信號聯鎖試驗模擬系統應用及原理

侯南平，余 飛

（1.南京職工培訓基地，助理工程師，江蘇 蕪湖 241000；2.合肥電務段，助理工程師，安徽 合肥 230000）

現行的模擬聯鎖試驗方法是臨時制作軌道模擬盤模擬軌道線路及列車占用情況；在分線盤上掛二極管模擬道岔表示；在分線盤、信號機端上掛燈泡模擬信號機的開放情況等。這種試驗方法存在著試驗項目不全、試驗點分散、效率低、差錯大等問題。為此，利用計算機技術研制了信號聯鎖試驗模擬系統，該系統能模擬各種室外設備，對列車運行情況進行仿真，并能實時反映各種室內控制驅動信息，對規范信號設備模擬試驗和信號設備工程施工，保障設備安全開通有較大的實用價值。

1 系統結構

1.1 系統組成 本系統由試驗主機和采集控制下位機組成，采集控制下位機按種類分設軌道、道岔、信號、站內電碼化這4 種采集控制下位分機。工作技術指標：電源電壓（220±15%）V ；AC 環境溫度-10 ℃～+50 ℃；相對濕度低于85%；隔離電壓1 500 V；絕緣大于100 MΩ。系統結構見圖1所示。

圖1 系統結構圖

1.2 系統結構鏈接 試驗主機放置于信號控制臺附近，通過RS-485 總線與采集控制下位機相連，軌道、道岔、信號、站內電碼化4 種采集控制下位分機通過線纜連接分線盤相應的道岔、軌道電路、信號機等端子。

2 系統的工作原理

2.1 試驗主機

2.1.1 程序主界面 程序主界面分菜單區、主顯示區，動態顯示室外信號設備狀態，提供圖形化的操作試驗界面。菜單區有站場數據配置、連接硬件設備、模擬列車、電碼化查詢顯示等菜單，通過鼠標操作可實現對軌道、道岔、信號、站內電碼化等試驗項目的命令輸出及相應實時顯示。程序主界面見圖2。

圖2 程序主界面

2.1.2 工作原理 試驗主機主要運用C++面向對象方法結構化設計軟件，圖形化顯示室外設備狀態，接受采集控制下位分機上傳的采集數據，并根據聯鎖試驗項目規程要求，向其輸出系列包含試驗條件的控制命令，根據控制臺上相應信息的變化檢查聯鎖關系的正確性。

2.2 道岔表示采集控制分機

2.2.1 硬件結構 道岔表示采集控制分機由若干塊采集控制板構成，用二極管矩陣來模擬室外道岔表示電路的表示二極管。每塊采集控制板控制32 路道岔表示，每塊電路板都有特定的地址編碼，板間通過RS-485 總線級聯.工作技術指標：輸入電壓（110±15%）V；AC接通壓降≤1 V。道岔表示采集控制分機結構見圖3所示。

圖3 道岔表示采集控制分機結構圖

2.2.2 工作原理 分機所有繼電器平時處于接通狀態，通過二極管矩陣接通所有道岔的表示電路。當進行聯鎖試驗需斷開某路道岔表示時，試驗主機發送帶有板地址和位地址的控制信息，分機首先進行板地址識別，如是本分機地址時則斷開相應位地址的道岔表示電路。操作人員根據控制臺上相應信息的變化檢查聯鎖關系的正確性。

2.3 軌道電路采集控制分機

2.3.1 硬件結構 軌道電路采集控制分機由若干塊采集控制板構成，每塊采集控制板控制32路軌道電路，每塊電路板都有特定的地址編碼，板間通過RS-485 總線聯級，通過識別接收試驗主機控制信號，接通或斷開相應地址的軌道電路，達到模擬軌道電路占用、空閑試驗的目的。用24 V電源通過繼電器的通斷模擬室外軌道電路的狀態。工作技術指標：供電輸出電壓24 V±0.5DC。結構見圖4。

圖4 軌道電路控制分機結構

2.3.2 工作原理 分機所有繼電器平時處于接通狀態，將24 V 電源加到所有軌道繼電器，使其勵磁吸起，模擬室外軌道電路的空閑狀態。進行聯鎖試驗時，如需模擬某軌道區段占用或模擬列車運行時，試驗主機發送帶有板地址和位地址的控制信息，分機首先進行板地址識別，然后斷開相應位地址的軌道繼電器電路。操作人員根據控制臺相應信息的變化檢查聯鎖的正確性。

2.4 信號機采集控制分機

2.4.1 硬件結構 信號機采集控制分機由若干塊采集控制板構成，每塊采集控制板采集32路信號燈表示，每塊電路板都有特定的地址編碼，板間通過RS-485 總線聯級。該分機實時采集所有信號機的點燈狀態，在試驗主機發出查詢命令時，通過識別接收試驗主機控制信號，按照約定的地址格式將監測范圍內的信號機點燈狀態上傳。工作技術指標：輸入電壓（220±15%）V；AC輸入阻抗44 KΩ。信號機采集控制分機結構見圖5所示。

圖5 信號機采集控制分機結構

2.4.2 工作原理 信號機采集控制分機實時采集所有信號機的點燈狀態，上位計算機循環發出查詢命令。信號機采集控制分機通過識別接收上位機控制信號，按照約定的地址格式將監測范圍內的信號機點燈狀態上傳，在信號機采集控制分機面板同步顯示信號機點燈狀態。操作人員根據控制臺上相應點燈信息的變化檢查聯鎖關系的正確性。

2.5 站內電碼化采集控制分機

2.5.1 硬件結構 站內電碼化采集控制分機由若干塊采集控制板構成，每塊采集控制板具有兩路獨立的采集控制電路，可分別采集16個軌道區段移頻信號，每塊電路板都有特定的地址編碼，板間通過RS-485總線聯級。采用多路模擬開關，將指定地址的移頻信號接入移頻解碼電路，獲取移頻信息。為能夠顯示預發碼時的狀態，板內設置A、B兩套相互獨立的電路。工作技術指標：站內電碼化引入電壓≤170 V（ZPW-2 000 A）；站內電碼化接收靈敏度≥80 V；站內電碼化輸入阻抗≥100 KΩ。站內電碼化采集控制分機結構見圖6所示。

圖6 站內電碼化采集控制分機結構

2.5.2 工作原理 試驗主機需要查詢某區段移頻發碼信號時，首先發出板地址、區段地址及上下行信息。站內電碼化采集控制分機通過識別接收試驗主機控制信號，將該區段移頻電路接入到解碼電路，并讀取低頻移頻信息，換算成相應的機車信號點燈燈位后上傳至試驗主機，操作人員根據控制臺上相應點燈信息的變化檢查站內電碼化發碼的正確性。

3 系統功能

3.1 站場及信號設備布置情況的模擬 系統采用TDCS系統的站場數據，并使用TDCS的站場編輯工具對基于站場設備與控制箱地址對應關系的數據進行配置；可根據實際需要配置地址，一般先自動生成地址，再根據實際變化修改相應的地址項，從而實現對站場及信號設備布置情況的模擬。

3.2 室外信號設備輸入信號的模擬試驗

1）道岔表示采集控制分機接收試驗主機控制信號，根據試驗主機指示，接通或斷開相應地址的道岔表示電路，達到通斷表示試驗的目的，用以核對聯鎖關系的正確性。

2）信號機采集控制分機實時采集分線盤上信號機點燈電路送出的電壓，根據所有被監測對象的點燈與滅燈情況，按照規定的地址格式將點燈信息上傳給試驗主機，用以核對聯鎖關系的正確性。

3）軌道電路采集控制分機接收試驗主機控制信號，根據試驗主機指示，接通或斷開軌道繼電器，從而模擬室外軌道電路的占用和空閑，達到動態檢查聯鎖關系的目的。

3.3 站場列車運行情況的模擬 軌道電路采集控制分機接收試驗主機控制信號，根據列車運行進路，接通或斷開相應軌道繼電器，模擬室外軌道電路的順序占用和出清，從而實現對列車運行情況的模擬。

3.4 站內電碼化信息發送的檢查 站內電碼化采集控制分機識別接收試驗主機發來的站內電碼化區段測量命令，將試驗主機指定區段的移頻信號檢出，按照機車信號點燈方式給出當前區段的點燈燈位并上傳給試驗主機顯示，用以檢測站內電碼化施工的正確性，為了兼顧某些預發碼區段的測量，該控制箱設置了兩套電碼化測試電路，可以同時測試兩個不同區段的發碼正確性。

4 結束語

模擬聯鎖試驗系統采用成熟的計算機控制、編程及電測技術，并和信號工程技術相結合，在各種設備電信號的模擬和信息采集處理，以及電碼化信息的采集、分析、處理方面具有明顯的優勢，極大地改進了目前的模擬聯鎖試驗辦法，規范模擬聯鎖試驗程序，使模擬聯鎖試驗簡單化、程序化，并能有效地減少信號工程工作量、提高工效并及時發現設計和施工中的差錯。因試驗條件的限制，整套系統未在大站場進行試驗，聯鎖試驗的管理功能需要進一步開發完善。