一种新型调车信号机灯丝转换报警电路

张宝峰 杨进风 朱均超 李翠

一种新型调车信号机灯丝转换报警电路

张宝峰 杨进风 朱均超 李翠

针对传统调车信号机灯丝转换报警电路存在不能实时监测副灯丝状态、报警显示不能精确到具体故障灯位等缺点，提出一种新型调车信号机灯丝转换报警方法。采用单片机作为中心控制器、电压互感器为监测元件、电压跟随器和反相比较器组成断丝信号处理电路、RS-485总线为报警信号传输电路。该方法与传统电路相比增加了灯丝暖丝电路、故障灯位显示和故障信号处理电路，提高电路性能，降低电路成本，增强电路的实用性。

单片机;电压互感器;灯丝转换;信号机

信号机是指挥和保证列车安全运行最重要的信号设备，对信号机的工作状态进行实时严格地监测与控制是信号机点灯单元及报警系统的首要任务。

传统的铁路信号机灯丝转换报警系统采用继电器作为主、副灯丝切换及报警器件。当主灯丝断丝时，连接在主灯丝回路的继电器动作，将信号灯回路切换到副灯丝工作回路，同时接通报警电路。但是如果此时副灯丝已经断丝，系统切换到副灯丝回路后，副灯丝回路处于断丝状态，系统将不能正常工作。如果故障发生在与正线列车进路或专用线有关的调车信号机上，就会危及列车和调车安全，严重干扰铁路运输正常秩序。

别外，现有的调车信号机还存在明显不足:①普遍没有主、副灯丝转换报警功能;②突加的电压对灯丝存在冷丝冲击，影响灯丝的寿命;③报警信息不能显示断丝信号机的号码和具体灯位。

因此，提出采用电压互感器作为灯丝信号监测元件、电压跟随器和反相比较器组成断丝信号处理电路、RS-485总线为报警信号传输电路的新型调车信号机灯丝转换报警电路，实现在主丝故障断丝时，副丝能有效切换和精确显示故障灯位信息，避免副灯丝冷丝断丝故障的发生，提高系统的实用性。

1 调车信号机灯丝转换报警电路分析

信号机灯丝智能转换报警电路，包括室内中心控制器和室外灯丝转换器2部分，如图1所示。

每台信号机都与灯丝转换器相连，灯丝转换器采用156系列铁路专用继电器作为执行机构，其动作时间小于20 ms。信号机的主灯丝回路连接电流型继电器，副灯丝回路连接该继电器的常开触点，当主灯丝故障断丝时，电流型继电器的常开触点闭合，信号机切换到副灯丝回路工作。

每台信号机都连接电压互感器，如图2所示。采用扩频通信的电力载波技术，将信号机的状态实时传输给采集机，由采集机向中心控制器发送信息。当信号机故障时，将故障信息以及故障灯位的地址信息传送至中心控制器，由中心控制器报警并显示。

图1 单个信号机的系统框图

2 信号机电源电路设计

针对供电设备对电源要求的不同(单片机工作电压为直流5V，电流型继电器工作电压为交流110V，信号灯工作电压为直流10.7V)，将220V 50Hz的市电分3路输出:一路经变压器输出交流110V给电流型继电器供电;一路经变压器、整流滤波输出直流12V给信号灯供电;还有一路经变压器、整流滤波电路和直流稳压电路输出直流5V作为单片机的输入电压。

3 灯丝检测回路设计

灯丝检测回路采用电压跟随器和反相器组成的故障信号处理电路，将灯丝检测回路检测到的故障信号处理为室外单片机可以接收的信号，并在室外单片机内进行报警。主、副灯丝两端分别连接电压互感器作为故障信号检测元件，当主、副灯丝发生故障断丝时，对应的电压互感器二次侧将输出低电平信号。由于单片机接收的是数字信号，需要将电压互感器输出的信号进行处理。

4 软件部分

系统的软件设计包括主程序和中断子程序。主程序的主要功能是完成系统初始化、中断初始化、显示屏电路的初始化，如图3所示。初始化完成后系统进入中断等待状态。中断子程序的主要功能是进行中断处理包括报警处理和故障信息显示处理，如图4所示。

图3 主程序初始化流程图

5 结束语

系统以单片机作为主控制芯片，采用电压互感器作为主监测元件，整流滤波电路、运算放大器电路、电流型继电器作为辅助电路，RS-485总线作为信息传输与地址编码电路，组成了一种新型的调车信号机断丝监测系统。该系统克服了主、副灯丝电源相同，缺少副灯丝在线监测电路，报警信号不能精确到具体灯位的缺点，提高了系统的性能，实施方便，操作简单，增强了系统的实用价值。

图2 系统整体结构图

图4 中断子程序流程图

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In the lightof the deficiencies in a filament conversion alarm circuitof traditional shunting signal，such as being unable tomonitor the status of auxiliary filament in a real timemanner and being unable to accurately indicate the specific fault lights in alarm display，we presents a new kind of filament conversion alarm method for shunting signal，which uses single-chip machine asmain controller，a voltage transformer asmonitoring unit，a voltage follower and inverting comparator as a alarm channel of broken wire，RS-485 bus as the pathway of broken wires alarm signal and the main controller．Compared with the traditional system，the heating filamentwire circuit and broken light place indication and failure signal handling circuits are added to the new system，enhancing the performance of the circuit，reducing the cost on the circuit，and improving the practicality of the circuit．

Single-chip machine;Voltage transformer;Filament conversion;Signal

张宝峰:天津理工大学自动化学院教授300384天津

杨进风:天津理工大学自动化学院研究生300384天津

朱均超:天津理工大学自动化学院讲师300384天津

李翠:天津理工大学自动化学院研究生300384天津

天津市科技支撑计划重点项目(10ZCKFGX02900)

2011-10-13

(责任编辑:温志红)