一種無聯(lián)鎖調(diào)車進(jìn)路指引系統(tǒng)

單亮亮

摘 要：本文介紹了基于西門子S7-200系列可編程控制器（PLC）、400MHz無線平面調(diào)車設(shè)備以及多種現(xiàn)場總線構(gòu)成的一種無聯(lián)鎖調(diào)車進(jìn)路指引系統(tǒng)，以及工業(yè)組態(tài)軟件作為上位機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)在無聯(lián)鎖調(diào)車進(jìn)路指引系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：非集中調(diào)車作業(yè)區(qū)；無聯(lián)鎖調(diào)車作業(yè)；400MHz無線平面調(diào)車設(shè)備；尖軌密貼及開向檢測；調(diào)車自動(dòng)播報(bào)

中圖分類號(hào)：U291 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

目前，在全路許多車站都存在非集中調(diào)車作業(yè)區(qū)，道岔無聯(lián)鎖，需要依靠作業(yè)人員目視確認(rèn)準(zhǔn)備進(jìn)路的開通狀態(tài)，一旦作業(yè)人員錯(cuò)誤確認(rèn)或閑雜人員扳動(dòng)，極易造成錯(cuò)送、擠岔甚至脫軌事故。多年來，此類事故在全路屢有發(fā)生，已經(jīng)成為車站安全作業(yè)的重點(diǎn)。因此，一種能夠輔助作業(yè)人員確認(rèn)調(diào)車進(jìn)路的設(shè)備，既減輕作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證調(diào)車作業(yè)安全，同時(shí)提高調(diào)車作業(yè)效率和車站的改編能力，將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1.無聯(lián)鎖調(diào)車進(jìn)路指引系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

針對(duì)非集中調(diào)車作業(yè)區(qū)無聯(lián)鎖道岔調(diào)車作業(yè)特點(diǎn)，滿足可靠確認(rèn)調(diào)車進(jìn)路的需求，對(duì)系統(tǒng)裝置進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)，各部分組成相對(duì)獨(dú)立且互相連接，若某一部分功能模塊損壞，不影響其他模塊對(duì)調(diào)車進(jìn)路的指示。系統(tǒng)主要由以下設(shè)備構(gòu)成：

（1）現(xiàn)場道岔密貼及開向檢測裝置：由尖軌密貼頂桿、YBLX系列行程開關(guān)、安裝盒組成，在尖軌尖部前端基本軌軌腰中部預(yù)置一孔，將L型密貼頂桿安裝在尖軌上，頂桿頂針在相應(yīng)安裝側(cè)密貼時(shí)，適當(dāng)頂入預(yù)置孔，恰使安裝于基本軌預(yù)置孔外側(cè)安裝盒內(nèi)的行程開關(guān)動(dòng)作，通過調(diào)整行程開關(guān)行程，確定尖軌密貼程度，在軌道兩側(cè)尖軌各安裝一套檢測裝置以確認(rèn)道岔開向。

（2）現(xiàn)場控制柜：由中央處理器（PLC）、開關(guān)量采集接口，顯示輸出接口、廣播播報(bào)輸出接口、PPi網(wǎng)絡(luò)通信接口組成。開關(guān)量采集接口用于采集道岔開向，每組道岔兩組開關(guān)量信號(hào)互鎖，正常表示僅有一組信號(hào)表示為1，兩組信號(hào)均表為0表示道岔擠岔，兩組信號(hào)均表為1表示設(shè)備故障；顯示輸出接口與廣播播報(bào)輸出接口用于連接現(xiàn)場進(jìn)路表示裝置和無線平面調(diào)車設(shè)備；PPi網(wǎng)絡(luò)通信接口用于連接遠(yuǎn)程監(jiān)視設(shè)備。

（3）現(xiàn)場進(jìn)路表示裝置：由LED顯示屏、自動(dòng)語音播報(bào)控制板、現(xiàn)場廣播組成。LED顯示屏實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前開通進(jìn)路股道；自動(dòng)語音播報(bào)控制板內(nèi)分段存儲(chǔ)預(yù)先錄制好的進(jìn)路開通的人工語音，接受中央處理器給予的指令，向現(xiàn)場廣播發(fā)出相應(yīng)的人工語音信號(hào)；場內(nèi)作業(yè)人員通過顯示屏、廣播確認(rèn)進(jìn)路開通信息。

（4）無線平面調(diào)車設(shè)備：由400MHz無線平面調(diào)車發(fā)送電臺(tái)、400MHz天饋系統(tǒng)、400MHz無線平面調(diào)車接受電臺(tái)組成。進(jìn)路開通語音信息由自動(dòng)語音播報(bào)控制板通過音頻輸入接口AUX方式傳輸給無線平面調(diào)車發(fā)送電臺(tái)，通過400MHz數(shù)字信道傳輸給無線平面調(diào)車接受電臺(tái)；機(jī)車內(nèi)、室內(nèi)等不便于觀測現(xiàn)場進(jìn)路表示裝置的作業(yè)人員通過無線平面調(diào)車設(shè)備確認(rèn)進(jìn)路開通信息。

（5）遠(yuǎn)程監(jiān)視設(shè)備：具備實(shí)時(shí)監(jiān)視道岔位置、進(jìn)路開通信息功能；設(shè)備故障報(bào)警功能；道岔操作及進(jìn)路開通歷史記錄、查詢與導(dǎo)出功能；預(yù)置網(wǎng)絡(luò)接口，可進(jìn)行多站集中監(jiān)視。

2.中央處理器、IO節(jié)點(diǎn)與通信接口

為滿足無聯(lián)鎖調(diào)車系統(tǒng)的需求，選用西門子S7-200系列可編程控制器（PLC）作為中央處理器，西門子EM221數(shù)字量輸入擴(kuò)展模塊作為道岔開向信息采集擴(kuò)展，最多可采集68組道岔開向信息。如道岔較多（非集中調(diào)車區(qū)域多于68組道岔），則可選用一臺(tái)PLC作為主站，多臺(tái)PLC作為從站，主站與從站間通過RS485總線、modbus協(xié)議進(jìn)行連接，由從站進(jìn)行道岔開向檢測，主站對(duì)多臺(tái)從站的采集信息進(jìn)行整合處理給出進(jìn)路開通信息。

系統(tǒng)使用PLC輸出節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)LED顯示屏表示進(jìn)路開通信息，使用RS485總線、modbus協(xié)議與兩塊語音播報(bào)控制板連接，通過PLC對(duì)道岔開向信息的綜合處理給出的進(jìn)路開通信息選取預(yù)先錄制在語音播報(bào)控制板內(nèi)的語音段進(jìn)行播放。

3.自動(dòng)語音播報(bào)控制板的設(shè)計(jì)

自動(dòng)語音播報(bào)控制板選用WT588D-U語音芯片作為錄播核心，32Mbit容量的SPI-Flash作為存儲(chǔ)介質(zhì)，LM2596作為穩(wěn)壓芯片，SP485EE作為通信芯片，STM8S003F3P6作為MCU，LM1875作為功放。其原理結(jié)構(gòu)如圖2所示。

4.無線平面調(diào)車電臺(tái)改造

400MHz數(shù)字制式無線平面調(diào)車手持電臺(tái)（摩托羅拉P8800、P8606等型號(hào)）在全路非集中調(diào)車作業(yè)中廣泛應(yīng)用，將無聯(lián)鎖進(jìn)路指引系統(tǒng)與平面調(diào)車對(duì)講電臺(tái)有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)人工對(duì)講電臺(tái)的自動(dòng)播報(bào)能夠更加可靠有效的輔助作業(yè)人員確認(rèn)調(diào)車進(jìn)路。

首先，移除手持電臺(tái)的鋰電池，在手持電臺(tái)與鋰電池的原接觸觸點(diǎn)介入DC7.2V穩(wěn)壓電源。然后，利用手持電臺(tái)原耳麥接口，接入自動(dòng)語音播報(bào)控制板播報(bào)的音頻信號(hào)；通過中央處理器的輸出節(jié)點(diǎn)，依據(jù)語音時(shí)長，控制對(duì)講PPT觸點(diǎn)的接通時(shí)間。因手持電臺(tái)的原耳麥音頻輸入接口為MIC接口，不能直接接入AUX音頻信號(hào)，需對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行衰減處理，其原理結(jié)構(gòu)如圖3所示。

5.遠(yuǎn)程監(jiān)視終端

遠(yuǎn)程監(jiān)視終端主要由電源、通用工控機(jī)加裝RS232-RS485通信協(xié)議轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。平臺(tái)軟件選用的是工業(yè)組態(tài)軟件，一個(gè)集成了人機(jī)界面（HMI）系統(tǒng)和監(jiān)控管理（SCADA）系統(tǒng)的面向?qū)ο蟮能浖軌蛲瓿涩F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、流程控制、動(dòng)畫顯示、報(bào)警和安全機(jī)制、趨勢曲線、報(bào)表輸出等功能。并且提供各種PLC的驅(qū)動(dòng)軟件，因此使PLC與上位機(jī)的通信變得非常容易。

無聯(lián)鎖調(diào)車進(jìn)路指引系統(tǒng)主要監(jiān)視道岔開向、進(jìn)路開通情況，根據(jù)現(xiàn)場要求，利用對(duì)組態(tài)軟件的二次開發(fā)來完成無聯(lián)鎖調(diào)車進(jìn)路指引系統(tǒng)監(jiān)視和管理。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是組態(tài)軟件的核心，控制系統(tǒng)的各個(gè)部分均以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫作為公用區(qū)交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)部分協(xié)調(diào)動(dòng)作。

結(jié)論

本文介紹了一種無聯(lián)鎖調(diào)車進(jìn)路指引系統(tǒng)，經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)，能夠滿足非集中調(diào)車作業(yè)區(qū)域調(diào)車作業(yè)指引的需求，能夠通過多種方式提示作業(yè)人員進(jìn)路變更，同時(shí)系統(tǒng)還具備網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展功能，為多站集中監(jiān)視提供接口，能夠有效地輔助作業(yè)人員確認(rèn)調(diào)車進(jìn)路，減輕作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證調(diào)車作業(yè)安全，提高調(diào)車作業(yè)效率和車站的改編能力，將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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