CN1370706A - 铁路专用线电气集中微机联锁控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁路专用线电气集中微机联锁控制系统,采用可编程控制器(PLC)控制道岔及信号机,其联锁关系通过编制的联锁程序,通过计算机输入PLC,达到联锁要求。现场情况通过轨道电路及执行继电器→PLC→GOWELL软件在监视器上实时显示现场状况。它有利于安全生产、作业效率高、工人作业劳动强度小、能实现安全联锁保障的优点。

Description

铁路专用线电气集中微机联锁控制系统

本发明涉及一种铁路专用线电气集中微机联锁控制系统。

目前，铁路专用线编组站及作业区的道岔，大多数都是采用人工扳道岔，利用标志板及标志灯确认信号，这种方法非常原始。其主要缺陷在于：①不利于安全生产。由于标志板和标志灯不易确认道岔的进路，易造成错进股道、挤岔。另外人工扳动道岔容易遭到人为破坏，容易造成行车事故。②作业效率低下，当机车车辆通过道岔时，一般要一度停车，等人扳好后再启动作业，有时在坡上停车后，要退坡再冲坡，耽误大量的时间，另外机车车辆频繁地起动停车，磨损增大，造成比较大的浪费。③工人作业劳动强度大。由于人工扳道岔，作业人员要频繁地上下车来回跑动，劳动强度大，且人身安全隐患大。④无法监控现场作业情况。机车在什么区段作业不清楚，不利于值班调度的指挥。⑤多台机车作业时，无法实现安全联锁保障，达不到安全行车效果。

现在，有少数铁路专用线采用“6502电气集中”联锁控制，但它的联锁控制部分采用大批量的组合继电器，成本相当高，占用空间大，故障率高，不易检修。

本发明的目的是提供一种有利于安全生产、作业效率高、工人作业劳动强度小、能实现安全联锁保障的铁路专用线电气集中微机联锁控制系统。

本发明是针对比较繁忙的铁路专用线编组站及频繁作业区而研究开发的专业控制系统，为了实现上述目的，该发明系统结构采用可编程控制器(PLC)控制道岔及信号机，执行部分利用铁道部6502电气集中的执行部分，控制部分是制作一块现场模块加开关组成，现场情况通过轨道电路及执行继电器→PLC→GOWELL软件在监视器上实时显示现场状况，其联锁关系通过编制的联锁程序，通过计算机输入PLC，达到联锁要求。主要过程是a)输入开关量并自锁，b)根据首尾开关量的闭合情况确定路径；c)由路径量控制道岔的定反位；d)同时满足开通路径的指令条件、控制道岔定反位指令条件、道岔转动到位的表示条件时接通该路径显示蓝色光带条件；e)通过方向开关模块得到方向；f)开放信号机；g)然后分段显示红光带，并自动解锁此段路径和信号机。

本发明具有如下积极效果：

①行车安全效益提高。由于该项目有一整套严谨的逻辑程序，显示直观，因而给行车安全带来根本保证，不会发生挤岔、侧面冲突、正面冲突等事故，另外能有效防止人为破坏扳动道岔。室外信号设备便于了望和确认。

②大大提高了作业效率。采用人工扳道效率低下，有时需要停车等待，扳道确认后再走，耽误了许多生产时间，当带车多，坡度大的情况下停车扳道岔则更困难，该项目投用后，可凭信号机一直通行，不必减速等待，作业效率可大大提高。

③减轻了职工的劳动强度。人工扳道需要作业人员跳上跳下，消耗很大的体力，而且对人身安全不利，采用自动控制后，作业人员站在车上看信号即可。

④故障率低，便于检修。由于该装置控制部分采用的是日本三菱公司生产的PLC(FX2N)外接点少，所以易检修，且故障率低。

附图说明：

图1：控制流程图

图2：铁路专用线东头岔区平面图

图3：轨道电路区段分布图

图4：程序流程图

图5：方向开关模块原理图

图6：实例操纵图

下面接合附图以一道岔12组，线路长度约5公里(区间长度1.5公里)共设19盏信号机的铁路专用线为例进行说明：

该铁路专用线岔区平面图见图2，图中的Dx表示信号灯，x取值为1∽19，即有19盏信号灯，其监视界面采用此图作为基准图。根据平面图的实际情况共设12段轨道电路区段。轨道电路的区段极性排列见图3，Gx表示某一轨道电路区段，x取值为1∽12，即有12段轨道电路区段。

①监视界面介绍：

线路底色为白色，当信号员开通某一路径时，此时这一路径上的白色变为蓝色。如果此路径与要求的路径一致时，按下确认键，与之相关的信号机开放，即由红色变为蓝色。当开放的路径与要求的路径不一致时，按解锁键后，再重新排进路即可。当机车车辆压上轨道电路后，该段的光带由蓝色变红色，当机车车辆离开此段后，路径由红色变白色，所有颜色的变换都是程序中的开关量控制。

②轨道电路电压和信号灯灯丝采用计算机监控。

轨道电路电压值的变化对安全行车有比较大的影响，这是因轨道电路电压值太高时机车车辆压不死，显示不出红光带，失去监控作用；电压值太低时，轨道继电器吸不起，造成压车假象，影响行车。所以对轨道电路电压进行实时监测是非常必要的。解决方法是采用A/D模板，把电压模拟量转换为数字量，用计算机进行实时监控。同样道理，信号灯灯丝的监控亦采用此方法得以实现。

③程序说明

程序流程图见图4，程序采用MEDOC的梯形图实现，再由计算机自动生成后输入PLC。

第一步：输入开关量并自锁；

第二步：根据首尾开关量的闭合情况确定路径。当一条路径确认后，与之有冲突路径全部断开，以确保行车路径的安全。

第三步：由路径量控制道岔的定反位，即每付道岔的定、反位分别为二个量，这两个量由所有有关的路径来控制，比如说，从一道到5支线这条路径必须控制1#道岔为定位、7#道岔为定位、8#道岔为定位，9#道岔为定位，11#道岔为反位；再排一条路径，从一道到存车线：1#道岔同样要为定位，7#道岔为定位，8#道岔为反位，依此类推。

第四步：为了达到清楚显示路径的目的，我们定义开通了的路径为蓝色，开通蓝色光带的条件必须同时满足以下条件：

a.开通路径的指令条件；

b.控制道岔定反位指令条件；

c.道岔转动到位的表示条件。

以上三个条件同时满足后，接通该路径显示蓝色光带条件，以便操作人员确认。其中第三个条件最为关键，这是确保行车安全的必要条件。整个程序把道岔表示条件都放在第一位，贯穿程序的始终。

第五步：方向开关模块。

一条路径确定后，有两个方向，为了明确是进是出，必须设置方向开关模块来控制信号机，以达到操作最简化的目的。建立方向开关模块的原理是：一个开关量设置两上中间量(也叫顺序量)，如附图5。

首选开关K1按下，M3是常闭，所以M1线圈得电，此时M2、M3不会得电(因为K2是常开)，其次按下K2，由于K1已闭合，所以M2得电，M3不会得电(因K1按下后M1得电，把M3的回路切断)，由此可得先按K1后按K2得到的两个量是M1和M2。如果先按K2，M1是常闭，所以M3得电，此时M1、M2不会得电(因为K1没有闭合)，再按下K1时，M2得电，M1不会得电(因为M3得电把M1的回路切断)，得到的两个量是M3和M2。由此可知同样两个开关量，先按和后按顺序不一样，得到的两个量就不一样，以达到区分方向的目的。由多个按纽组成的方向模块，采取的办法是关联进路的量放在一个回路里，这样就开成了一个整体。

第六步：开放信号机：

开放信号机的程序必须非常严格，因为它涉及一个非常重要的安全问题。所以必须把所有准备工作做好以后，才能开放信号机，允许机车车辆通行。首先，路径条件必须正确，也就是说开通的路径(即蓝色光带)与计划要求开通的路径是一致的。另外有冲突的信号机必须互相锁闭，以满足安全条件，所以程序开通信号机的条件是：路径+方向开关条件+确认键+关联信号机条件。

第七步：分段显示红光带

在监视器上显示的红光带是告知值班调度人员机车车辆所到达的位置，在程序中显示红光带的办法是道岔的表示开关量+轨道电路开关量，当机车车辆压上该段轨道电路后，该段轨道继电器(GJ)落下，中间继电器(ZJ)通过轨道继电器的常开，使中间继电器失电，从面使PLC的输入开关量断开，接通显示红光带条件的量。采取这种显示方法的目的是：当整个轨道电路中(包括中间继电器的回路)发生断线和其他故障时，也会显示红光带，这就满足了故障倒向安全的原则。

第八步：人工解锁：

在程序中虽然设计了自动解锁功能，但是当人工选择路径发生错误或信号机开放错误时，必须要通过人工解锁后，重新排出进路。所以设置人工解锁是非常必要的。设置人工解锁的办法是在操作板上专门设置一个解锁按纽。当需要解锁路径时，按下此按纽，然后再按下进路的首或尾的任意一个按纽，即可解除当前路径的条件，实现解锁功能。

第九步：程序的其他说明：

a.在该程序中，红色光带条件必须切断蓝色光带条件，这是因为在GOWELL软件中，虽然红光带可以覆盖蓝色光带，但当线路上压了车，屏幕上显示红色光带，这时开通此路径时，蓝色光带可以覆盖红色光带，这时有车状况不明，极易引起行车事故。这是绝对不允许的。为了解决这一问题，我们在程序中采取了红色光带条件切断蓝色光带，只要有红色光带存在，此段蓝色光带无法开通。也就是说，红色光带条件优先于其他任何条件，从而保证显示的正确性以确保行车安全。

b关于自动解锁的说明：程序中自动解锁采取的办法是首尾检查法。即：当路径的首段和尾段出现红光带后，即证明机车车辆通过了此路径，此时应自动解锁此路径。而问题是因为路径长短不一，有的路径很长。机车车辆不可能同时压在此路径的首尾段，而不能自动解锁，解决的办法是：当首段出现红光带时，我们设置一个自保量，机车车辆过去后，这个量还继续保持。当未段出现红光带时也自保。这时首尾段区光带的条件都同时存在，从而利用这个办法可以自动解锁路径。但是红光带自保条件又靠谁解除呢？我们采取的办法是在红光带条件量里加上路径量，即当路径量消除后，红光带自保量自行消除。从实践检验看，此种办法非常安全可靠。

实例操纵图见图6。Mx表示中间继电器。

实例一：按下M1、M17，给出M1至M17的路径条件，由路径条件操纵道岔，使1#、7#、8#、9#处于定位，11#处于反位(见附图2)，当现场道岔到位以后，由现场发回道岔定反位的表示信号，然后在监视器上显示M1至M17的蓝光带进路。此时按下确认键，信号机D1、D11、D16(见附图2)开放进路信号。机车车辆通过此进路后，逐段显示红光带，并自动解锁此段路径和信号机。

实例二：按下M3、M13，给出M3至M13的路径条件，由路径条件操纵道岔，使3#处于反位，4#、10#处于定位(见附图2)，当现场道岔到位以后，由现场发回道岔定反位的表示信号，然后在监视器显示M3至M13的蓝光带进路，此时按下确认键，信号机D3、D13(见附图2)开放进路信号。机车车辆通过此进路后，逐段显示红光带，并自动解锁此段路径和信号机。

Claims (2)

1、一种铁路专用线电气集中微机联锁控制系统采用可编程控制器(PLC)控制道岔及信号机，执行部分利用铁道部6502电气集中的执行部分，控制部分是制作一块现场模块加开关组成，现场情况通过轨道电路及执行继电器→PLC→GOWELL软件在监视器上实时显示现场状况，其联锁关系通过编制的联锁程序，通过计算机输入PLC，达到联锁要求。主要过程是：

a)输入开关量并自锁；

b)根据首尾开关量的闭合情况确定路径；

c)由路径量控制道岔的定反位；

d)同时满足开通路径的指令条件、控制道岔定反位指令条件、道岔转动到位的表示条件时接通该路径显示蓝色光带条件；

e)通过方向开关模块得到方向；

f)开放信号机；

g)然后分段显示红光带，并自动解锁此段路径和信号机。

2、根据权利要求1所述的铁路专用线电气集中微机联锁控制系统，其特征在于具有人工解锁功能。

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