CN114966271A - 分布式信号系统室内综合试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分布式信号系统室内综合试验装置，包括工装主机，工装主机连接有HMI、信号机模块、轨道电路模块、道岔模块、接口柜模块以及综合模块；信号机模块针对国铁/地铁线路中信号机各灯位显示状态进行实时采集；轨道电路模块接收工装主机指令，针对各种制式轨道电路完成占用/出清状态实时驱动控制；道岔模块接收道岔回路位置表示信息，将位置表示信息转换为MCU可接受的数字信号；接口柜模块模拟联锁计算机实现对接口柜连接的继电器进行状态驱动和状态采集功能；综合模块接收工装主机指令，针对站台门等的继电器进行驱动控制。本发明用于国铁/地铁站场的信号机、轨道电路、道岔电路、接口柜继电器的模拟试验。

Description

分布式信号系统室内综合试验装置
技术领域
本发明涉及铁路设备试验检测技术领域，特别是涉及一种分布式信号系统室内综合试验装置。
背景技术
铁路/地铁跟人们的生活密切相关，极大的方便了人们的出行，但是铁路/地铁系统结构复杂，涉及的零部件众多，铁路/地铁信号系统设计是否合理，需要进行试验和检测。
铁路/地铁设备中设置有信号机、道岔、轨道电路、接口柜以及综合柜，上述设备的完好和准确动作才能保障铁路系统的正常工作，比如信号机能否正常的发出信号，道岔能否准确动作，信号系统设计是否满足使用需求，对铁路系统安全至关重要，在系统进行设计和调试时，需要对设备进行模拟试验；由于铁路/地铁控制系统复杂，试验量大，工作繁锁。
因此，现有技术的缺陷是，缺少一种分布式信号系统室内综合试验装置，对国铁/地铁站场中的信号机、轨道电路、道岔电路、接口柜继电器进行模拟试验，提高试验人员的工作效率。
发明内容
有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明的目的是提供一种分布式信号系统室内综合试验装置，对国铁/地铁站场中的信号机、轨道电路、道岔电路、接口柜继电器进行模拟试验，提高试验人员的工作效率。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种分布式信号系统室内综合试验装置，包括工装主机，工装主机连接有HMI人机界面、信号机模块、轨道电路模块、道岔模块、接口柜模块以及综合模块；
信号机模块针对国铁/地铁线路中信号机各灯位显示状态进行实时采集，并将采集数据传递给工装主机；
轨道电路模块接收工装主机的指令，针对国铁/地铁线路中各种制式的轨道电路，能够完成占用/出清状态实时驱动控制；
道岔模块能接收道岔回路位置表示信息，将位置表示信息转换为MCU可接受的数字信号，经处理后回传工装主机；
接口柜模块能够模拟联锁计算机实现对接口柜连接的继电器进行状态驱动和状态采集功能，可以完成信号机灯位显示继电器、道岔表示继电器、轨道电路继电器的吸起/落下点位驱动，并能够采集相关继电器的状态回传工装主机；
综合模块接收工装主机的指令，针对国铁/地铁线路中站台门、紧急关闭、扣车的继电器进行实时驱动控制；
HMI人机界面向工装主机发出相关的指令并获取工装主机的相关数据进行显示。
所述信号机模块包括第一MCU数据处理单元、第一信号采集单元、第一电源转换单元以及第一网络单元，第一MCU数据处理单元通过其单片机群组的I/O口进行信号机各点位的信号采集；第一MCU数据处理单元连接第一信号采集单元以及第一网络单元；
第一信号采集单元兼容地铁110V/国铁220V信号机电压，采集信号机灯位点灯模拟信号，转换为单片机可接受的I/O信号；
第一电源转换单元获取外部输入的直流24V电源，提供给第一MCU数据处理单元、第一信号采集单元以及第一网络单元工作电源；
第一网络单元使用Wi-Fi/网线进行数据通讯，保证信号机模块与工装主机能够正常无线/有线网络连接。
所述第一信号采集单元采用如下采集电路兼容地铁110V/国铁220V信号机采集电压信号；所述采集电路包括采样电路与识别电路，识别电路获取地铁110V/国铁220V信号机电压并转换成相应的控制信号，采样电路连接识别电路获取其控制信号，采样电路获取地铁110V/国铁220V信号机电压进行相应的采样，转换为单片机可接受的I/O信号。
所述识别电路包括电压检测端子A和电压检测端子B，电压检测端子A和电压检测端子B分别与地铁110V/国铁220V信号机电源的火线L和零线N相连，电压检测端子A与和电压检测端子B连接桥式整流电路的两个输入端，桥式整流电路的正输出端连接有极电容C14的正极，有极电容C14的负极连接桥式整流电路的负输出端；有极电容C14并接有电阻R20，有极电容C14的正极还经电阻R27连接二极管D3的正极，二极管D3的负极连接二极管D4的正极，二极管D4的负极连接二极管D6的正极，二极管D6的负极连接光耦U8的发光二极管的正极，光耦U8的发光二极管的负极连接有极电容C14的负极；光耦U8的接收三极管的集电极连接24V直流电源，光耦U8的接收三极管的发射极连接PNP三极管Q2的基极，PNP三极管Q2的基极经电阻R30接地，PNP三极管Q2的集电极接地，PNP三极管Q2的发射极依次经过电阻R26和电阻R25连接24V直流电源；
还包括P沟道场效应管Q1，P沟道场效应管Q1的S极连接24V直流电源，P沟道场效应管Q1的G极连接电阻R26和电阻R25的公共端，P沟道场效应管Q1的S极连接稳压管ZD1的负极，稳压管ZD1的正极连接P沟道场效应管Q1的G极，稳压管ZD1并联有电容C13，P沟道场效应管Q1的S极经电阻R24连接电容C12的一端，电容C12的另一端连接P沟道场效应管Q1的D极，P沟道场效应管Q1的D极连接二极管D5的负极，二极管D5的正极接地，P沟道场效应管Q1的D极输出控制信号给采样电路。
所述采样电路包括采样端子L和采样端子N，采样端子L和采样端子N分别与地铁110V/国铁220V信号机电源的火线L和零线N相连，采样端子L连接二极管D2的正极，二极管D2的负极连接电阻R19的一端，电阻R19的另一端连接光耦U5的发光二极管的正极，采样端子L还连接电阻R20的一端，电阻R20的另一端经电容C8连接二极管D2的负极，电阻R20的另一端还连接光耦U5的发光二极管的负极，光耦U5的接收三极管的集电极经电阻R18连接3V直流电源，光耦U5的接收三极管的集电极作为采样电路的输出端输出采样信号给第一MCU数据处理单元的相应管脚；光耦U5的接收三极管的集电极经电容C7连接光耦U5的接收三极管的发射极，光耦U5的接收三极管的发射极接地；
光耦U5的发光二极管的负极经电容C10连接继电器K1的常开开关的一端，继电器K1的常开开关的另一端连接采样端子N，电容C10并联有电阻R21，继电器K1的线圈与识别电路连接获取其控制信号；光耦U5的发光二极管的负极还经电容C11连接采样端子N，电容C11并联有电阻R22。
所述轨道电路模块包括第二MCU数据处理单元、第一信号驱动单元、第二电源转换单元以及第二网络单元；第二MCU数据处理单元通过其单片机群组的I/O口进行轨道电路点位的占用和出清控制；第二MCU数据处理单元获取工装主机的指令，控制相应的I/O输出高/低电平，经第一信号驱动单元输出开关量驱动相应的继电器通断，改变轨道电路占用/出清状态；
第二电源转换单元获取外部输入的直流24V电源，提供给第二MCU数据处理单元、第一信号驱动单元以及第二网络单元工作电源；
第二MCU数据处理单元连接第二网络单元，第二网络单元使用Wi-Fi/网线进行数据通讯，保证轨道电路模块与工装主机能够正常无线/有线网络连接；
综合模块与轨道电路模块的电路结构相同。
所述道岔模块包括第三MCU数据处理单元，第二信号采集单元、第三电源转换单元、第三网络单元；第三MCU数据处理单元通过其单片机群组的I/O口进行道岔表示的信号采集；第三MCU数据处理单元连接第二信号采集单元、第三网络单元；
第二信号采集单元：采集表示电路交流110V模拟信号，转换为单片机可接受的I/O信号；
第三电源转换单元获取外部输入的直流24V电源，提供给第三MCU数据处理单元、第二信号采集单元以及第三网络单元工作电源；
第三网络单元使用Wi-Fi/网线进行数据通讯，保证道岔模块与工装主机能够正常无线/有线网络连接。
所述接口柜模块架构包括第四MCU数据处理单元，第三信号采集单元、第二信号驱动单元、第四电源转换单元、第四网络单元；第四MCU数据处理单元连接第三信号采集单元、第二信号驱动单元、第四网络单元；
第四MCU数据处理单元通过其单片机群组的I/O口进行点位的驱动和采集；
第二信号驱动单元获取第四MCU数据处理单元I/O口的信号，驱动相应的继电器吸起或落下；
第三信号采集单元：采集相应继电器动作回路信息，转换为单片机可接受的I/O信号；
电源转换单元获取外部输入的直流24V电源，提供给第四MCU数据处理单元、第二信号驱动单元、第三信号采集单元以及第四网络单元工作电源；
第四网络单元使用Wi-Fi/网线进行数据通讯，保证接口柜模块与工装主机能够正常无线/有线网络连接。
显著效果:本发明提供了一种分布式信号系统室内综合试验装置，对国铁/地铁站场中的信号机、轨道电路、道岔电路、接口柜继电器进行模拟试验，提高试验人员的工作效率。
附图说明
图1为本发明的电路模块结构图；
图2为信号机模块的电路模块结构图；
图3为轨道电路模块的电路模块结构图；
图4为道岔模块的电路模块结构图；
图5为接口柜模块的电路模块结构图；
图6为采样电路的电路图；
图7为识别电路的电路图；
图8为第一MCU数据处理单元的电路图；
图9为第一电源转换单元的电路图；
图10为第一信号驱动单元的电路图；
图11为第二信号采集单元的电路图；
图12为第二信号驱动单元的电路图；
图13为第三信号采集单元的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1-图13所示，一种分布式信号系统室内综合试验装置，包括工装主机，工装主机连接有HMI人机界面、信号机模块、轨道电路模块、道岔模块、接口柜模块以及综合模块；
信号机模块针对国铁/地铁线路中信号机各灯位显示状态进行实时采集，并将采集数据传递给工装主机；
工装主机和HMI人机界面还对采集数据进行实时渲染，将色灯数量、色灯组合、采集信号电压等差异进行标准化配置。
信号机模块设置在分线柜，信号机模块内置第一MCU数据处理单元、第一网络单元、第一信号采集单元、接口单元等，信号机点灯状态通过第一MCU数据处理单元的I/O引脚INPUT模式进行实时采集，将采集数据传递给工装主机和HMI人机界面进行实时渲染，还具有差异化配置色灯数量、色灯组合等功能，信号机采集电路如图2，图6-图9所示。
为节省现场接线时间，消除接线工序中可能存在的误接情况，保证信号系统联锁试验的准确性、时效性。信号机模块外部接口使用航空插头，母芯固定于信号机模块表面，暴露端口；公芯一端采集信号机灯位状态，另一端插入信号机模块母芯上。
如图3和图10所示，轨道电路模块接收工装主机的指令，针对国铁/地铁线路中各种制式的轨道电路，能够完成占用/出清状态实时驱动控制；
轨道电路模块针对国铁/地铁线路中各种制式的轨道电路，能够完成占用/出清状态进行实时驱动控制，并与工装主机和HMI人机界面的命令绑定、单点驱动、状态保持等功能。
当前国内使用的轨道电路制式包括ZPW-2000A型无绝缘轨道电路、25Hz相敏轨道电路、高压脉冲电路、计轴轨道电路、单轨条式50Hz相敏单轨条轨道电路等。试验过程中，ZPW2000A无绝缘轨道电路是在综合柜位置用开关置于轨道电路的发送端和接收端之间，控制回路的通断，从而控制轨道继电器的占用和出清，其他如计轴轨道电路由于不具备室内外直接勾通条件，需在轨道电路接收端直接控制轨道继电器线圈。
I/O接口：为节省现场接线时间，消除接线工序中可能存在的误接情况，保证信号系统联锁试验的准确性、时效性。轨道电路模块外部接口使用航空插头，母芯固定于轨道电路模块表面，暴露端口；公芯一端连接待控设备，另一端插入轨道电路模块母芯上。
如图4和图11所示，道岔模块能接收道岔回路位置表示信息，将位置表示信息转换为MCU可接受的数字信号，经处理后回传工装主机；
道岔模块能接收道岔回路位置表示信息，将位置表示110V模拟信号转换为MCU可接受的数字信号，经处理后回传工装主机和HMI人机界面，实现道岔表示状态的实时显示。道岔采集电路如图11所示。道岔模块用航空插头作为外部接线端口。
如图5、图12和图13所示，接口柜模块接收工装主机的指令能够模拟联锁计算机实现对接口柜连接的继电器进行状态驱动和状态采集功能，可以完成信号机灯位显示继电器、道岔表示继电器、轨道电路继电器的吸起/落下点位驱动，并能够采集相关继电器的状态回传工装主机和HMI人机界面；
接口柜模块对外输出32针航空插头或专用32针微机插头，接口柜模块上用母头，公头接外部线缆，共4个，其中两个驱动和两个采集插头。
综合模块接收工装主机的指令，针对国铁/地铁线路中站台门、紧急关闭、扣车的继电器进行实时驱动控制；
综合模块针对国铁/地铁线路中其他控制需求而设计，如站台门、紧急关闭、扣车等，能够对继电器进行实时驱动控制，并与工装主机和HMI人机界面命令绑定、单点驱动、状态保持等功能。
HMI人机界面向工装主机发出相关的指令并获取工装主机接收的相关反馈数据进行显示。
HMI人机界面和工装主机还用于站场搭建，直观的显示站场设备的运行状态，仿真各类轨道电路、信号机、道岔等被控设备，并控制/采集相关被控设备状态信息反馈在HMI人机界面上，从而实现信号系统的可视化试验。
用户通过HMI人机界面能够获取信号机各灯位显示状态采集数据进行显示，用户通过HMI人机界面可以向工装主机发送相应指令，轨道电路模块接收相应指令后，能够完成轨道电路的占用/出清状态的实时驱动控制。HMI人机界面能够获取道岔模块的采集数据进行实时显示；用户通过HMI人机界面可以向工装主机发送相应指令，可以完成信号机灯位显示继电器、道岔表示继电器、轨道电路继电器的吸起/落下点位驱动，并能够采集相关继电器的状态回传工装主机和HMI人机界面，方便用户查看，提高了试验人员的检测效率。
工装为分布式结构，按轨道电路、信号机、道岔、接口柜等不同用途进行模块化设计，各模块可独立工作也可以任意组合工作。
为充分满足信号系统联锁模拟试验的需求，试验工装进行分区分功能设计，共分为工装主机和HMI人机界面、信号机功能模块、道岔模块、接口柜模块(驱动和采集功能模块)、轨道电路模块、综合模块，各功能模块可根据不同站场需要增减，保证试验工作的快速、准确、高效。
如图2所示，所述信号机模块包括第一MCU数据处理单元、第一信号采集单元、第一电源转换单元以及第一网络单元，第一MCU数据处理单元通过其单片机群组的I/O口进行信号机各点位的信号采集；第一MCU数据处理单元连接第一信号采集单元以及第一网络单元；信号机点位较多时，采用多个单片机构成的单片机群组进行信号采集；
第一信号采集单元兼容地铁110V/国铁220V信号机电压，采集信号机灯位点灯模拟信号，转换为单片机可接受的5V I/O数字信号；
第一电源转换单元获取外部输入的直流24V电源，提供给第一MCU数据处理单元、第一信号采集单元以及第一网络单元工作电源；
第一网络单元使用Wi-Fi/网线进行数据通讯，保证信号机模块与工装主机能够正常无线/有线网络连接。通信接口：信号机模块内置WIFI单元和TCP/IP网口接口，供信号机模块和工装主机之间进行数据通信。
所述第一信号采集单元采用如下采集电路兼容地铁110V/国铁220V信号机采集电压信号；所述采集电路包括采样电路与识别电路，识别电路获取地铁110V/国铁220V信号机电压并转换成相应的控制信号，采样电路连接识别电路获取其控制信号，采样电路获取地铁110V/国铁220V信号机电压进行相应的采样，转换为单片机可接受的5V I/O数字信号。
通过识别电路连接地铁110V/国铁220V信号机电源采集电压信号，根据地铁110v/国铁220v电压发出相应的控制信号给采样电路，采样电路根据控制信号进行切换，使其自动适应地铁110V/国铁220V信号机的电压并进行采样，将采集信号转换为单片机可接受的5V I/O数字信号。
如图7所示，所述识别电路包括电压检测端子A和电压检测端子B，电压检测端子A和电压检测端子B分别与地铁110V/国铁220V信号机电源的火线L和零线N相连，电压检测端子A与和电压检测端子B连接桥式整流电路的两个输入端，桥式整流电路的正输出端连接有极电容C14的正极，有极电容C14的负极连接桥式整流电路的负输出端；有极电容C14并接有电阻R20，有极电容C14的正极还经电阻R27连接二极管D3的正极，二极管D3的负极连接二极管D4的正极，二极管D4的负极连接二极管D6的正极，二极管D6的负极连接光耦U8的发光二极管的正极，光耦U8的发光二极管的负极连接有极电容C14的负极；光耦U8的接收三极管的集电极连接24V直流电源，光耦U8的接收三极管的发射极连接PNP三极管Q2的基极，PNP三极管Q2的基极经电阻R30接地，PNP三极管Q2的集电极接地，PNP三极管Q2的发射极依次经过电阻R26和电阻R25连接24V直流电源；
还包括P沟道场效应管Q1，P沟道场效应管Q1的S极连接24V直流电源，P沟道场效应管Q1的G极连接电阻R26和电阻R25的公共端，P沟道场效应管Q1的S极连接稳压管ZD1的负极，稳压管ZD1的正极连接P沟道场效应管Q1的G极，稳压管ZD1并联有电容C13，P沟道场效应管Q1的S极经电阻R24连接电容C12的一端，电容C12的另一端连接P沟道场效应管Q1的D极，P沟道场效应管Q1的D极连接二极管D5的负极，二极管D5的正极接地，P沟道场效应管Q1的D极输出控制信号给采样电路。
上述的识别电路通过桥式整流电路及后续的有极电容C14组成滤波电路，将地铁110V/国铁220V信号机的交流信号转换成直流电压，当为地铁110v电压信号时，输出的直流电压不足以点亮光耦U8的发光二极管，光耦U8的接收三极管关断，PNP三极管Q2导通，P沟道场效应管Q1导通，P沟道场效应管Q1的D极输出24V高电平控制信号给继电器K1的线圈，继电器K1的线圈通电，电容C10和电阻R21导通工作，电容C11和电阻R22工作；当为国铁信号机220v电压信号时，输出的直流电压点亮光耦U8的发光二极管，光耦U8的接收三极管导通，PNP三极管Q2截止，P沟道场效应管Q1关断，P沟道场效应管Q1的D极输出低电平控制信号给继电器K1的线圈，继电器K1的线圈断电，电容C10和电阻R21截止，电容C11和电阻R22工作。
电压检测端子A和电压检测端子B并接在信号机的电源上。
如图6所示，所述采样电路包括采样端子L和采样端子N，采样端子L和采样端子N分别与地铁110V/国铁220V信号机电源的火线L和零线N相连，采样端子L连接二极管D2的正极，二极管D2的负极连接电阻R19的一端，电阻R19的另一端连接光耦U5的发光二极管的正极，采样端子L还连接电阻R20的一端，电阻R20的另一端经电容C8连接二极管D2的负极，电阻R20的另一端还连接光耦U5的发光二极管的负极，光耦U5的接收三极管的集电极经电阻R18连接3V直流电源，光耦U5的接收三极管的集电极作为采样电路的输出端输出采样信号给第一MCU数据处理单元的相应管脚；光耦U5的接收三极管的集电极经电容C7连接光耦U5的接收三极管的发射极，光耦U5的接收三极管的发射极接地；
光耦U5的发光二极管的负极经电容C10连接继电器K1的常开开关的一端，继电器K1的常开开关的另一端连接采样端子N，电容C10并联有电阻R21，继电器K1的线圈与识别电路连接获取其控制信号；光耦U5的发光二极管的负极还经电容C11连接采样端子N，电容C11并联有电阻R22。
当采样端子L和采样端子N无电压信号输入时，光耦U5的发光二极管不亮，光耦U5的接收三极管关断，其集电极输出高电平信号给第一MCU数据处理单元的相应管脚；当采样端子L和采样端子N输入地铁110V/国铁220V信号机的电压信号时，光耦U5的发光二极管点亮，光耦U5的接收三极管导通，其集电极输出低电平信号给第一MCU数据处理单元的相应管脚；其中，当采样端子L和采样端子N输入地铁110v电压信号时，继电器K1的线圈通电，继电器K1的常开开关接通，电容C10和电容C11同时工作，容抗减小，分得的电压减小，当采样端子L和采样端子N输入国铁信号机220v电压信号时，继电器K1的线圈断电，继电器K1的常开开关断开，电容C11工作，容抗增加，分得的电压增加，从而使采集电路自适应地铁110V/国铁220V信号机的电压信号。
采用电容进行分压，当电压升高的时候，给电容充电，当电压降低的时候，电容将能量返回给电源，基本不消耗电能，与采用电阻进行分压相比，节约了电能，并极大地减少了电路中因为串接电阻分压而产生的热量。
采样端子L和采样端子N并接在信号机的电源上。
所述轨道电路模块包括第二MCU数据处理单元、第一信号驱动单元、第二电源转换单元以及第二网络单元；第二MCU数据处理单元通过其单片机群组的I/O口进行轨道电路点位的占用和出清控制；第二MCU数据处理单元获取工装主机的指令，控制相应的I/O输出高/低电平，经第一信号驱动单元输出开关量驱动相应的继电器通断，改变轨道电路占用/出清状态；外部控制回路电压不大于24V，电流≯1A。
如图10所示，驱动阵列U80的输入管脚1O1～1O7与单片机群组的I/O口相连接，驱动阵列U80的输出管脚O1～O7与分别与继电器RLY1～RLY7的线圈相连接，控制其通断电，从而改变轨道电路占用/出清状态。
第二电源转换单元获取外部输入的直流24V电源，提供给第二MCU数据处理单元、第一信号驱动单元以及第二网络单元工作电源；
第二MCU数据处理单元连接第二网络单元，第二网络单元使用Wi-Fi/网线进行数据通讯，保证轨道电路模块与工装主机能够正常无线/有线网络连接；
综合模块与轨道电路模块的电路结构相同。
所述道岔模块包括第三MCU数据处理单元，第二信号采集单元、第三电源转换单元、第三网络单元；第三MCU数据处理单元通过其单片机群组的I/O口进行道岔表示的信号采集；第三MCU数据处理单元连接第二信号采集单元、第三网络单元；
第二信号采集单元：采集表示电路交流110V模拟信号，转换为单片机可接受的5VI/O数字信号；
第三电源转换单元获取外部输入的直流24V电源，提供给第三MCU数据处理单元、第二信号采集单元以及第三网络单元工作电源；
第三网络单元使用Wi-Fi/网线进行数据通讯，保证道岔模块与工装主机能够正常无线/有线网络连接。
如图11所示，第二信号采集单元的采集端X1-1与X1并接在道岔电机的电源上，也就是表示电路的电源上，获取其电压信号，经分压电阻R219、R220分压后控制光耦U8的发光二极管通断电，从而控制光耦U8的接收三极管开关，接收三极管开关将采集信号传递给第三MCU数据处理单元。当采集端X1-1与X1有电压信号时，接收三极管的集电极输出低电平信号。
所述接口柜模块架构包括第四MCU数据处理单元，第三信号采集单元、第二信号驱动单元、第四电源转换单元、第四网络单元；第四MCU数据处理单元连接第三信号采集单元、第二信号驱动单元、第四网络单元；
第四MCU数据处理单元通过其单片机群组的I/O口进行点位的驱动和采集；
第二信号驱动单元获取第四MCU数据处理单元I/O口的信号，驱动相应的继电器吸起或落下；
第三信号采集单元：采集相应继电器动作回路信息，转换为单片机可接受的5v I/O数字信号；
第四电源转换单元获取外部输入的直流24V电源，提供给第四MCU数据处理单元、第二信号驱动单元、第三信号采集单元以及第四网络单元工作电源；
第四网络单元使用Wi-Fi/网线进行数据通讯，保证接口柜模块与工装主机能够正常无线/有线网络连接。
如图11为第二信号驱动单元的电路图；其工作原理与第一信号驱动单元的原理相同，不再赘述。
如图12为第三信号采集单元的电路图，采集端子X33接地，采集端子IR-24V经相应继电器的常开开关连接24直流电源，当相应的继电器的常开开关动作时，通过其输出端子IO65输出低电平信号给第四MCU数据处理单元。
第四MCU数据处理单元、第三MCU数据处理单元、第二MCU数据处理单元与第一MCU数据处理单元的电路相同，图略。
第四电源转换单元、第三电源转换单元、第二电源转换单元、第一电源转换单元的电路相同，图略。
第四网络单元、第三网络单元、第二网络单元、第一网络单元采用现有的成熟技术，图略。
优选地，在本专利的启发下，本领域的技术人员可以采用如下软件技术启示设计HMI人机界面的软件，对HMI人机界面进行优化，当然不局限于下述软件。
HMI人机界面上位机软件：
软件架构：
(1)开发语言：基于.NET Framework和.NET Core平台，使用C#语言进行后台逻辑开发；
(2)界面渲染：基于Windows界面框架的WPF/Winform，因其具有控件灵活、数据管理、向导明确等优点；
(3)驱采HMI：使用高性能绘制方案Canvans或DrawingContext(WPF对象)进行信号设备驱采人机交互界面的渲染绘制；
(4)数据库：基于Windows搭建本地SQL Server数据库，用于记录用户、线路、联锁区、信号设备、设备类型、绘图数据、传输协议、MCU编号等数据的持久化和数据库CRUD操作。
同时，本领域的技术人员在本专利的启示下，可对HMI人机界面进行进一步的改进，使其具有如下模块：
(1)用户管理：用户分为管理员和用户两种类型，管理员拥有增、删、改、查用户信息和管理线路、联锁区等板块的权限；用户仅拥有联锁区管理、数据、日志等板块权限；
(2)通讯管理：通过TCP/IP通讯协议，动态赋值IP地址和端口号，连接工装主机，实时展示通讯连接状态，以及连接失败代号和原因；
(3)线路管理：增、删、改、查本地数据库中线路信息，线路信息由线路名称、规格制式、地理位置、全长公里、车站数量等相关信息；
(4)联锁区管理：联锁区与线路为N:1对应关系，通过信驱采HMI对联锁区信号设备进行绘制，将预制信号设备通过拖拉拽方式，快速布局、绘制信号联锁模拟实验界面。各信号设备能够进行自定义调整，如：信号机设置色灯数量、颜色等；
(5)数据统计：通过接收工装主机传递的所有接入信号设备实时状态，使用固定格式表格的形式，按照信号设备-序号的ASC顺序排序，实时展示信号设备状态；
(6)试验日志：开发日志系统，以联锁区为单位记录信号联锁模拟试验的所有操作，记录内容不限于：联锁区、信号设备编号、信号设备类型、试验用户、试验时间、试验结果等信息；
模拟运行：在信号驱采HMI界面上，通过预设信号设备编号以及运行时间等相关信息，按照预设信息进行带驱动逻辑的命令集发送，用于动态模拟试验。
最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的具体实施例子，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种分布式信号系统室内综合试验装置，其特征在于，包括工装主机，工装主机连接有HMI人机界面、信号机模块、轨道电路模块、道岔模块、接口柜模块以及综合模块；
信号机模块针对国铁/地铁线路中信号机各灯位显示状态进行实时采集，并将采集数据传递给工装主机；
轨道电路模块接收工装主机的指令，针对国铁/地铁线路中各种制式的轨道电路，能够完成占用/出清状态实时驱动控制；
道岔模块能接收道岔回路位置表示信息，将位置表示信息转换为MCU可接受的数字信号，经处理后回传工装主机；
接口柜模块能够模拟联锁计算机实现对接口柜连接的继电器进行状态驱动和状态采集功能，并能够采集相关继电器的状态回传工装主机；
综合模块接收工装主机的指令，针对国铁/地铁线路中站台门、紧急关闭、扣车的继电器进行实时驱动控制；
HMI人机界面向工装主机发出相关的指令并获取工装主机的相关数据进行显示。
2.根据权利要求1所述的分布式信号系统室内综合试验装置，其特征在于：所述信号机模块包括第一MCU数据处理单元、第一信号采集单元、第一电源转换单元以及第一网络单元，第一MCU数据处理单元通过其单片机群组的I/O口进行信号机各点位的信号采集；第一MCU数据处理单元连接第一信号采集单元以及第一网络单元；
第一信号采集单元兼容地铁110V/国铁220V信号机电压，采集信号机灯位点灯模拟信号，转换为单片机可接受的I/O信号；
第一电源转换单元获取外部输入的直流24V电源，提供给第一MCU数据处理单元、第一信号采集单元以及第一网络单元工作电源；
第一网络单元使用Wi-Fi/网线进行数据通讯，保证信号机模块与工装主机能够正常无线/有线网络连接。
3.根据权利要求1所述的分布式信号系统室内综合试验装置，其特征在于：所述第一信号采集单元采用如下采集电路兼容地铁110V/国铁220V信号机采集电压信号；所述采集电路包括采样电路与识别电路，识别电路获取地铁110V/国铁220V信号机电压并转换成相应的控制信号，采样电路连接识别电路获取其控制信号，采样电路获取地铁110V/国铁220V信号机电压进行相应的采样，转换为单片机可接受的I/O信号。
4.根据权利要求3所述的分布式信号系统室内综合试验装置，其特征在于：所述识别电路包括电压检测端子A和电压检测端子B，电压检测端子A和电压检测端子B分别与地铁110V/国铁220V信号机电源的火线L和零线N相连，电压检测端子A与和电压检测端子B连接桥式整流电路的两个输入端，桥式整流电路的正输出端连接有极电容C14的正极，有极电容C14的负极连接桥式整流电路的负输出端；有极电容C14并接有电阻R20，有极电容C14的正极还经电阻R27连接二极管D3的正极，二极管D3的负极连接二极管D4的正极，二极管D4的负极连接二极管D6的正极，二极管D6的负极连接光耦U8的发光二极管的正极，光耦U8的发光二极管的负极连接有极电容C14的负极；光耦U8的接收三极管的集电极连接24V直流电源，光耦U8的接收三极管的发射极连接PNP三极管Q2的基极，PNP三极管Q2的基极经电阻R30接地，PNP三极管Q2的集电极接地，PNP三极管Q2的发射极依次经过电阻R26和电阻R25连接24V直流电源；
还包括P沟道场效应管Q1，P沟道场效应管Q1的S极连接24V直流电源，P沟道场效应管Q1的G极连接电阻R26和电阻R25的公共端，P沟道场效应管Q1的S极连接稳压管ZD1的负极，稳压管ZD1的正极连接P沟道场效应管Q1的G极，稳压管ZD1并联有电容C13，P沟道场效应管Q1的S极经电阻R24连接电容C12的一端，电容C12的另一端连接P沟道场效应管Q1的D极，P沟道场效应管Q1的D极连接二极管D5的负极，二极管D5的正极接地，P沟道场效应管Q1的D极输出控制信号给采样电路。
5.根据权利要求3所述的分布式信号系统室内综合试验装置，其特征在于：所述采样电路包括采样端子L和采样端子N，采样端子L和采样端子N分别与地铁110V/国铁220V信号机电源的火线L和零线N相连，采样端子L连接二极管D2的正极，二极管D2的负极连接电阻R19的一端，电阻R19的另一端连接光耦U5的发光二极管的正极，采样端子L还连接电阻R20的一端，电阻R20的另一端经电容C8连接二极管D2的负极，电阻R20的另一端还连接光耦U5的发光二极管的负极，光耦U5的接收三极管的集电极经电阻R18连接3V直流电源，光耦U5的接收三极管的集电极作为采样电路的输出端输出采样信号给第一MCU数据处理单元的相应管脚；光耦U5的接收三极管的集电极经电容C7连接光耦U5的接收三极管的发射极，光耦U5的接收三极管的发射极接地；
光耦U5的发光二极管的负极经电容C10连接继电器K1的常开开关的一端，继电器K1的常开开关的另一端连接采样端子N，电容C10并联有电阻R21，继电器K1的线圈与识别电路连接获取其控制信号；光耦U5的发光二极管的负极还经电容C11连接采样端子N，电容C11并联有电阻R22。
6.根据权利要求1所述的分布式信号系统室内综合试验装置，其特征在于：所述轨道电路模块包括第二MCU数据处理单元、第一信号驱动单元、第二电源转换单元以及第二网络单元；第二MCU数据处理单元通过其单片机群组的I/O口进行轨道电路点位的占用和出清控制；第二MCU数据处理单元获取工装主机的指令，控制相应的I/O输出高/低电平，经第一信号驱动单元输出开关量驱动相应的继电器通断，改变轨道电路占用/出清状态；
第二电源转换单元获取外部输入的直流24V电源，提供给第二MCU数据处理单元、第一信号驱动单元以及第二网络单元工作电源；
第二MCU数据处理单元连接第二网络单元，第二网络单元使用Wi-Fi/网线进行数据通讯，保证轨道电路模块与工装主机能够正常无线/有线网络连接；
综合模块与轨道电路模块的电路结构相同。
7.根据权利要求1所述的分布式信号系统室内综合试验装置，其特征在于：所述道岔模块包括第三MCU数据处理单元，第二信号采集单元、第三电源转换单元、第三网络单元；第三MCU数据处理单元通过其单片机群组的I/O口进行道岔表示的信号采集；第三MCU数据处理单元连接第二信号采集单元、第三网络单元；
第二信号采集单元：采集表示电路交流110V模拟信号，转换为单片机可接受的I/O信号；
第三电源转换单元获取外部输入的直流24V电源，提供给第三MCU数据处理单元、第二信号采集单元以及第三网络单元工作电源；
第三网络单元使用Wi-Fi/网线进行数据通讯，保证道岔模块与工装主机能够正常无线/有线网络连接。
8.根据权利要求1所述的分布式信号系统室内综合试验装置，其特征在于：所述接口柜模块架构包括第四MCU数据处理单元，第三信号采集单元、第二信号驱动单元、第四电源转换单元、第四网络单元；第四MCU数据处理单元连接第三信号采集单元、第二信号驱动单元、第四网络单元；
第四MCU数据处理单元通过其单片机群组的I/O口进行点位的驱动和采集；
第二信号驱动单元获取第四MCU数据处理单元I/O口的信号，驱动相应的继电器吸起或落下；
第三信号采集单元：采集相应继电器动作回路信息，转换为单片机可接受的I/O信号；
电源转换单元获取外部输入的直流24V电源，提供给第四MCU数据处理单元、第二信号驱动单元、第三信号采集单元以及第四网络单元工作电源；
第四网络单元使用Wi-Fi/网线进行数据通讯，保证接口柜模块与工装主机能够正常无线/有线网络连接。
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