基于軌道電路的鐵路道口列車測速系統設計

肖洪祥 ， 劉慶華

（1.桂林理工大學 信息科學與工程學院，廣西 桂林 541004；2.桂林電子科技大學 信息與通信學院，廣西 桂林 541004）

鐵路道口是公路與鐵路的平面相交處，是鐵路運輸安全的薄弱環節。現有的單線鐵路非自動閉塞區段大都采用DX3型道口信號設備，即在鐵路線路的上下行接近點分別設置一個閉路式控制器，以采集接車接近和離去的信息。當閉路式控制器采集到列車接近的信息后，通知道口控制中心，產生聲光報警命令并發出室外報警音響，道口看守員立即執行清理道口、關閉道口欄木的任務。

列車接近區段的長度是根據鐵路區段所通過的列車最高時速，按照《鐵路區間道口信號設備技術條件》（GB10494-89）的規定計算確定的，列車接近區段的長度是固定不變的。因此，列車接近通知時間T也是固定的。我國絕大多數既有鐵路還是客貨運混合運輸狀態，客運列車與貨運列車速度相差很大。由于車流的密度和速度的不確定性，導致道口關閉時機和時間不合理，極大地影響了道口機動車輛和行人通過的效率，鐵路道口交通擁堵和交通事故時有發生[1]。

筆者設計了一種基于軌道電路的鐵路道口列車測速系統，通過采集列車的速度，通知道口控制中心，道口控制中心根據車速的快慢確定合理的道口關閉時機，從而提高道口機動車輛和行人通過的效率。

1 列車測速系統設計

1.1 道口控制中心總體設計

道口控制中心系統框圖如圖1所示，列車測速模塊采集列車的行駛速度，通過CAN總線將列車的速度信息發給主控單元，主控單元根據列車的速度確定道口聲光報警和欄木關閉的時間。

圖1 系統總體框圖Fig.1 Block diagram of system

1.2 測速模塊的工作原理

測速模塊包含道口傳感器和單片機控制電路，道口傳感器采用閥式軌道電路。以下行方向為例，道口傳感器設置如圖2所示。

在道口接近區段的遠端設置兩段25 m長的閥式軌道電路。設列車在本區段上、下行運行的最高速度為160 km/h，按最不利的條件計算，接近區段長度應為2 222 m[2]。無車占用時，兩段軌道電路的GJ1、GJ2均處于吸起狀態。當列車駛向道口時，先后占用 JG1、JG2，GJ1、GJ2會相繼落下，利用單片機測出兩段軌道電路動作的時間間隔，即可計算出列車的行駛速度。

圖2 道口傳感器布置圖Fig.2 Crossing sensor layout

1.3 測速模塊硬件電路設計

以下行方向為例，道口控制中心與遠端軌道電路連接的電路圖如圖3所示，將24 V電源送至接近軌道電路，利用GJ1和GJ2的吸起和落下結點控制設在道口控制中心的JGJ，并將+5 V電源通過JGJ的吸起結點接至單片機的P1.1口。

圖3 道口傳感器電路圖Fig.3 Crossing sensor circuits

圖4 P1.1口輸入的脈沖波形Fig.4 Input pulse waveform in port P1.1

由于下拉電阻的作用，P1.1口平時為低電平[3]。當列車壓上JG1時，GJ1被旁路掉下，JGJ吸起，P1.1口為高電平；列車壓上JG2時，JGJ掉下，P1.1口又回到低電平。P1.1口輸入的脈沖波形如圖4所示。利用單片機定時器測量這個脈沖的寬度，就可以計算出列車的速度。單片機測量電路如圖5所示。

1.4 系統軟件設計

測速程序，利用單片機定時器計算傳感器輸出的脈沖寬度時間，再根據鐵軌長度計算出列車的速度。列車行駛速度計算公式如下：

圖5 單片機測量電路Fig.5 Single-chip measured circuit

v——計算所得的速度。（單位：m/s）

25——有絕緣軌道電路的長度，25 m。

t——單片機測得傳感器輸出的脈沖寬度時間。（單位：s）

程序流程圖如圖6所示。

圖6 系統程序流程圖Fig.6 Flow chart of system program

2 結 論

列車測速系統是鐵路道口實現定時報警的重要組成部分。實驗結果表明，該測速系統測速精度可達到0.1 m/s，能夠滿足鐵路道口控制系統的要求。本文提出的基于軌道電路的列車測速的方法，測速電路簡單，可靠性高，可廣泛應用于時速160 km/h以內的單線鐵路道口。由于鐵路運輸[7]安全的重要性，該系統還需要進一步完善，并在鐵路道口現場進行實驗，以確保鐵路道口運行的安全。

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