GYK軌道車(chē)運(yùn)行控制設(shè)備的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

杜 憲

（華東交通大學(xué) 電氣學(xué)院，江西 南昌 330013）

隨著鐵路的快速發(fā)展，軌道車(chē)作為鐵路施工、線(xiàn)路維修、救援搶險(xiǎn)的主要交通工具，上線(xiàn)運(yùn)用早已變得頻繁，這對(duì)廣大軌道車(chē)乘務(wù)員提出了更高的要求。然而，在實(shí)際運(yùn)用中，由于操作軌道車(chē)無(wú)任何規(guī)律性，特別是在工程單位軌道車(chē)往往是長(zhǎng)途作業(yè)，且對(duì)工作區(qū)環(huán)境不熟悉，乘務(wù)員因操縱不正確造成的事故時(shí)常發(fā)生，事故不僅造成了經(jīng)濟(jì)損失，而且有時(shí)對(duì)人身安全也構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。為了確保軌道車(chē)作業(yè)絕對(duì)安全，鐵路總公司對(duì)軌道車(chē)運(yùn)行控制設(shè)備提出了新的目標(biāo)，軌道車(chē)在運(yùn)行、作業(yè)中的安全性也成了鐵路目前必須要解決的課題之一。

1 系統(tǒng)功能分析及總體思路設(shè)計(jì)

為了使軌道車(chē)運(yùn)行控制設(shè)備的安全性更高、 可操縱性更強(qiáng)，對(duì)軌道車(chē)乘務(wù)員的操縱情況進(jìn)行了大量調(diào)研、分析得出系統(tǒng)應(yīng)具有監(jiān)控功能、軌道電路信息接收功能、警醒功能、數(shù)據(jù)記錄功能、地面分析功能、語(yǔ)音記錄功能、人機(jī)交互功能及故障報(bào)警功能。

列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置已在鐵路機(jī)車(chē)上運(yùn)用超過(guò)10年，被全路公認(rèn)為“安全保護(hù)神”。在研究軌道車(chē)運(yùn)行控制設(shè)備時(shí)，應(yīng)當(dāng)借鑒列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。對(duì)系統(tǒng)功能分析后，通過(guò)對(duì)3 代監(jiān)控裝置的性能、技術(shù)等方面綜合分析，以L(fǎng)KJ-2000 型設(shè)備作為基礎(chǔ)，分析軌道車(chē)作業(yè)的特殊性，開(kāi)發(fā)適合軌道車(chē)使用的監(jiān)控記錄裝置。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要由采集設(shè)備與主機(jī)兩部分構(gòu)成。采集設(shè)備負(fù)責(zé)信號(hào)的采集并發(fā)送至主機(jī)。主機(jī)收到信息后，對(duì)信息加以分析，完成計(jì)算、顯示、記錄、報(bào)警等功能。主機(jī)內(nèi)置機(jī)車(chē)信號(hào)插件，能夠可靠地自動(dòng)接收目前國(guó)內(nèi)所有軌道電路制式的信息。同時(shí)，在列車(chē)管上安裝一個(gè)放風(fēng)閥，當(dāng)系統(tǒng)需要制動(dòng)時(shí)開(kāi)啟放風(fēng)閥使列車(chē)管排風(fēng)，車(chē)輛產(chǎn)生制動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車(chē)功能。為了在列車(chē)管排風(fēng)時(shí)防止風(fēng)源繼續(xù)給列車(chē)管充風(fēng)，在列車(chē)管的充風(fēng)管路上串入一個(gè)保壓閥，由主控模塊控制，在放風(fēng)的同時(shí)截至充風(fēng)，對(duì)風(fēng)源進(jìn)行保壓。

GYK 軌道車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)由主機(jī)、顯示器、信號(hào)機(jī)、機(jī)感器、速度傳感器、壓力傳感器、電磁閥（緊急制動(dòng)閥、常用電磁閥、保壓閥）、警惕裝置、熄火裝置、軸溫監(jiān)測(cè)裝置（可選裝）等構(gòu)成。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

硬件電路設(shè)計(jì)好后，系統(tǒng)具體的功能和監(jiān)控過(guò)程就要依靠軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)能正常地工作，除了合理的硬件設(shè)計(jì)外，更需要功能完善的軟件。

為了使系統(tǒng)組織靈活、配置方便，系統(tǒng)采用了分布式的結(jié)構(gòu)。分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要有一種分布式的總線(xiàn)作為底層依托，本系統(tǒng)采用雙路CAN 串行總線(xiàn)使系統(tǒng)對(duì)其它模塊進(jìn)行更可靠的控制并管理。

軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，主要由如下六大功能模塊組成。各模塊間關(guān)系框圖見(jiàn)圖1。

圖1 各模塊間關(guān)系框圖

（1）顯示刷新模塊：實(shí)時(shí)顯示信號(hào)、速度、管壓及限速曲線(xiàn)等。

（2）數(shù)據(jù)處理模塊：與信號(hào)采集設(shè)備相互通信，完成CAN 數(shù)據(jù)的處理。

（3）鍵盤(pán)輸入模塊：處理操作人員的按鍵信息。

（4）語(yǔ)音處理模塊：將提示和報(bào)警聲音轉(zhuǎn)換成命令，發(fā)送至語(yǔ)音芯片。

（5）文件管理模塊：完成文件的建立與生成。

（6）文件轉(zhuǎn)儲(chǔ)模塊：通過(guò)鍵盤(pán)操作調(diào)用此模塊，將文件轉(zhuǎn)儲(chǔ)至專(zhuān)用U 盤(pán)內(nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

系統(tǒng)采用車(chē)載主機(jī)預(yù)先存儲(chǔ)地面線(xiàn)路數(shù)據(jù)的控制方式。在運(yùn)行過(guò)程中，首先確定軌道車(chē)實(shí)時(shí)位置，同時(shí)根據(jù)實(shí)時(shí)位置與信號(hào)狀態(tài)調(diào)用并計(jì)算前方運(yùn)行數(shù)據(jù)，主控模塊接收到運(yùn)行數(shù)據(jù)后，再根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算并繪制限速曲線(xiàn)。在模擬量采集模塊將列車(chē)實(shí)時(shí)速度發(fā)送給主控模塊后，主控模塊將實(shí)時(shí)速度與限速作一番比較，根據(jù)不同的比較結(jié)果，輸出相應(yīng)的動(dòng)作命令，如緊急、常用、卸載、報(bào)警等，并由數(shù)字入出插件執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，從而達(dá)到防止超速及冒進(jìn)信號(hào)的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)了主要功能，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

[1]鐵道部.軌道車(chē)管理規(guī)則[M].北京：鐵道出版社，2007.

[2]孔慶春.軌道車(chē)運(yùn)用安全知識(shí)讀本[M].北京：鐵道出版社，2008.

[3]唐獻(xiàn)康，李均良.機(jī)車(chē)安全信息綜合監(jiān)測(cè)裝置的研制[J].機(jī)車(chē)電傳動(dòng)，2000（4）:22-25.