駝峰場聯鎖仿真平臺研究

陳慧琳，楊 揚

（西南交通大學 信息科學與技術學院，成都 611756）

駝峰場聯鎖仿真平臺研究

陳慧琳，楊 揚

（西南交通大學 信息科學與技術學院，成都 611756）

本文基于VC++6.0開發了一套駝峰場聯鎖仿真平臺。分析平臺功能和數據流程，闡述平臺的實現方法，簡述溜放進路的聯鎖實現及溜放車組追蹤方法，提供一種控制進路聯鎖的階段化設計思路。通過調試，軟件可滿足鐵路信號專業的教學和培訓需要。

駝峰場；聯鎖仿真；溜放；VC++6.0

在鐵路網中，凡用于辦理大量貨物列車解體和編組作業，并為此設置專用調車設備的車站稱為編組站。所有改編列車都要在編組站解體并重新組成新的列車出發。編組站的工作質量和改編作業效率，對整個鐵路網的通過能力、改編能力、作業安全、機車車輛周轉、勞動條件等都起著重要作用。隨著鐵路運能緊張問題日益突出，編組站作業也越來越繁忙，駝峰調車自動化在提高作業效率、保證作業安全、降低勞動強度等方面起著舉足輕重的作用，是鐵路編組站向現代化發展的主要內容和重要標志。為此，研究駝峰場的聯鎖仿真軟件具有重要意義。駝峰場計算機聯鎖應用到編組站駝峰自動化控制系統中，可提高作業效率、降低勞動強度，保障作業安全、可靠；該仿真研究在現場技術人員的培訓及鐵路信號專業的教學中，能夠增強教學實踐性，提高學員專業技能。

1 系統功能

本聯鎖仿真系統是基于Visual C++6.0開發的面相對象設計的軟件。仿真系統的功能結構如圖1所示。系統接收人機交互軟件（上位機軟件）發來的操作命令，進行聯鎖邏輯運算，模擬設備動作，將設備動態信息（I/O信息）反饋給上位機軟件。軟件主要包括聯鎖邏輯運算和仿真模擬兩個模塊。其中，聯鎖邏輯運算分為溜放進路聯鎖邏輯運算、調車進路聯鎖邏輯運算和非進路聯鎖邏輯運算3個方面。

圖1 聯鎖仿真系統功能結構圖

溜放進路依據溜放計劃辦理，駝峰信號機開放不同的信號顯示。溜放過程中，根據作業計劃及車組走行實跡自動控制各分路道岔轉換，保證車組進入預定股道。溜放結束后給出相應表示。

調車進路按壓始終端按鈕辦理，檢查聯鎖條件，自動轉換道岔、開放信號。隨車列的走行，信號自動關閉、進路解鎖。調車進路在信號開放后、車列尚未占用接近區段前可辦理取消進路解鎖；信號開放后、車列已占用接近區段但尚未越過信號機時，可辦理人工解鎖方式解鎖。

非進路聯鎖作業一般是對某個單一信號設備的操作，包括對道岔的單操、單鎖、單封、解封及故障解鎖，模擬信號機燈絲斷絲，模擬軌道區段故障占用和故障出清等。

由于本仿真軟件未連接硬件設備，其仿真部分是通過軟件不斷讀寫INPUT表和OUTPUT表實現的。聯鎖軟件聯鎖邏輯運算后更新OUTPUT表，模擬現場驅動；根據OUTPUT表的變化，對INPUT表中相應位置值模擬采集板；把更新后的INPUT表和OUTPUT表都反饋給上位機，以實現上位機的實時顯示。

2 系統工作流程

根據軟件結構設計和數據流程，軟件啟動后，首先初始化變量、函數、配置文件和TCP/IP通信，隨后聯鎖軟件將站場的初始化設備狀態及仿真的采集驅動數據發送至上位機軟件實現站場初始化顯示。系統接收并解析上位機軟件下達的作業命令，并根據當前站場設備狀態進行聯鎖邏輯運算后將各類信息整合反饋給上位機軟件，上位機軟件的界面將實時動態地顯示聯鎖系統的仿真結果。當檢查到程序退出時，軟件釋放內存，退出系統。系統工作流程如圖2所示。

圖2 聯鎖軟件工作流程圖

3 系統實現

由圖2可知，系統軟件可劃分為聯鎖數據結構、聯鎖邏輯運算和通信數據組織3個模塊，分別就這3個模塊詳述系統軟件的實現方法。

3.1 聯鎖數據及數據結構

在計算機聯鎖中參與聯鎖運算的數據稱為聯鎖數據。本研究所有聯鎖配置數據寫在TXT文件中，采用靜態數據和動態數據兩種數據形式。

所謂靜態數據，即在系統中僅以讀取方式操作而不做改寫。對站場中出現的每一個信號設備，如道岔、信號機和軌道區段等，都設置相應的靜態數據，包括設備ID、名稱、左右位置關系、設備類型、所在咽喉等，程序中對各信號設備創建類并定義數組，存儲相應靜態數據。針對溜放進路編寫包括溜放進路上的分路道岔及敵對始端信號機的溜放進路表，以便接收溜放命令后匹配進路表并及時自動排列溜放進路。

動態數據不斷被程序訪問并隨聯鎖邏輯而改寫。本仿真軟件編寫具有0-1狀態的INPUT表和OUTPUT表，模擬6502電氣集中里的繼電器，例如信號機有DJ、DXJ、LXJ等，道岔有DBJ、FBJ、DCJ、FCJ等，軌道區段有DGJ等。通過讀取INPUT表獲取當前站場各設備狀態，結合作業命令進行聯鎖邏輯運算后對OUTPUT表置位，以此操作設備。

3.2 聯鎖邏輯運算

系統的聯鎖邏輯處理包括溜放進路聯鎖處理、調車進路聯鎖處理和非進路聯鎖處理3類。下面詳細分析這3類作業的聯鎖實現方式。

3.2.1 溜放進路聯鎖處理

溜放信號開放流程圖如圖3所示。溜放信號開放前，應將峰下第一分路道岔轉換至第一溜放車組所需位置并鎖閉道岔。駝峰信號機的防護范圍是自到達場股道經到達場出站咽喉區進入駝峰調車場的推送部分、峰頂平臺、溜放部分直至各條調車線，其信號顯示方式：綠燈表示按規定速度推送；綠閃表示加速推送；黃閃表示減速推送；紅閃指示機車車輛自駝峰后退；白閃指示機車去禁溜線；白燈指示機車到峰下；黃燈表示預先推送；紅燈表示停車。

溜放開始后，軟件對下溜車組進行全程跟蹤，根據作業計劃及車組的走行位置逐級傳遞命令，自動控制道岔轉換，使車組進入預定軌道。當車組占用某一道岔區段后，開始節點搜索自動匹配到下一道岔區段，將道岔轉換到所需位置并鎖閉。

3.2.2 調車進路聯鎖處理

調車進路作業包括進路選排、解鎖、取消進路、人工解鎖等。下面舉例詳述進路選排的聯鎖處理方式。

系統收到選路命令后：（1）確定進路始終端、進路方向并記錄該進路。（2）以節點搜索的方式對該進路上每一個信號設備分成若干個階段處理。

ROUTEPROVE階段從進路終端開始，檢查進路中各信號設備是否故障或被其它進路占用；SETMARK階段從進路終端開始，給各信號設備置占用標記，選出進路中所有信號機、道岔和軌道區段；BEFORELOCK從終端開始檢查進路中道岔位置并將道岔轉換到所需位置；SETLOCK階段從始端開始鎖閉進路中各道岔及軌道區段；CLEARSIGNAL階段從進路終端開始檢查信號機的開放條件，由遠及近開放信號。

3.2.3 非進路聯鎖處理

非進路聯鎖作業一般是對某個單一信號設備的操作。操作道岔時，先檢查該道岔未標記或未鎖閉，再單獨對其進行或轉換或鎖閉等操作（峰下道岔應迅速轉換而不延時）。模擬信號機和軌道區段故障時，接收故障命令后直接給INPUT、OUTPUT表中相關繼電器置位，如DSJ、DGJ等。

3.3 通信數據組織

系統完成聯鎖處理后將站場信號設備狀態及采集、驅動信息及時更新至上位機以實時顯示。其中，采集、驅動信息上文已有介紹，信號設備狀態指該設備正處于進路處理的哪個階段。在聯鎖處理中記錄設備情況，上位機用來繪制不同狀態下的信號設備。信號機的狀態有標記、鎖閉、閃光、延時180s、延時30s等，道岔的狀態有標記、鎖閉、失去表示等，軌道區段的狀態有標記、鎖閉、占用等。

圖3 信號開放流程圖

4 結束語

本文在Windows平臺下，以VC++為開發工具，采用模塊化設計，研究開發了一套功能強、造價低、靈活性較高的駝峰場聯鎖仿真軟件，經過多次試驗與調試，軟件運行穩定，具備一定的完整性和通用性，可基本滿足鐵路信號工作人員的學習和培訓需求。

[1] 吳芳美.編組站調車自動控制[M].北京：中國鐵道出版社，1995.

[2] 楊 揚.車站信號控制系統[M].成都：西南交通大學出版社，2012.

[3] 孫 鑫，余安萍.VC++深入詳解[M].北京：電子工業出版社，2006.

[4] 宋玉華.鐵路編組站駝峰自動化試驗[J].鐵道建筑技術，2012（5）.

[5]王中林，劉忠信，吳 垠，等.基于無線網絡的多智能體系仿真系統的設計[J].計算機工程與設計，2014（11）.

[6]齊志華，姚亞平，高術強.基于CAN通信的計算機聯鎖IO仿真系統設計[J].鐵路通信信號，2013（11）.

責任編輯 方 圓

Interlocking simulation platform of hump marshalling yard

CHEN Huilin, YANG Yang
( School of Information Science and Technology, Southwest Jiaotong University, Chendu 611756, China )

The article developed an interlocking simulation platform of hump marshalling yard, analyzed the functions, dataflow and implementation method of the platform, described the interlocking implementation of free rolling route and tracing method for free rolling cars, provided stage design idea of controlling route interlocking. Through repeatedly debugging, this software could meet the needs of railway signal professional teaching and training.

hump marshalling yard; interlocking simulation; free rolling; VC++6.0

U284.3∶TP39

A

1005-8451（2015）09-0040-03

2015-01-06

中國鐵路總公司科技研究計劃項目（2013X012-A-1，2013X012-A-2，2013X008-A）。

陳慧琳，在讀碩士研究生；楊 揚，副教授。