机车出入库防挤岔安全联控系统设计

陈慧蓉 段争光

（芜湖职业技术学院电气工程系，安徽 芜湖 241006）

随着铁路发展日新月异，机车出入库频次的不断加大，对调车安全提出了更高要求。目前，大多数机务段机车出入库作业还是通过调度员接发指令、扳道员进行道岔操作来完成，这种由调度（值班）员、板道员、机车乘务员通过单一、松散的方式进行联系控制，已经无法完全避免误操作和误认信号等因素引发的挤岔、碰撞等调车安全事故。由于现有的微机系统无法将某些股道影响行车安全的因素考虑到出入库安排中，机车出入库不能进行动态直观显示；机车股道预存量不明确；股道操作不能实时检测、判断；现场与外勤室相互脱节、不能实时联控。这些问题的存在使机车出、入库作业的安全性及效率得不到有效的保障。从解决该问题的角度出发，研发机车出入库防挤岔安全联控系统并推广使用，使原来外勤室、扳道房和道岔作业区单一、松散、脱节、死板的状态，转变为整体、关联、互控、形象生动的状态，实现盯住关键岗位，卡住关键点，控制易错点，防安全隐患于未然。所设计的系统真正做到防、控、卡、盯于一体，可以大大减少由于调度（值班）员、扳道员及机车乘务员之间误操作或误认信号等引起的安全事故的发生，能将事故发生率控制到零程度，从技术层面实现机车出入库运行的安全性、可靠性、经济性，推广应用前景广阔。

1 机车出入库防挤岔安全联控系统设计的要求

为了确保外勤室、道岔区作业现场、机车乘务员实现同步联控，系统应具有对道岔和指令进行实时检测、比较、判断、提示、报警等功能，确保机车出、入库的唯一正确性。具体要求细则如下：

（1）输入机车出、入库指令后，检测到道岔未通或出错时，室内外显示屏显示红色字符并报警，停止机车出、入库。待道岔正确开通或修正正确后，显示屏字符转为绿色，允许机车出、入库。

（2）输入机车出、入库指令后，若检测到有同股道上对向机车同时出、入库时，应及时报警并显示出错信息且显示字符为红色，停止机车出、入库。待指令修正正确后，显示屏字符转为绿色，允许机车出、入库。

（3）输入机车出、入库指令后，若检测到道岔位置发生异动时，室内外显示屏显示红色字符并报警，停止机车出、入库。待道岔正确修正后，显示屏字符转为绿色，允许机车出、入库。

（4）当同时排列不同股道机车出、入库时，且道岔和指令信息都正确，室内外显示屏同时显示不同股道出、入库信息且显示屏字符为绿色。若有差错，应及时报警，并显示对应出错信息且显示屏字符为红色，停止对应出错股道上的机车出、入库。待道岔和指令修正正确后，显示屏字符转为绿色，允许机车出、入库。

（5）当同股道机车同时有出、入库时，应遵循先出后入的原则。道岔和指令都正确，显示屏显示出库信息且字符为绿色，允许机车出库。待机车出库完毕后显示屏显示入库信息字符也为绿色，允许机车入库。若有差错，应即时报警并显示对应出错信息且字符为红色，停止机车出、入库。待道岔和指令修正正确后，显示屏显示字符为绿色，允许机车出、入库。

（6）若需满足机车连续入库的要求时，应保证前台机车入库完毕后，再排后续机车入库，机车入库时显示信息为“前车正入库请后车等待”。入库完毕且确认后，显示信息为 “后车允许入库”。后车启动超过停靠点则显示信息转换为“前车正入库请后车等待”。若检测到道岔和指令信息有差错则室内外显示屏显示红色字符并报警，待道岔和指令修正正确后，显示屏字符转为绿色，允许机车继续入库。若需满足机车连续出库的要求时，其要求与连续入库要求相同。

2 系统组成与工作原理

2.1 系统组成

本系统由信号采集部分、信号处理部分、控制部分和显示部分组成，系统框图如图1所示。

图1 系统框图

系统的放置也是分散的，具体安装放置如图2所示。信号采集部分安装在岔道处，扳道员扳动股道后，能够实时采集岔道位置信号并判断是否正确。信号处理部分具有防雷电的要求，安放在扳道房内，对采集到的股道信号进行处理传输。控制器部分放置在调度室供调度人员发布命令、接收信息。显示器部分竖立在轨道醒目位置，供调度员、扳道员和火车司机等人员进行相应操作或执行任务使用。

图2 系统硬件的放置

2.2 工作原理

如图1所示，系统控制部分监测采集道岔状态，由采样传感器把道岔状态信号送入信号处理模块，处理模块把传感器信号收集、检测、判断、处理后，转换为处理器可接收的信号送入控制器，控制器把接收到的信号显示出来，供用户使用。控制器由硬件和软件部分组成，软件部分为可操作的交互界面，由调度员操作。硬件部分为控制器和台式电脑。当调度人员发出调度命令后，显示器显示出可使用的岔道或错误的信息。显示部分为LED显示屏。

3 系统设计

3.1 系统硬件设计

图3 RS485接口电路

信号由LG8-S18系列接近开关采集；采集出道岔信号送入信号处理器，信号处理模块主要芯片为AT89C51单片机。主要完成传感器信号的收集和传输送给上位机。传感器信号通过继电器送入单片机实现电磁隔离，消除外部干扰。单片机把信号进行变换加入道岔信息送入上位机做好准备。单片机通过设置RS485通信协议把信号送入上位机，上位机通过RS485转RS232转换器接收信号。其中单片机与RS485的接口电路如图3所示，采用芯片75716实现RS485协议[1]。上位机对接收到的信号送入软件显示并进行相关操作。信号根据操作要求控制LED显示屏，显示屏可显示出、入库信息和错误提示。

3.2 系统软件设计

信号的人机交互以及信息的发布主要是通过上位机的软件进行[2-3]。软件采用Delphi实现，基本功能包括：机车调度、机车调度收发指令和操作日志查询、机车股道库存信息等。其中机车调度具体可实现入库、出库、调库等功能。机车调度收发通过LED显示屏使接收方接收。日志查询可查询操作记录，并可以导出为EXCEL表格，供打印存档。软件操作界面如图4所示，可以看出非常直观，方便操作者使用，具有多种附加功能，使本设备更具人性化。如机车调度时间设定，提示音开启，操作时间显示等功能。其中出入库子程序流程图如图5所示。根据出入库子程序可以看出具体实现流程。

图4 软件操作界面

图5 出入库子程序流程图

4 系统设计关键技术

本系统采样RS485串口通信进行数据的传输，数据由终端传感器采集信号送入电脑存储、显示。操作信息由软件送出在LED屏显示。关键技术为：

（1）将采集的岔道位置信号转化为数字信号及信号的转化、处理、传输；

（2）软件功能的实现；

（3）显示控制技术。

攻克的技术难点：

（1）信号采集精度高；

（2）信号输入与传输隔离，输出精度高，输出电压稳定及波纹噪声小；

（3）具有较好的过压、过流、短路等多重保护功能；

（4）防雷击；

（5）强电磁干扰环境下的信息传输。

5 结束语

机车出入库防挤岔安全联控系统的研发，将会采用立体的控制方式，使机车出入库作业区域统一结合起来。实现整体、关联、互控的格局，避免任何事故的发生，达到防范关键岗位、关键点、易错点事故的发生，防安全隐患于未然，真正做到防、控、卡、盯一体。该装置具有可视化的特点，电脑操作简单，对使用者要求不高。系统实现实时对岔道检测并判别岔道与指令信息是否相符、指令信息是否冲突、股道和道岔及指令是否为唯一性、差错报警显示等功能，为机车出入库安全提供了有效保证。

[1]林伸茂.8052单片机彻底研究——实习篇[M].北京：中国电力出版社，2007：188-197.

[2]曹曦,夏安邦，赵书红.基于 Delphi的多功能电表人机界面的数据处理[J].工业控制计算机，2007，（9）：49-50.

[3]吕振洪，周全.Delphi与 Excel的快速数据接口[J].自动化技术与应用，2001，（2）：39-41.