鐵路車站列車信號機傳統點燈電路電子化點燈模塊研究設計

張玉霞

摘 要：本文在分析鐵路車站列車信號機傳統點燈電路電子化點燈模塊功能需求的基礎上，對其硬件和軟件進行了研究設計，并對列車信號機傳統點燈電路電子化點燈模塊點燈功能的實現及其可靠性和安全性設計進行了詳細闡述。

關鍵詞：列車信號機；電子化點燈模塊

中圖分類號： U284.7 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）16-168-2

0 引言

鐵路車站中列車信號、進路、道岔三者之間的聯鎖控制發展經歷了三大發展階段，分別是機械聯鎖控制、電氣集中聯鎖控制、計算機聯鎖控制系統。限于當時的電子技術發展水平，和對鐵路運營安全的考慮，計算機聯鎖系統依然選擇將繼電器電路作為執行電路。這些計算機聯鎖系統的特點是由計算機保證聯鎖、由繼電器電路來執行聯鎖系統下發的聯鎖命令。正是由于整個計算機聯鎖系統中保留了一部分重彈力式繼電器，使得計算機智能化的特點無法充分體現。為了突出計算機聯鎖系統的職能化特征，也為了使計算機聯鎖系統具有更高的可靠性和安全性，有必要研制一種電子化的執行模塊來替代由繼電器構成的執行電路。

本文重點對列車信號機傳統繼電器式點燈電路進行了電子化研究設計。

1 列車信號機傳統點燈電路電子化點燈模塊總體設計

鐵路車站的列車信號機包括進站信號機、帶調車信號的兩方向的出站信號機以及進路信號機，這些列車信號機傳統的點燈電路都是由繼電器控制的。結合列車信號機傳統點燈電路實現的功能，電子化、智能化、模塊化后的列車信號機點燈電路應該具備如下功能：

①能與計算機聯鎖系統進行信息交換，接收由計算機聯鎖系統中聯鎖主機下發的列車信號機點燈指令，同時還要實時地給聯鎖主機上傳列車信號機點燈狀態；

②能實時監測列車信號機點燈電流和列車信號機的點燈狀態；

③每個列車信號機電子化模塊可以控制1架列車信號機，最多可以點H、U、L、2U、YB、2L、DB 7個燈位；

④電子化模塊要實時進行自檢，當電子化電路自身出現故障時必須自動輸出安全側點燈信息，即點紅燈；

⑤不給出亂顯示；

⑥將AC220V電源轉換為AC16V，作為列車信號機點燈電源。

根據列車信號機電子化點燈模塊所具備的功能，和列車信號機傳統控制電路的運用技術條件，鐵路車站列車信號機傳統點燈電路電子化點燈模塊總體結構如圖1所示。

鐵路車站列車信號機傳統點燈電路電子化點燈模塊主要由通信電路、微處理器、列車信號機點燈主控回路、主控回路狀態監測電路、信號點燈狀態監測電路以及報警指示電路構成。

圖1中，通信電路在聯鎖主機和微處理器間進行信息傳遞，這些信息包括聯鎖主機下達的點燈指令、表示和報警信息以及主控回路和其他電路的運行狀態信息；主控回路根據聯鎖主機下達的點燈指令，控制列車信號機燈泡的點亮和熄滅；信號點燈狀態監測電路用來對列車信號機信號點燈狀態進行實時監測；主控回路狀態監測電路用來對列車信號機電子化模塊中與安全控制相關的元器件進行實時監測；報警指示電路在列車信號機電子化點燈模塊或者列車信號機故障時及時地給出對應的報警信息。

2 列車信號機電子化點燈模塊硬件電路設計

根據列車信號機傳統點燈電路電子化點燈模塊總體設計框圖，其硬件電路設計包括通信電路設計、主控電路設計、主控回路狀態監測電路、列車信號機點燈狀態監測電路以及報警指示燈。下面主要對列車信號機電子化模塊點燈主控電路進行介紹。

列車信號機傳統點燈電路電子化模塊的點燈主控電

本文研究設計的列車信號機傳統點燈電路電子化模塊總共需要控制7個燈位的顯示，分別是H燈、U燈、L燈、2U燈、YB燈、2L燈以及DB燈。由于列車信號模塊所控制的7個燈位（H燈、U燈、L燈、2U燈、YB燈、2L燈以及DB燈）中有需要與其他燈位配合點亮的，也有需要單獨點亮的，所以將其控制的7個燈位進行分組控制，將需要單獨點亮的H燈、DB燈、U燈和L燈作為第一組進行控制，將需要與第一組中有關燈位同時點亮的YB燈、2U燈和2L燈三個燈位作為第二組進行控制。

3 列車信號機傳統點燈電路電子化點燈模塊軟件設計

鐵路車站列車信號機傳統點燈電路電子化點燈模塊的軟件設計，根據電子化點燈模塊的控制功能，遵照控制軟件工程方法規范，采用了模塊化結構設計。

根據鐵路車站列車信號機傳統點燈電路電子化點燈模塊要實現的功能和硬件整體設計，鐵路車站列車信號機傳統點燈電路電子化點燈模塊的軟件主要分為兩大塊，分別是控制軟件和監測軟件。其控制軟件包括電子化點燈模塊上電自檢模塊、初始化模塊、通信模塊、點燈命令處理模塊、點燈控制模塊；監測模塊包括列車信號機點燈狀態監測模塊、點燈主控回路狀態監測模塊以及監測信息接收處理模塊。其中點燈控制軟件主要負責硬件的控制輸出、輸入信號的采集和邏輯處理，以實現列車信號機傳統點燈電路電子化點燈模塊對列車信號機的顯示控制功能。

4 電子化點燈模塊可靠性和安全性設計

為了保證鐵路車站列車信號機傳統點燈電路電子化點燈模塊具有高的可靠性和安全性，進行了如下設計：

4.1 電子化點燈模塊采用“2取2”的安全結構

根據鐵路車站列車信號機傳統點燈電路電子化點燈模塊需要完成的功能和列車信號機點燈控制電路的運用技術條件，鐵路車站列車信號機傳統點燈電路電子化點燈模塊采用“2取2”的安全結構，模塊的整體結構首先保證了其具有高的安全性。

4.2 點燈控制電路選用安全型繼電器作為主控元器件

鐵路車站列車信號機傳統點燈電路電子化點燈模塊主控電路選用選用帶強制導向接點的小型纖細型安全繼電器。其機械壽命高達1000萬次以上，是帶有強制斷開接點的安全型板載繼電器。在線圈無勵磁的狀態下，該繼電器的常開接點熔接后所有的常閉接點將保持0.5mm以上的接點間隔；同樣地，在線圈勵磁狀態下，常閉接點熔接后所有的常開接點將保持0.5mm以上的接點間隔。這一特性保證了該繼電器某一個接點的故障不會導致其他接點出現同樣的故障，為鐵路車站列車信號機傳統點燈電路電子化點燈模的可靠性和安全性提供了另一重保障。

4.3 點燈控制電路采用雙斷法

鐵路車站列車信號機傳統點燈電路電子化點燈模塊所有燈位點燈控制回路的去線和回線上都對稱設置了2個安全型繼電器，可以實現不同點燈回路的安全可靠切換。這樣可以避免只有去線或只有回線混線時造成誤點燈現象，還可以避免在一個繼電器故障的情況下模塊出現錯誤點燈或所控燈位不受控制的現象。

5 結論

本文結合鐵路車站列車信號機點燈控制的工程實踐對列車信號機傳統點燈電路電子化點燈模塊的進行了研究設計。模塊滿足鐵路車站列車信號機點燈電路的各項運營技術條件，能很好地實現鐵路車站列車信號機傳統點燈控制電路的電子化、智能化和模塊化。