單片機(jī)仿真64D半自動繼電邏輯關(guān)系

駱燕勝

駱燕勝:南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院通信信號學(xué)院 高級工程師210031 南京

我國大約有4萬多公里的單線鐵路，區(qū)間閉塞采用64D半自動閉塞設(shè)備的車站約有3000個。這種區(qū)間閉塞是由半自動閉塞機(jī)、軌道電路、進(jìn)出站信號機(jī)、操縱和表示設(shè)備以及閉塞電源、閉塞外線等組成，區(qū)間兩端車站各有1套64D設(shè)備成對使用。

1 繼電64D半自動閉塞存在問題

雖然繼電聯(lián)鎖現(xiàn)在大多數(shù)已經(jīng)被計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖取代，減少了繼電器的使用，功能也有很大的提升，但單線區(qū)間依然使用的是64D型繼電半自動閉塞，設(shè)備成本高、體積大、笨重、繼電邏輯關(guān)系復(fù)雜，功能單一，缺乏自檢、記錄、回放等，沒有冗余功能，跟不上技術(shù)發(fā)展的步伐。此外，閉塞外線采用實(shí)回線傳送直流脈沖，當(dāng)站間通信是數(shù)字通道時只能采用光電轉(zhuǎn)換，增加了故障點(diǎn)。

如今單片機(jī)功能已經(jīng)非常強(qiáng)大，利用最簡單的單片機(jī)就可以輕松完成十幾個繼電器的邏輯功能。而且單片機(jī)進(jìn)行站間信息傳輸時，可以采用各種數(shù)字通道。

2 單片機(jī)64D半自動閉塞機(jī)

在64D型單線繼電半自動閉塞辦理過程中，用正極性脈沖作為值班員辦理閉塞或發(fā)車通知用的信號，用負(fù)極性脈沖作為閉塞機(jī)的自動回執(zhí)或復(fù)原信號，圖1所示為64D站間傳遞閉塞信號示意圖。

可以用單片機(jī)完成64D半自動的13個邏輯繼電器的功能。值班員的操作按鈕由單片機(jī)采集，接發(fā)車表示燈由單片機(jī)驅(qū)動。值班員的按鈕操作方式與接發(fā)車表示燈顯示的意義與繼電半自動完全一致。繼電半自動機(jī)改為單片機(jī)半自動閉塞機(jī)，對于值班員來說操作相同。

圖1 64D站間傳遞直流脈沖閉塞信號示意圖

2.1 單片機(jī)采集驅(qū)動

單片機(jī)采集值班員的操作閉塞按鈕BSA、復(fù)原按鈕FUA、事故按鈕SGA，并根據(jù)閉塞機(jī)的實(shí)際狀態(tài)，驅(qū)動接發(fā)車指示燈顯示紅綠黃燈。單片機(jī)采集驅(qū)動見圖2。

圖2 單片機(jī)64D的采集驅(qū)動示意圖

兩站間采用國際標(biāo)準(zhǔn)的RS-232通用串口通信協(xié)議交換站間閉塞信息，適用于現(xiàn)有各種有線、無線，光纜、電纜站間通信技術(shù)。

2.2 閉塞機(jī)狀態(tài)變化的觸發(fā)條件

半自動閉塞機(jī)的狀態(tài)變化觸發(fā)條件有6個:①值班員按下BSA;②值班員按下FUA;③值班員按下SGA;④對方站發(fā)正脈沖;⑤對方站發(fā)負(fù)脈沖;⑥列車壓軌道電路。

其中值班員辦理的觸發(fā)條件有3個:①BSA，請求閉塞或同意接車;②FUA，列車到達(dá)復(fù)原或辦理過程中的取消復(fù)原;③SGA，停電恢復(fù)復(fù)原或軌道電路故障復(fù)原等非正常復(fù)原。

接收到鄰站發(fā)來的正負(fù)脈沖觸發(fā)條件有2個:①正脈沖，請求、同意列車出發(fā)站間通信編碼;②負(fù)脈沖，回執(zhí)、復(fù)原站間通信編碼。

列車壓軌道電路觸發(fā)條件有1個:軌道繼電器落下，列車出發(fā)、到達(dá)壓入軌道電路。

2.3 軟件仿真繼電器邏輯關(guān)系

對應(yīng)半自動閉塞6個觸發(fā)條件，編制含有6個觸發(fā)條件的軟件處理模塊，程序框圖見圖3。

同一個觸發(fā)條件根據(jù)邏輯繼電器的不同狀態(tài)，會產(chǎn)生不同的結(jié)果。

例如:值班員按下閉塞按鈕BSA條件，如果是初始狀態(tài)，則會產(chǎn)生:向?qū)Ψ秸景l(fā)請求發(fā)車碼、本站置邏輯繼電器狀態(tài)為發(fā)車狀態(tài)、發(fā)出語音提示提醒值班員已辦理請求閉塞等狀態(tài)。如果邏輯繼電器狀態(tài)處于接車狀態(tài)，則同一個觸發(fā)條件會產(chǎn)生:向?qū)Ψ秸景l(fā)同意接車碼、本站置邏輯繼電器狀態(tài)為同意接車狀態(tài)、接車指示燈點(diǎn)綠燈、發(fā)出語音提示提醒值班員已辦理同意接車等狀態(tài)。如果邏輯繼電器狀態(tài)不是以上2種，則會產(chǎn)生出錯提示，提醒值班員按壓閉塞按鈕無效。

同樣，其他5個觸發(fā)條件，根據(jù)不同邏輯繼電器狀態(tài)，會有不同的結(jié)果。

6個觸發(fā)條件除了發(fā)出正、負(fù)閉塞脈沖串口通信編碼信號以外，還會改變13個邏輯繼電器的狀態(tài)，給出相應(yīng)的表示燈顯示及語音提示或報警，輸出區(qū)間開通聯(lián)鎖條件 (連續(xù)輸出區(qū)間開通聯(lián)鎖條件，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖連續(xù)不間斷檢查區(qū)間開通聯(lián)鎖條件，保證區(qū)間開通聯(lián)鎖關(guān)系的正確)。

3 單片機(jī)64D半自動閉塞機(jī)的特點(diǎn)

單片機(jī)64D半自動機(jī)仿真繼電半自動閉塞所有邏輯關(guān)系時，關(guān)鍵是找出所有的觸發(fā)條件。每個觸發(fā)條件對應(yīng)于一個軟件處理模塊。在判斷13個繼電器狀態(tài)時，根據(jù)實(shí)際情況減少判斷繼電器的數(shù)量，簡化判斷條件。這樣軟件開發(fā)會簡單很多，不確定性會大大下降。單片機(jī)64D半自動閉塞機(jī)可以廣泛運(yùn)用于我國的單線鐵路。

單片機(jī)64D半自動閉塞機(jī)可適用于現(xiàn)有的各種數(shù)據(jù)通信技術(shù)，不需要光電轉(zhuǎn)換，減少了故障點(diǎn)。還可以縮短現(xiàn)場施工調(diào)試工期，便于維修和更換，提高鐵路運(yùn)輸效率。

圖3 6個觸發(fā)條件程序框圖

采用單片機(jī)64D半自動閉塞機(jī)，不僅可以增加雙套冗余、通道檢測、報警、記錄回放等新增功能，而且兩站間單片機(jī)不用正負(fù)直流脈沖，而是通過串口通信交換信息，因此可以適用于任何站間數(shù)據(jù)通道 (64 kb/s音頻電話線通道，2 Mb/s數(shù)字通道，光纜通道，數(shù)字無線通道 400 MHz、800 MHz、2.4 G頻段)，根據(jù)現(xiàn)場通道的情況可以增加通道冗余功能，減少通道故障對運(yùn)輸?shù)挠绊憽Ｈ绻F(xiàn)場可以采用有線/無線的通道冗余方式，那通道的可靠性更高。

我校在實(shí)訓(xùn)室的2個車站之間使用了學(xué)校研制開發(fā)的單片機(jī)64D半自動閉塞機(jī)，作為單線站間閉塞的設(shè)備，可以完成繼電64D半自動閉塞的所有功能。此外，我們還將繼續(xù)研制開發(fā)具有雙套冗余功能的單片機(jī)64D半自動閉塞機(jī)。

［1］ 何文卿．6502電氣集中電路［M］ ．北京:中國鐵道出版社，1997．

［2］ 王明國．64D型繼電半自動閉塞的改進(jìn)［J］ ．鐵道通信信號，2001(3):21－22．

［3］ 畢艷芬．64D半自動閉塞電源電路改進(jìn)建議［J］ ．鐵道通信信號，2002(5):26－27．

［4］ 徐東明．64D復(fù)線半自動閉塞結(jié)合電路探討［J］ ．鐵道通信信號，2010(3):37－38．