机车车载行车安全设备I/O接口信号研究

2021-12-25李江靳永强

科学与信息化 2021年3期

李江靳永强

中车兰州机车有限公司甘肃兰州 730050

引言

为保障铁路机车行车安全，早在20世纪90年代我国就已有应用成熟的JK-2H和LKJ-93型列车运行监控装置。目前，国内应用最广泛的为LKJ2000型行车安全监控装置，该型产品充分吸取了第一、第二代产品的成熟经验，并在产品的数字化、集成化、界面友好化、操控便捷化等方面进行了升级，可以更好地指挥司乘人员的驾驶过程，实现了安全速度控制、交路信号、无线通信的同时，采集记录与列车安全运行有关的各种机车运行状态信息，并可将列车信息实时信息传输至监控中心，促进了机车运行管理的自动化，逐渐成为列车运行不可或缺的部分。因行车安全设备系统庞大、输入输出信号类型复杂，行车安全设备安装和调试过程中经常出现线路接错烧损设备或功能不全等故障，故对安装调试人员而言完全明晰行车安全设备各种输入输出信号类型可以更好地指导装车工作，本文将对主要行车安全设备的输入输出信号类型进行详细的分析阐述。

1 行车安全设备信号类型分析

行车安全设备主要包括：列车运行监控记录装置、机车信号、列车无线调度通信设备、机车安全信息综合监测装置、机车鸣笛记录系统、调车信号接口盒、列车运行状态信息无线传输系统及相应的传感器、信息输入输出和连接设备，目前，在国内和谐型机车上也将上述行车安全设备称为“第三方设备”，以上所有设备的工作电源为直流110V，其余部件电源由相应的主机输出转换得到[1]。

1.1 列车运行监控记录装置

列车运行监控记录装置主要用于列车运行速度监控，根据区间运行线路允许速度及实时路况综合防止列车超速，可以存储线路运行数据，对运行数据进行实时监控记录，并将相应的线路条件、制动系统及运行工况数据显示和语音提示，可输出不同程度的机车制动信号，触发机车制动从而保障安全行车。LKJ2000型车载监控装置主要由监控主机、人机交互单元、光电式速度传感器、压力传感器及成套电缆组成。

车载列车运行监控装置的直流110V开关量输入通道数为8路，包含零位、向前、向后、牵引、制动共5种机车运行工况信号采集和卸载、减压、保压共3种制动系统输出继电器触头公共点信号；直流110V制动控制输出通道数10路，包含卸载常闭触头1、卸载常闭触头2、卸载常开触头、减压常闭触头1、减压常闭触头2、减压常开触头、保压常闭触头1、减压常闭触头2、减压常开触头和紧急制动输出。监控系统采集的模拟量信号主要包括4路制动系统风压信号、3路机车运行速度信号和1路柴油机转速信号（内燃机车）或1路主变原边侧电流信号（电力机车）。风压信号为直流0～5V电压信号线性对应0-1MPa风压，检测的制动系统4路风压信号包含列车管、闸缸、均衡风缸1和均衡风缸2压力。机车运行速度信号为方波脉冲信号，方波占空比约50%，频率0～5055Hz对应0～300km/h，方波脉冲幅值低电平≤2V，高电平≥9V，幅值最大为15V；机车上速度信号通过光电式速度传感器发生脉冲速度信号，监控系统给使用的传感器提供直流15V工作电源，相应的通道发出脉冲信号，为取得准确的速度信号监控装置一般从机车前后转向架分别取1个通道的速度信号。柴油机转速信号为过零的类似正弦波，信号峰值范围0～±6V，频率范围为0～4000kHz，随着柴油机转速的不断提高信号幅值和频率均呈现递增趋势。主变原边电流信号为过零正弦波，信号峰值范围0～±6V，频率50Hz固定，监控系统原边电流信号取自电压型电流互感器，由主变电流互感器二次侧输入后进行变送。

1.2 机车信号车载系统

机车信号车载系统用于接收地面感应线圈传送的地面轨道信号，通过信号主机的分析、译码、处理，将地面行车信号显示在车载信号机上，并通过与列车监控记录装置通讯，提供相应的灯码、超防、制式、过绝缘节等信息，能够与超速防护设备相配合实现列车运行超速防护与自动控制。JT系列机车信号车载系统由信号主机、双路接收线圈、车载八显信号机及连接电缆组成。

机车信号车载系统与机车联系除为其提供工作电源外，还采集机车的运行方向信号，通过采集司控器方向手柄信号，信号类型为直流110V的2路开关量信号，包含机车向前（I端操纵）和机车向后（II端操纵）。机车信号车载系统接收的钢轨信号制式较多，常见的有国内有绝缘移频、ZPW-2000系列无绝缘移频、法国UM71无绝缘移频及电子交流计数信号。

1.3 其他车载行车安全设备

其他车载行车安全设备主要包括机车安全信息综合监测装置、机车鸣笛记录系统、调车信号接口盒、列车运行状态信息无线传输系统，这些设备与机车联系较少，机车只需为其提供直流110V电源，其余套系线缆通过与列控、信号、无线电台进行数据通信。其中机车鸣笛记录系统，还需采集机车鸣笛转换器相应动作信号及过分相主断路器通断状态信号，鸣笛信号及主断分合信号均为直流110V开关量信号，包含I端鸣笛、II端鸣笛及主断分、主断合共4路；鸣笛记录信号取自风笛管路中的鸣笛转换器的常开触头，当风管路通风时常开触头闭合，可准确记录行驶过程中的鸣笛操作；自动过分相主断路器分合信号取自主断路器相应动作输出触头，可记录主断路器的主触头通断[2]。