機車車載行車安全設備I/O接口信號研究

李江 靳永強

中車蘭州機車有限公司 甘肅 蘭州 730050

引言

為保障鐵路機車行車安全，早在20世紀90年代我國就已有應用成熟的JK-2H和LKJ-93型列車運行監控裝置。目前，國內應用最廣泛的為LKJ2000型行車安全監控裝置，該型產品充分吸取了第一、第二代產品的成熟經驗，并在產品的數字化、集成化、界面友好化、操控便捷化等方面進行了升級，可以更好地指揮司乘人員的駕駛過程，實現了安全速度控制、交路信號、無線通信的同時，采集記錄與列車安全運行有關的各種機車運行狀態信息，并可將列車信息實時信息傳輸至監控中心，促進了機車運行管理的自動化，逐漸成為列車運行不可或缺的部分。因行車安全設備系統龐大、輸入輸出信號類型復雜，行車安全設備安裝和調試過程中經常出現線路接錯燒損設備或功能不全等故障，故對安裝調試人員而言完全明晰行車安全設備各種輸入輸出信號類型可以更好地指導裝車工作，本文將對主要行車安全設備的輸入輸出信號類型進行詳細的分析闡述。

1 行車安全設備信號類型分析

行車安全設備主要包括：列車運行監控記錄裝置、機車信號、列車無線調度通信設備、機車安全信息綜合監測裝置、機車鳴笛記錄系統、調車信號接口盒、列車運行狀態信息無線傳輸系統及相應的傳感器、信息輸入輸出和連接設備，目前，在國內和諧型機車上也將上述行車安全設備稱為“第三方設備”，以上所有設備的工作電源為直流110V，其余部件電源由相應的主機輸出轉換得到[1]。

1.1 列車運行監控記錄裝置

列車運行監控記錄裝置主要用于列車運行速度監控，根據區間運行線路允許速度及實時路況綜合防止列車超速，可以存儲線路運行數據，對運行數據進行實時監控記錄，并將相應的線路條件、制動系統及運行工況數據顯示和語音提示，可輸出不同程度的機車制動信號，觸發機車制動從而保障安全行車。LKJ2000型車載監控裝置主要由監控主機、人機交互單元、光電式速度傳感器、壓力傳感器及成套電纜組成。

車載列車運行監控裝置的直流110V開關量輸入通道數為8路，包含零位、向前、向后、牽引、制動共5種機車運行工況信號采集和卸載、減壓、保壓共3種制動系統輸出繼電器觸頭公共點信號；直流110V制動控制輸出通道數10路，包含卸載常閉觸頭1、卸載常閉觸頭2、卸載常開觸頭、減壓常閉觸頭1、減壓常閉觸頭2、減壓常開觸頭、保壓常閉觸頭1、減壓常閉觸頭2、減壓常開觸頭和緊急制動輸出。監控系統采集的模擬量信號主要包括4路制動系統風壓信號、3路機車運行速度信號和1路柴油機轉速信號（內燃機車）或1路主變原邊側電流信號（電力機車）。風壓信號為直流0～5V電壓信號線性對應0-1MPa風壓，檢測的制動系統4路風壓信號包含列車管、閘缸、均衡風缸1和均衡風缸2壓力。機車運行速度信號為方波脈沖信號，方波占空比約50%，頻率0～5055Hz對應0～300km/h，方波脈沖幅值低電平≤2V，高電平≥9V，幅值最大為15V；機車上速度信號通過光電式速度傳感器發生脈沖速度信號，監控系統給使用的傳感器提供直流15V工作電源，相應的通道發出脈沖信號，為取得準確的速度信號監控裝置一般從機車前后轉向架分別取1個通道的速度信號。柴油機轉速信號為過零的類似正弦波，信號峰值范圍0～±6V，頻率范圍為0～4000kHz，隨著柴油機轉速的不斷提高信號幅值和頻率均呈現遞增趨勢。主變原邊電流信號為過零正弦波，信號峰值范圍0～±6V，頻率50Hz固定，監控系統原邊電流信號取自電壓型電流互感器，由主變電流互感器二次側輸入后進行變送。

1.2 機車信號車載系統

機車信號車載系統用于接收地面感應線圈傳送的地面軌道信號，通過信號主機的分析、譯碼、處理，將地面行車信號顯示在車載信號機上，并通過與列車監控記錄裝置通訊，提供相應的燈碼、超防、制式、過絕緣節等信息，能夠與超速防護設備相配合實現列車運行超速防護與自動控制。JT系列機車信號車載系統由信號主機、雙路接收線圈、車載八顯信號機及連接電纜組成。

機車信號車載系統與機車聯系除為其提供工作電源外，還采集機車的運行方向信號，通過采集司控器方向手柄信號，信號類型為直流110V的2路開關量信號，包含機車向前（I端操縱）和機車向后（II端操縱）。機車信號車載系統接收的鋼軌信號制式較多，常見的有國內有絕緣移頻、ZPW-2000系列無絕緣移頻、法國UM71無絕緣移頻及電子交流計數信號。

1.3 其他車載行車安全設備

其他車載行車安全設備主要包括機車安全信息綜合監測裝置、機車鳴笛記錄系統、調車信號接口盒、列車運行狀態信息無線傳輸系統，這些設備與機車聯系較少，機車只需為其提供直流110V電源，其余套系線纜通過與列控、信號、無線電臺進行數據通信。其中機車鳴笛記錄系統，還需采集機車鳴笛轉換器相應動作信號及過分相主斷路器通斷狀態信號，鳴笛信號及主斷分合信號均為直流110V開關量信號，包含I端鳴笛、II端鳴笛及主斷分、主斷合共4路；鳴笛記錄信號取自風笛管路中的鳴笛轉換器的常開觸頭，當風管路通風時常開觸頭閉合，可準確記錄行駛過程中的鳴笛操作；自動過分相主斷路器分合信號取自主斷路器相應動作輸出觸頭，可記錄主斷路器的主觸頭通斷[2]。

2 結束語

明確機車行車安全設備的I/O接口信號類型，可以幫助操作人員更好地完成設備的調試工作，尤其是與機車相聯系的開關量信號的類型與給定方式，便于排除實際調試作業中的疑難問題，快速完成行車安全設備的調試工作。