信号联锁试验模拟系统应用及原理

侯南平，余 飞

（1.南京职工培训基地，助理工程师，江苏 芜湖 241000；2.合肥电务段，助理工程师，安徽 合肥 230000）

现行的模拟联锁试验方法是临时制作轨道模拟盘模拟轨道线路及列车占用情况；在分线盘上挂二极管模拟道岔表示；在分线盘、信号机端上挂灯泡模拟信号机的开放情况等。这种试验方法存在着试验项目不全、试验点分散、效率低、差错大等问题。为此，利用计算机技术研制了信号联锁试验模拟系统，该系统能模拟各种室外设备，对列车运行情况进行仿真，并能实时反映各种室内控制驱动信息，对规范信号设备模拟试验和信号设备工程施工，保障设备安全开通有较大的实用价值。

1 系统结构

1.1 系统组成 本系统由试验主机和采集控制下位机组成，采集控制下位机按种类分设轨道、道岔、信号、站内电码化这4 种采集控制下位分机。工作技术指标：电源电压（220±15%）V ；AC 环境温度-10 ℃～+50 ℃；相对湿度低于85%；隔离电压1 500 V；绝缘大于100 MΩ。系统结构见图1所示。

图1 系统结构图

1.2 系统结构链接 试验主机放置于信号控制台附近，通过RS-485 总线与采集控制下位机相连，轨道、道岔、信号、站内电码化4 种采集控制下位分机通过线缆连接分线盘相应的道岔、轨道电路、信号机等端子。

2 系统的工作原理

2.1 试验主机

2.1.1 程序主界面 程序主界面分菜单区、主显示区，动态显示室外信号设备状态，提供图形化的操作试验界面。菜单区有站场数据配置、连接硬件设备、模拟列车、电码化查询显示等菜单，通过鼠标操作可实现对轨道、道岔、信号、站内电码化等试验项目的命令输出及相应实时显示。程序主界面见图2。

图2 程序主界面

2.1.2 工作原理 试验主机主要运用C++面向对象方法结构化设计软件，图形化显示室外设备状态，接受采集控制下位分机上传的采集数据，并根据联锁试验项目规程要求，向其输出系列包含试验条件的控制命令，根据控制台上相应信息的变化检查联锁关系的正确性。

2.2 道岔表示采集控制分机

2.2.1 硬件结构 道岔表示采集控制分机由若干块采集控制板构成，用二极管矩阵来模拟室外道岔表示电路的表示二极管。每块采集控制板控制32 路道岔表示，每块电路板都有特定的地址编码，板间通过RS-485 总线级联.工作技术指标：输入电压（110±15%）V；AC接通压降≤1 V。道岔表示采集控制分机结构见图3所示。

图3 道岔表示采集控制分机结构图

2.2.2 工作原理 分机所有继电器平时处于接通状态，通过二极管矩阵接通所有道岔的表示电路。当进行联锁试验需断开某路道岔表示时，试验主机发送带有板地址和位地址的控制信息，分机首先进行板地址识别，如是本分机地址时则断开相应位地址的道岔表示电路。操作人员根据控制台上相应信息的变化检查联锁关系的正确性。

2.3 轨道电路采集控制分机

2.3.1 硬件结构 轨道电路采集控制分机由若干块采集控制板构成，每块采集控制板控制32路轨道电路，每块电路板都有特定的地址编码，板间通过RS-485 总线联级，通过识别接收试验主机控制信号，接通或断开相应地址的轨道电路，达到模拟轨道电路占用、空闲试验的目的。用24 V电源通过继电器的通断模拟室外轨道电路的状态。工作技术指标：供电输出电压24 V±0.5DC。结构见图4。

图4 轨道电路控制分机结构

2.3.2 工作原理 分机所有继电器平时处于接通状态，将24 V 电源加到所有轨道继电器，使其励磁吸起，模拟室外轨道电路的空闲状态。进行联锁试验时，如需模拟某轨道区段占用或模拟列车运行时，试验主机发送带有板地址和位地址的控制信息，分机首先进行板地址识别，然后断开相应位地址的轨道继电器电路。操作人员根据控制台相应信息的变化检查联锁的正确性。

2.4 信号机采集控制分机

2.4.1 硬件结构 信号机采集控制分机由若干块采集控制板构成，每块采集控制板采集32路信号灯表示，每块电路板都有特定的地址编码，板间通过RS-485 总线联级。该分机实时采集所有信号机的点灯状态，在试验主机发出查询命令时，通过识别接收试验主机控制信号，按照约定的地址格式将监测范围内的信号机点灯状态上传。工作技术指标：输入电压（220±15%）V；AC输入阻抗44 KΩ。信号机采集控制分机结构见图5所示。

图5 信号机采集控制分机结构

2.4.2 工作原理 信号机采集控制分机实时采集所有信号机的点灯状态，上位计算机循环发出查询命令。信号机采集控制分机通过识别接收上位机控制信号，按照约定的地址格式将监测范围内的信号机点灯状态上传，在信号机采集控制分机面板同步显示信号机点灯状态。操作人员根据控制台上相应点灯信息的变化检查联锁关系的正确性。

2.5 站内电码化采集控制分机

2.5.1 硬件结构 站内电码化采集控制分机由若干块采集控制板构成，每块采集控制板具有两路独立的采集控制电路，可分别采集16个轨道区段移频信号，每块电路板都有特定的地址编码，板间通过RS-485总线联级。采用多路模拟开关，将指定地址的移频信号接入移频解码电路，获取移频信息。为能够显示预发码时的状态，板内设置A、B两套相互独立的电路。工作技术指标：站内电码化引入电压≤170 V（ZPW-2 000 A）；站内电码化接收灵敏度≥80 V；站内电码化输入阻抗≥100 KΩ。站内电码化采集控制分机结构见图6所示。

图6 站内电码化采集控制分机结构

2.5.2 工作原理 试验主机需要查询某区段移频发码信号时，首先发出板地址、区段地址及上下行信息。站内电码化采集控制分机通过识别接收试验主机控制信号，将该区段移频电路接入到解码电路，并读取低频移频信息，换算成相应的机车信号点灯灯位后上传至试验主机，操作人员根据控制台上相应点灯信息的变化检查站内电码化发码的正确性。

3 系统功能

3.1 站场及信号设备布置情况的模拟 系统采用TDCS系统的站场数据，并使用TDCS的站场编辑工具对基于站场设备与控制箱地址对应关系的数据进行配置；可根据实际需要配置地址，一般先自动生成地址，再根据实际变化修改相应的地址项，从而实现对站场及信号设备布置情况的模拟。

3.2 室外信号设备输入信号的模拟试验

1）道岔表示采集控制分机接收试验主机控制信号，根据试验主机指示，接通或断开相应地址的道岔表示电路，达到通断表示试验的目的，用以核对联锁关系的正确性。

2）信号机采集控制分机实时采集分线盘上信号机点灯电路送出的电压，根据所有被监测对象的点灯与灭灯情况，按照规定的地址格式将点灯信息上传给试验主机，用以核对联锁关系的正确性。

3）轨道电路采集控制分机接收试验主机控制信号，根据试验主机指示，接通或断开轨道继电器，从而模拟室外轨道电路的占用和空闲，达到动态检查联锁关系的目的。

3.3 站场列车运行情况的模拟 轨道电路采集控制分机接收试验主机控制信号，根据列车运行进路，接通或断开相应轨道继电器，模拟室外轨道电路的顺序占用和出清，从而实现对列车运行情况的模拟。

3.4 站内电码化信息发送的检查 站内电码化采集控制分机识别接收试验主机发来的站内电码化区段测量命令，将试验主机指定区段的移频信号检出，按照机车信号点灯方式给出当前区段的点灯灯位并上传给试验主机显示，用以检测站内电码化施工的正确性，为了兼顾某些预发码区段的测量，该控制箱设置了两套电码化测试电路，可以同时测试两个不同区段的发码正确性。

4 结束语

模拟联锁试验系统采用成熟的计算机控制、编程及电测技术，并和信号工程技术相结合，在各种设备电信号的模拟和信息采集处理，以及电码化信息的采集、分析、处理方面具有明显的优势，极大地改进了目前的模拟联锁试验办法，规范模拟联锁试验程序，使模拟联锁试验简单化、程序化，并能有效地减少信号工程工作量、提高工效并及时发现设计和施工中的差错。因试验条件的限制，整套系统未在大站场进行试验，联锁试验的管理功能需要进一步开发完善。