无线调车机车信号和监控系统的模拟子系统(联锁、车列)

张弘志 刘 武

无线调车机车信号和监控系统的模拟子系统(联锁、车列)

张弘志*刘 武*

联锁、车组模拟子系统是对STP-yh型无线调车机车信号和监控系统进行工程化的研究成果,是实验室模拟测试平台中的一个重要组成部分。介绍了这一模拟子系统的专有功能。

STP-yh型无线调车机车信号和监控系统;工程化;联锁;车列;模拟

1 现实需求

无线调车机车信号和监控系统(简称调车监控系统)通过机车车载设备和地面设备联控来实现调车机车在集中区车场安全作业。其中,车载设备通过机车下的查询器经站场各个出入口处的传感器(应答器),将相关信息纳入或退出此安全控制系统。地面设备接收计算机联锁设备发来的站场信息,了解站场信号开放情况。地面设备和车载设备通过无线电台进行信息交互,使地面车站人员、调车司机均能实时掌握站场使用情况。

调车监控系统根据站场设备状态,监视、控制机车安全走行,必要时采取制动等安全措施,以防止调车机发生诸如出入库冒进信号、了望信号错误,造成挤岔事故、冲入正线造成重大影响、冲出土挡造成翻车事故、超速行车造成脱线事故、超速联挂撞坏车钩等问题。

为便于推广应用,对调车监控系统进行了工程化改造,将各个子系统进行标准化重构,以期形成数据创建自动化、现场调试工程化和短期开通便利化。同时在实验室内最大限度地对现场情况进行模拟再现,即实验平台中的模拟子系统(联锁模拟、车列模拟)。此模拟子系统采用Visual C++6.0编程实现。

2 模拟子系统在调车监控模拟测试平台中的位置

模拟子系统是调车监控模拟测试平台中的一个组成部分。图1和图2可以看到它在仿真实验平台中所处的位置。

如图2所示,即使用模拟子系统代替真实现场联锁和站场内所用的应答器的反馈信息。针对模拟子系统,其输入输出流分为:①发送给地面主机的站场设备信息(模拟联锁的通信机);②发送给车载主机的车载查询器信息(模拟车载查询器主机);③接收自LKJ2000监控装置模拟/转发软件(转发)或监控装置模拟/转发软件直接模拟并发送的机车走行方向、位移信息。

3 功能体现

3.1 数据展示

主界面展示站场平面图,其他窗口界面采用类似Visual C++6.0的界面,上、下、左、右均可浮动、可变大小、可停靠、可关闭控制窗口。

3.1.1 进路数据(基本、复合、限速)

在进路数据展示中将基本进路、复合进路、限速进路数据的细节呈现,以便查阅。各种进路的称呼均是调车监控系统对进路的描述。这3种进路在调车监控系统中为车载主机和地面主机所用,用于监控机车走行的前方进路是否畅通。

1.基本进路:类似联锁系统中所谓的短调车进路,其特点是只有一对起始、阻挡信号机。

2.复合进路:类似联锁系统中所谓的长调车进路,其特点是由多个基本进路即短进路拼接而成,又可以组成多级。

3.限速进路:是基本进路(短进路所包含的)的进路设备中具备特殊限速道岔相关进路。

3.1.2 站场设备信息

只需要将鼠标移动到站场图上显示的各个设备处,就可以看到站场相关信息(区段属性、信号机属性、道岔属性、道岔区段、限速道岔属性和应答器安装位置),使用非常方便。

3.2 多种联锁码位的发送模拟

通常情况下,模拟平台使用调车监控系统规定的内部码位格式作为地面设备的外部码位接收数据。必要时联锁模拟可以按照真实联锁系统的码位发送格式发送给地面设备站场码位信息,如按照铁科院Ⅱ型联锁、交大微联公司联锁、通号公司K5B联锁等等,灵活性比较好。

3.3 联锁设备的模拟

3.3.1 现场设备状态的模拟

具备展现站场平面示意图、模拟道岔的定/反位状态、模拟区段的占用/出清状态、模拟信号机的开/关状态、模拟区段的锁闭/解锁状态等设备状态功能。

3.3.2 现场设备相关联锁命令执行模拟

实现了道岔的定/反位命令、信号机的开/关命令、区段的锁闭和解锁命令、进路的开放/取消等设备命令执行的模拟。

3.4 进路的开放和取消

3.4.1 进路开放

点击始、终端信号机,系统会自动搜索其间的进路,将所有当前可开进路罗列于进路搜索结果中,由用户自己选择所要的进路,进路信息中包含途经道岔和区段,所要排放的进路类型。当然若是能够直接确定进路线路和类型,系统会直接排放进路。模拟系统会自动搬动道岔,锁闭区段,开放信号机。

3.4.2 进路取消

将鼠标移至进路始端信号机处,通过对应的右弹菜单,即可点中取消进路选项,来取消进路。若条件满足,进路会自动取消已开放的进路。

3.5 车列的模拟

3.5.1 车列的显示

车列分成2种:带有机车的车列和不带有机车的车列。

带有机车的车列表示车列中至少有机车,当然也可有车辆加入,它们且连在一起。含有车辆时,其车辆可以在机车的上行端或下行端或两端均有。因为有机车,所以此种车列有动力源。而具备机车的车列是以机车车号作为车列的唯一标识。

不带有机车的车列表示车列中只有车辆,车辆均连在一起。因为没有机车,所以没有动力源,但可以在与有动力的机车走行时脱离而具备初始速度,即所谓的遛放作业展示。

在站场图形中,带机车的车列和不带有机车的车列以不同颜色线段进行区分,且车列的机车部分进行了突出展示,所以机车在车列线段中的位置一目了然。

车列的线条均画于区段上方,而各个区段的长度值均是按照现场实际长度进行赋值的,线条长度比例均按区段的实际现场长度和在图上的长度比例进行伸缩后而画出,所以区段相对短但实际线条画的长时,车列在其上画得也相对较长;反之则较短,总之是反映实际车列与区段的关系。随着位移的变化,车列的线条也随着移动,非常直观地体现出车列的实际走行。如图3所示,图中深黑色粗线表示整个车列,其中车列头部进入ⅡG是机车在进行牵引,可以看到双划线的机车标示。(注:图3中车列以黑色示意,实际程序是以彩色展示。)

3.5.2 车列走行信息展示

图3 车列在站场图中的展示

在车列走行过程中,实时显示车列距离前方信号机距离;显示针对所占用的区段,距离最外侧占用区段最外侧绝缘节距离;还有显示机车上的查询器距离所占用区段中的应答器(通过“▲”标示)距离。同时,当机车判断经过站场布置的应答器时,模拟系统会根据配置的查询器的属性来决定是否将已过应答器信息发送给车载系统,以模拟实际通过应答器传感器时的动作。与此同时,站场图上相应应答器图标会以红闪的方式直观的体现给使用者。

同时,为了地面设备与车载设备软件计算结果类比,故将地面设备和车载设备计算的车列距前方信号机的长度也通过比较的方式复视在模拟程序中。这样其中的误差就真实而直观的展示出来了。

车列在走行过程中,自动占用、出清区段,区段自动按照联锁条件解锁,信号机自动根据联锁关系关闭。

3.6 车列的操作

1.车列的添加和删除。

2.车列的走行操控,如车列的分解(摘车)、自动合并(挂车),平面遛放。

3.车列过应答器时的自动报点。即车列中的机车通过站场地面应答器时,自动将应答器信息通知车载系统设备。

3.6.1 车列的添加

可以在站场任何区段位置添加车列(如道岔、无岔区段、股道),通过上述设备的相应操作菜单项“添加车列”,就可以在当前选择的区段上布置车列。车列就会按照要求,根据自身长度、站场区段长度、距离目标区段偏移位置,铺画于站场中。甚至于,可以将车列放置在站场边缘区段的外侧,亦同样可直观地模拟出车列从场外进入,并轧上站内轨道电路的过程。

车列不一定是紧靠目标区段绝缘节放置,可以以目标区段的某个方向的绝缘节为基准点(如图4所示,以目标区段上行绝缘节为基准),可以把车列的上行起点放置在以此基准点规定的偏移距离的地方。所以车列在站场图中的放置是很自由和灵活的。

图4 车列添加位置示意图

3.6.2 车列的删除

通过带机车车列数据列表和不带机车车列数据列表,点选要删除的车列,即可删除相关车列的一切信息,同时站场图中车列显示自动消失。

3.7 车列的走行操控

3.7.1 车列的走行模拟操控方式

1.接入LKJ2000监控装置模拟系统软件,由LKJ2000监控装置模拟系统软件进行转发或模拟,提供位移、走行方向和走行速度等信息。通过操控LKJ2000监控装置模拟调试仪或LKJ2000监控装置模拟软件,调整机车走行的方向和速度,接收由LKJ2000监控装置转发软件传来的机车位移及走行方向信息,模拟程序自动调整机车的走行于区段的占用和出清。这一操控方式体现在,车列工具条中的控制权设置栏——LKJ2000模拟控制。在此种方式下,车、地、联锁模拟软件所获知的机车信息均来自于LKJ2000监控装置,数据信息源统一。这样模拟测试更接近于实际,便于再现现场问题。

2.不使用外界提供车列走行的位移和走行方向信息,所需的信息均由模拟车列程序自身提供,用于模拟那些非安装调车监控设备的机车车列走行。

3.7.2 车列的分解与合并

车列的合并是自动进行的,当车列前进端有车组(车辆)停留时,当两者相接时,程序自动将两者合并成一个车列。车列的分解功能可以模拟车列的摘车、平面溜放、甚至是驼峰溜放。只需要设置所摘车位于机车的位置,并设置摘开的车辆数,即可。

摘车可有多种方式:停、减、加。

当以车列停在站场时,可以停方式摘车,摘出的车辆以停车方式停留在原先所在位置。分离开的2个车列位置(车列距离其占用的区段集合中的最外侧区段的最外侧绝缘节的距离)均可从车列列表中看出,可以让控制系统观察自身控制效果和精度,以便调整。

当使用车列平面溜放时,可以减方式摘车。即在溜放进路开放后,将机车速度提起,在车列走行到适当的位置,按分解按钮,而后人工控制机车减速到停车。即可看到分解出的不含机车的车列以分解时的初速度,并以一定的减速度走行在溜放进路中,直至停止。

而驼峰场推峰溜放模拟时,可以加方式摘车,点按分解按钮,即可看到分解出的车辆以分解时车列的速度为初速度,并以一定的加速度走行在溜放线路中。

4 展望

联锁、车列模拟子系统,在整个工程进行中起到了应有的作用。在项目准备期,通过模拟实验平台可以对将要进行的站场进行整个系统的联调测试,用于测试硬件设备和站场数据;在项目中期,可以随时模拟现场发生的现象,便于在实验室调试。

当然,联锁、车列模拟子系统可以进一步的扩展,模拟现场设备的故障现象,如站场数据区段长度测量不准确的再现;对于设备电务终端存储的故障回放数据进行智能分析再现;对于多机车组成一体的车列进行分解连挂,再现现场实际使用方式。

联锁、车列模拟系统可以走得更远,模拟编组站全站场车列走行,如驼峰场推送遛放、接发车自动走行模拟等等。总之,一切都向着智能化、自动化和便利化方向迈进。

[1] 高继祥.铁路信号运营基础[M].北京:中国铁道出版社,1998,2.

[2] 何文卿.6502电气集中电路(修订本)[M].北京:中国铁道出版社,1997,4.

[3] 张福祥,徐建国.车站计算机联锁[M].北京:中国铁道出版社,2005,6.

[4] 侯俊杰.深入浅出MFC(第二版)[M].华中科技大学出版社,2001,1.

[5] DavidJ.Kruglinski(著)潘爱民、王国印(译).Visual C ++技术内幕(第四版)[M].北京:清华大学出版社,2001,4.

The interlocking and Train Sets simulation subsystem was researched achievement in the engineering process of STP-yhmodelwireless shunting locomotive signaling and monitoring system.Itwas an important component in the laboratory simulation test platform.It's introduced on special function of the simulation subsystem.

Wireless Shunting Locomotive Signaland Monitor System;Engineering;Interlocking;Train Sets;Simulation

*中国铁道科学研究院通信信号研究所助理研究员,100081北京

2011-01-21

(责任编辑:诸 红)