位置；

控制下位机对室外信号模拟设备进行状态信息采集，并对室外信号模拟设备进行联动控制；

将联动控制信息发送给上位机显示。

作为本发明的进一步技术方案为：所述将室外信号模拟设备连接分线盘对应位置；具体包括：

所述室外信号模拟设备包括轨道模拟电路、模拟信号机和模拟转撤机；所述轨道模拟电路接入铁路信号系统移频信息收发设备综合柜输出电缆，模拟信号机连接分线柜出模拟信号机输出电缆，模拟转撤机连接分线柜转撤机输出电缆。

作为本发明的进一步技术方案为：所述控制下位机对室外信号模拟设备进行状态信息采集，并对室外信号模拟设备进行联动控制；具体包括：

下位机在接收到轨道状态信息后进行解析，驱动轨道模拟电路动作，实现模拟行车和分区占用；

并驱动道岔驱动继电器动作使道岔转换方向；

检测状态电路对模拟信号机进行检测并显示模拟信号机的实际灯位。

作为本发明的进一步技术方案为：所述将联动控制信息发送给上位机显示，具体包括：在模拟室外信号设备动作一次后，下位机将采集的轨道状态信息、模拟信号机状态信息以及转辙机模拟状态信息通过无线网络发送给上位机显示。

作为本发明的进一步技术方案为：所述轨道模拟电路采用ZPW-2000A 型移频轨道电路。

本发明还提出铁路信号调试智能模拟盘，包括：

模拟室外信号设备，用于模拟产生真实室外信号；

下位机系统，通过信号机模拟电路、模拟转辙机和模拟轨道电路采集模拟区间的状态信息，并且与上位机进行双向信息通信；

上位机，负责接收下位机系统传送的状态信息并将其进行显示，同时向下位机系统发送列车行驶控制信息。

作为本发明的进一步技术方案为：所述下位机采用Cortex-M3内核的STM32F10X芯片。

作为本发明的进一步技术方案为：所述转辙机模拟电路包括启动电路和表示电路，所述启动电路包括定位启动电路和反位启动电路，所述表示电路设置在第一二极管和第三极管上的电压检测器。

作为本发明的进一步技术方案为：所述定位启动电路采用碳膜电阻、状态检测电路和光电耦合器；碳膜电阻串联在线路上，通过状态检测电路对道岔定位电压和道岔定位电流进行检测，通过定位启动电路通过光电耦合器与状态检测电路隔离。

作为本发明的进一步技术方案为：所述上位机上设置用于实现道岔转换功能的道岔动作继电器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的铁路信号调试智能模拟盘，按实际场站图生成不同的站型文件下发到模拟电路中去，让模拟电路自动配置成特定站点的设备，用智能模拟方式替代传统模拟盘来校验室内设备，避免频繁的模拟盘制作，简化施工、节省材料，节约人力，简化操作。通过智能模拟盘不但能准确显示轨道状态、信号机灯位和道岔定反位显示等功能，并实现列车的自动压轨功能。

附图说明

图1为本发明提出的铁路信号调试智能模拟盘控制方法流程图；

图2为本发明提出的模拟盘调试连接关系图；

图3为本发明提出的铁路信号调试智能模拟盘结构图；

图4为本发明提出的模拟信号机电路图；

图5为本发明提出的转辙机模拟电路图；

图6为本发明提出的轨道模拟电路图；

图7为本发明提出的上位机运行流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参阅图1，本发明提供铁路信号调试智能模拟盘控制方法，具体包括以下步骤：

步骤101，将室外信号模拟设备连接分线盘对应位置；

步骤102，控制下位机对室外信号模拟设备进行状态信息采集，并对室外信号模拟设备进行联动控制；

步骤103，将联动控制信息发送给上位机显示。

室外信号模拟设备用于模拟产生真实室外信号；下位机用于采集模拟区间通过信号机、模拟转辙机以及模拟轨道电路状态信息，并且与上位机软件进行双向的信息通信。上位机软件负责接收模拟盘状态信息并将其进行显示，同时向下位机发送列车行驶控制信息。

本发明提供的铁路信号调试智能模拟盘，主要利用电子技术、计算机软硬件技术、网络通讯技术，设计一种通用的模拟轨道模拟信号机电路，模拟转辙机电路，按实际场站图生成不同的站型文件下发到模拟电路中去，让模拟电路自动配置成特定站点的设备，用智能模拟方式替代传统模拟盘来校验室内设备，避免频繁的模拟盘制作，简化施工、节省材料，节约人力，简化操作。通过智能模拟盘不但能准确显示轨道状态、信号机灯位和道岔定反位显示等功能，并实现列车的自动压轨功能

参见图2，为本发明提出的模拟盘调试连接关系图；

如图2所示，将室外信号模拟设备连接分线盘对应位置；具体包括：

所述室外信号模拟设备包括轨道模拟电路、模拟信号机和模拟转撤机；所述轨道模拟电路接入铁路信号系统移频信息收发设备综合柜输出电缆，模拟信号机连接分线柜出模拟信号机输出电缆，模拟转撤机连接分线柜转撤机输出电缆。

智能模拟盘先将室外信号模拟设备连接分线盘对应位置，通过下位机对室外信号模拟设备进行状态采集和控制，将联动信息显示在上位机站场图，测试过程中使用室内电源屏供电或设备自带电源。

在步骤102中，所述控制下位机对室外信号模拟设备进行状态信息采集，并对室外信号模拟设备进行联动控制；具体包括：

下位机在接收到轨道状态信息后进行解析，驱动轨道模拟电路动作，实现模拟行车和分区占用；

并驱动道岔驱动继电器动作使道岔转换方向；

检测状态电路对模拟信号机进行检测并显示模拟信号机的实际灯位。

在模拟室外信号设备均正确无误接入室内信号控制设备后，上位机软件通过Wi-Fi向下位机发送轨道模拟电路状态控制信息，下位机在接收到轨道控制状态信息后进行解析，驱动轨道模拟电路对应继电器动作，实现模拟行车和分区占用。道岔启动后通过检测三相电的输出，启动道岔智能模拟盘定反位继电器使道岔转换方向。模拟信号机电流传感器读取模拟信号机电流显示信号机的实际灯位。

在步骤103中，所述将联动控制信息发送给上位机显示，具体包括：在模拟室外信号设备动作一次后，下位机将采集的轨道状态信息、模拟信号机状态信息以及转辙机模拟状态信息通过无线网络发送给上位机显示。

其中，轨道模拟电路采用ZPW-2000A 型移频轨道电路。ZPW-2000A 型移频轨道电路包含4种载频和18种低频码信息，轨道电路调整时，将发送电平调整至10级，发送电压35V，在综合柜电缆侧将FS与JS连接，FSH与JSH连接，模拟室外钢轨构成回路。通过智能模拟盘用电阻代替钢轨电阻，并能够采集轨道电路载频和低频码信息。通过判断轨道电路电压信息判断轨道电路占用出清状态。并驱动轨道电路继电器使轨道电路实现自动压轨的功能。

参见图3，为本发明提出的铁路信号调试智能模拟盘结构图；

如图3所示，本发明提出一种铁路信号调试智能模拟盘，包括：

模拟室外信号设备201，用于模拟产生真实室外信号；

下位机系统202，通过信号机模拟电路、模拟转辙机和模拟轨道电路采集模拟区间的状态信息，并且与上位机进行双向信息通信；

上位机203，负责接收下位机系统传送的状态信息并将其进行显示，同时向下位机系统发送列车行驶控制信息。

智能模拟盘先将室外信号模拟设备连接分线盘对应位置，通过下位机对室外信号模拟设备进行状态采集和控制，将联动信息显示在上位机站场图，测试过程中使用室内电源屏供电或设备自带电源。

室外信号模拟设备中的轨道模拟电路接入铁路信号系统移频信息收发设备综合柜输出电缆，模拟信号机连接分线柜出信号机输出电缆，模拟转辙机连接分线柜转辙机输出电缆。在模拟室外信号设备均正确无误接入室内信号控制设备后，上位机通过Wi-Fi向下位机发送轨道模拟电路状态控制信息，下位机在接收到轨道控制状态信息后进行解析，驱动轨道模拟电路对应继电器动作，实现模拟行车和分区占用。道岔启动后通过检测三相电的输出，启动道岔智能模拟盘定反位继电器使道岔转换方向。模拟信号机电流传感器读取模拟信号机电流显示信号机的实际灯位。在模拟室外信号设备动作一次之后，系统的下位机系统采集模拟轨道电路状态、模拟区间通过信号机状态以及转辙机模拟状态，并通过Wi-Fi 向上位机发送轨道模拟状态、转辙机模拟状态以及区间通过信号机状态进行动显示。

为了使产品适合现场使用，在结构上采用插卡式结构，并在功能上分成信号轨道箱、转辙机箱和信号机箱，箱体具备磁吸功能，方便在机柜上放置。将信号轨道箱和转辙机箱统一装进便携式手提箱内，方便携带。不通箱体之间通过Link口实现设备的N(N<8)级联扩容。

智能模拟盘下位机软件采用Cortex-M3内核的STM32F10X芯片进行设计，开发使用C51进行相关编程。上位机采用C/S架构，基于Java开发。基于铁路信号系统工作原理、室内外连线、室外信号设备工作原理及其电气参数，分别对三大室外信号设备进行模拟以达到铁路信号的快速智能模拟。

参见图4，信号机模拟电路包括：第一电阻R1、第一电容C1、继电器K1、第二电阻R2、第三电阻R3、发光二极管D0、第三电阻R3和第一三极管Q1；第一电阻R1和第一电容C1并联，第一电阻R1的两端与控制器的模数转换接口连接，第一电容C1的正极与接线柜接口连接，继电器K1包括第一开关和第一开关，第一电容C1的负极与继电器K1的第一开关连接，所述第三电阻R3的一端与电源连接，第三电阻R3的另一端通过第二开关与下位机控制器的输入/输出接口连接。

发光二极管D0的正极与电源连接，发光二极管D0的负极通过第二电阻R2与控制器的CH0引脚连接，控制器的CHO引脚通过第三电阻R3与第一三极管Q1的基极连接，第一三极管Q1的集电极与继电器的控制端连接，第一三极管Q1的发射机接地。

本发明实施例中，信号机供电电压为AC220V，当电流值达到120mA~150mA时，灯丝继电器工作，信号灯亮起相应的颜色。

为了让灯丝继电器动作，则需要在点灯回路模拟一个负载，使其回路电流在120mA~150mA。Z=U/I=220V/0.12=1833欧姆；z=U/I=220/0.15=1467欧姆；故取中间值1.6K。

根据容抗公式C=1/2ΠfZc=1/6.28*50*1600=2uF。

智能模拟盘通过信号机传感器（XJCG）采集每架信号机的灯位电流值实际显示在模拟盘屏幕上。当电流值达到120mA~150mA时（此门限值可以通过上机位软件修改），则判断为信号机亮相应灯位亮灯，并显示在上机位软件上。

对每个信号机灯位设置由上机位软件控制的信号机切断继电器（XQJD），实现对信号机灯位的断丝试验功能。继电器常态落下接通信号机灯位，上机位软件控制信号机切断继电器（XQJD）吸起实现灭灯，以节省智能模拟盘功耗。当2分钟（此时间可通过上机位软件设置）内无操作时，信号机切断继电器（XQJD）自动落下。

参见图5，转辙机模拟电路包括启动电路和表示电路，所述启动电路包括定位启动电路和反位启动电路，所述表示电路为设置在第一二极管D1和第三极管D2上的电压检测器。

转辙机表示电路是通过ADC电路读取图中两个二极管的两端电压值给出。

定位启动电路采用碳膜电阻、状态检测电路和光电耦合器；碳膜电阻串联在线路上，通过状态检测电路对道岔定位电压和道岔定位电流进行检测，通过定位启动电路通过光电耦合器与状态检测电路隔离。

转辙机电路试验主要包括启动电路以及表示电路两部分试验内容，上位机上设置用于实现道岔转换功能的道岔动作继电器，上机位主板采用道岔动作继电器（DDJD）模拟室外转辙机节点动作实现道岔转换功能。

启动电路又分为定位启动电路以及反位启动电路，表示电路也分为定位表示电路以及反位表示电路。

根据计算使用100K 1W功率电阻的碳膜电阻模拟电机的启动参数，可以保证电机对外接口处电流参数基本保持一致。在模拟启动电路后侧设计了一个状态检测电路，该电路与道岔模拟启动电路通过光耦进行隔离，当启动电路有工作电压时，光耦 3 脚与 4 脚接通，4 脚电平被拉低，此时继电器处于落下状态，落下为常态，此时继电器 校测引脚输出的低电平；反之，当启动电路没有工作电压时，继电器被吸起，此时继电器校测引脚输出的是高电平。

其中U12和U13分别为道岔定位电压传感器（DOBCG）和道岔反位电压传感器（DFBCG），U3为道岔转换表示继电器（DDJG），A、B、C为功率电阻丝，1、2、3、4号继电器为道岔动作继电器（DZJG），当道岔动作电流传感器采集到动作电流信息后，5秒钟DZJD和DZJD-2先向另一个位置动作，1秒钟之后DZJD-3和DZJD-4在向另一个方向动作。

DOBCG和DFBCG测试之流电压测试范围20V~30V之间，此值用于判断道岔的定反位标识，实际试验后设定合适的范围值。

参见图6，ZPW-2000A 型移频轨道电路包含4种载频和18种低频码信息，轨道电路调整时，将发送电平调整至10级，发送电压35V，在综合柜电缆侧将FS与JS连接，FSH与JSH连接，模拟室外钢轨构成回路。通过智能模拟盘用电阻代替钢轨电阻，并能够采集轨道电路载频和低频码信息。通过判断轨道电路电压信息判断轨道电路占用出清状态。并驱动轨道电路继电器使轨道电路实现自动压轨的功能。

参见图7，上位机采用文件导入及在线画图的多种方式生成站点图。站点图的基础元素有：轨道电路、信号机、道岔、道岔电机。站点图应可以缩放、站点元素具有磁吸效果、站点元素的属性可编辑和显示。上位机可以模拟控制站点的车辆状态、轨道电路状态、道岔状态、信号机状态。上位机可运行在PC、PAD、手机端。

智能模拟盘方式替代传统模拟盘来校验室内设备，避免了频繁的模拟盘制作，简化施工、节省材料，节约人力，简化操作。可用于高铁车站和地铁车站的单体试验和联锁试验工作。减少配线，提高试验效率和安全性。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.铁路信号调试智能模拟盘控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

将室外信号模拟设备连接分线盘对应位置；

控制下位机对室外信号模拟设备进行状态信息采集，并对室外信号模拟设备进行联动控制；

将联动控制信息发送给上位机显示。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将室外信号模拟设备连接分线盘对应位置；具体包括：

所述室外信号模拟设备包括轨道模拟电路、模拟信号机和模拟转撤机；所述轨道模拟电路接入铁路信号系统移频信息收发设备综合柜输出电缆，模拟信号机连接分线柜出模拟信号机输出电缆，模拟转撤机连接分线柜转撤机输出电缆。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制下位机对室外信号模拟设备进行状态信息采集，并对室外信号模拟设备进行联动控制；具体包括：

下位机在接收到轨道状态信息后进行解析，驱动轨道模拟电路动作，实现模拟行车和分区占用；

并驱动道岔驱动继电器动作使道岔转换方向；

检测状态电路对模拟信号机进行检测并显示模拟信号机的实际灯位。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将联动控制信息发送给上位机显示，具体包括：在模拟室外信号设备动作一次后，下位机将采集的轨道状态信息、模拟信号机状态信息以及转辙机模拟状态信息通过无线网络发送给上位机显示。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轨道模拟电路采用ZPW-2000A 型移频轨道电路。

6.根据权利要求1-5所述的方法提出的铁路信号调试智能模拟盘，其特征在于，包括：

模拟室外信号设备，用于模拟产生真实室外信号；

下位机系统，通过信号机模拟电路、模拟转辙机和模拟轨道电路采集模拟区间的状态信息，并且与上位机进行双向信息通信；

上位机，负责接收下位机系统传送的状态信息并将其进行显示，同时向下位机系统发送列车行驶控制信息。

7.根据权利要求6所述的铁路信号调试智能模拟盘，其特征在于，所述下位机采用Cortex-M3内核的STM32F10X芯片。

8.根据权利要求6所述的铁路信号调试智能模拟盘，其特征在于，所述转辙机模拟电路包括启动电路和表示电路；所述启动电路包括定位启动电路和反位启动电路，所述表示电路为设置在第一二极管和第三极管上的电压检测器。

9.根据权利要求8所述的铁路信号调试智能模拟盘，其特征在于，所述定位启动电路采用碳膜电阻、状态检测电路和光电耦合器；碳膜电阻串联在线路上，通过状态检测电路对道岔定位电压和道岔定位电流进行检测，通过定位启动电路通过光电耦合器与状态检测电路隔离。

10.根据权利要求6所述的铁路信号调试智能模拟盘，其特征在于，所述上位机上设置用于实现道岔转换功能的道岔动作继电器。