一種新型調車信號機燈絲轉換報警電路

張寶峰 楊進風 朱均超 李翠

一種新型調車信號機燈絲轉換報警電路

張寶峰 楊進風 朱均超 李翠

針對傳統調車信號機燈絲轉換報警電路存在不能實時監測副燈絲狀態、報警顯示不能精確到具體故障燈位等缺點，提出一種新型調車信號機燈絲轉換報警方法。采用單片機作為中心控制器、電壓互感器為監測元件、電壓跟隨器和反相比較器組成斷絲信號處理電路、RS-485總線為報警信號傳輸電路。該方法與傳統電路相比增加了燈絲暖絲電路、故障燈位顯示和故障信號處理電路，提高電路性能，降低電路成本，增強電路的實用性。

單片機;電壓互感器;燈絲轉換;信號機

信號機是指揮和保證列車安全運行最重要的信號設備，對信號機的工作狀態進行實時嚴格地監測與控制是信號機點燈單元及報警系統的首要任務。

傳統的鐵路信號機燈絲轉換報警系統采用繼電器作為主、副燈絲切換及報警器件。當主燈絲斷絲時，連接在主燈絲回路的繼電器動作，將信號燈回路切換到副燈絲工作回路，同時接通報警電路。但是如果此時副燈絲已經斷絲，系統切換到副燈絲回路后，副燈絲回路處于斷絲狀態，系統將不能正常工作。如果故障發生在與正線列車進路或專用線有關的調車信號機上，就會危及列車和調車安全，嚴重干擾鐵路運輸正常秩序。

別外，現有的調車信號機還存在明顯不足:①普遍沒有主、副燈絲轉換報警功能;②突加的電壓對燈絲存在冷絲沖擊，影響燈絲的壽命;③報警信息不能顯示斷絲信號機的號碼和具體燈位。

因此，提出采用電壓互感器作為燈絲信號監測元件、電壓跟隨器和反相比較器組成斷絲信號處理電路、RS-485總線為報警信號傳輸電路的新型調車信號機燈絲轉換報警電路，實現在主絲故障斷絲時，副絲能有效切換和精確顯示故障燈位信息，避免副燈絲冷絲斷絲故障的發生，提高系統的實用性。

1 調車信號機燈絲轉換報警電路分析

信號機燈絲智能轉換報警電路，包括室內中心控制器和室外燈絲轉換器2部分，如圖1所示。

每臺信號機都與燈絲轉換器相連，燈絲轉換器采用156系列鐵路專用繼電器作為執行機構，其動作時間小于20 ms。信號機的主燈絲回路連接電流型繼電器，副燈絲回路連接該繼電器的常開觸點，當主燈絲故障斷絲時，電流型繼電器的常開觸點閉合，信號機切換到副燈絲回路工作。

每臺信號機都連接電壓互感器，如圖2所示。采用擴頻通信的電力載波技術，將信號機的狀態實時傳輸給采集機，由采集機向中心控制器發送信息。當信號機故障時，將故障信息以及故障燈位的地址信息傳送至中心控制器，由中心控制器報警并顯示。

圖1 單個信號機的系統框圖

2 信號機電源電路設計

針對供電設備對電源要求的不同(單片機工作電壓為直流5V，電流型繼電器工作電壓為交流110V，信號燈工作電壓為直流10.7V)，將220V 50Hz的市電分3路輸出:一路經變壓器輸出交流110V給電流型繼電器供電;一路經變壓器、整流濾波輸出直流12V給信號燈供電;還有一路經變壓器、整流濾波電路和直流穩壓電路輸出直流5V作為單片機的輸入電壓。

3 燈絲檢測回路設計

燈絲檢測回路采用電壓跟隨器和反相器組成的故障信號處理電路，將燈絲檢測回路檢測到的故障信號處理為室外單片機可以接收的信號，并在室外單片機內進行報警。主、副燈絲兩端分別連接電壓互感器作為故障信號檢測元件，當主、副燈絲發生故障斷絲時，對應的電壓互感器二次側將輸出低電平信號。由于單片機接收的是數字信號，需要將電壓互感器輸出的信號進行處理。

4 軟件部分

系統的軟件設計包括主程序和中斷子程序。主程序的主要功能是完成系統初始化、中斷初始化、顯示屏電路的初始化，如圖3所示。初始化完成后系統進入中斷等待狀態。中斷子程序的主要功能是進行中斷處理包括報警處理和故障信息顯示處理，如圖4所示。

圖3 主程序初始化流程圖

5 結束語

系統以單片機作為主控制芯片，采用電壓互感器作為主監測元件，整流濾波電路、運算放大器電路、電流型繼電器作為輔助電路，RS-485總線作為信息傳輸與地址編碼電路，組成了一種新型的調車信號機斷絲監測系統。該系統克服了主、副燈絲電源相同，缺少副燈絲在線監測電路，報警信號不能精確到具體燈位的缺點，提高了系統的性能，實施方便，操作簡單，增強了系統的實用價值。

圖2 系統整體結構圖

圖4 中斷子程序流程圖

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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

張寶峰:天津理工大學自動化學院教授300384天津

楊進風:天津理工大學自動化學院研究生300384天津

朱均超:天津理工大學自動化學院講師300384天津

李翠:天津理工大學自動化學院研究生300384天津

天津市科技支撐計劃重點項目(10ZCKFGX02900)

2011-10-13

(責任編輯:溫志紅)