控制信号系统

关键词： 轨道 行驶 编组 轨道交通

控制信号系统（精选十篇）

控制信号系统 篇1

有轨电车顾名思义是利用轨道进行运输的设备之一, 采用电力驱动并在轨道上行驶的轻型小编组轨道交通车辆, 轨道交通的一种, 简称电车, 其行驶轨道通常不高出街道路面而被称作有轨电车。列车编组有单节, 也有多节车厢的设计 (一般大多为3节) , 但是总长度一般不大于100m。有轨电车具有运能较大、经济性好、绿色环保、节约能源等优点。现代有轨电车系统与地铁和轻轨系统相比, 具有站间距离短、行车速度低, 线路处于街区与机动车及行人混合运行的特点, 作为城市新型的绿色轨道交通方式, 已完成了从传统到现代化的转变, 目前在国内许多城市得到应用。

2 国内有轨电车信号系统现状

有轨电车信号控制技术作为保证运输安全的重要系统设备之一, 相当于运输系统的眼睛, 完整的通信系统就相当于运输系统的耳朵, 只有眼睛和耳朵完美结合使用, 才能确保运输的安全。目前, 我国的通信技术和通信产品已经相当成熟, 因此, 国内有轨电车信号运行控制技术主要是基于成熟的通信技术和通信产品。下面介绍一种典型的基于通信技术的有轨电车信号控制系统。

2.1 系统组成

这种有轨电车信号控制系统主要由正线道岔控制系统、平角道口控制系统、和车载信号控制系统组成。系统是基于数字化无绝缘轨道电路的列车超速防护系统, 由控制中心设备、车载设备、轨旁设备和车站设备组成。系统采用连续式速度控制模式, 使同一线路上运行的列车能够以2min的最小追踪间隔安全运行。在功能上能够满足较大运量城市轨道交通的需求, 且建设成本较低、周期较短, 系统调试维护智能化程度较高。如图1所示。

有轨电车车载设备通过GPS信号、电子标签、速度等信息进行定位, 通过车载定位设备、控制中心设备及车载智能终端进行调度管理, 实现对全线有轨电车的自动监控。车载设备可向司机提供有轨电车接近平交道口、接近道岔区段、进入限速区段等相应告警提示, 司机可利用车载设备对正线道岔进行遥控, 实现道岔区段内的道岔、进路的联锁。

2.2 正线道岔控制系统

有轨电车的变道、变线需要道岔控制系统来完成。道岔控制系统主要接收车载系统的车次号、线路号、计轴等状态, 接收车载授权的操作命令 (转辙机操作、计轴系统复位) , 控制道岔转辙机动作, 定时与中心进行信息交换, 将岔区状态传送至中心监控系统, 上传列车行驶方向等信息。

道岔控制一般有集中控制和司机遥控两种控制方式。

1) 集中控制:有轨电车接近道岔区域时, 轨道占用检测设备检测出有轨电车位置, 并通过车地双向通信设备获得有轨电车运行信息, 发送至控制中心, 控制中心根据有轨电车信息远程控制转辙机自动办理相应进路。正常情况下道岔接受控制中心的监控, 道岔区段的进路依据时刻表自动排列。

2) 司机遥控:司机驾驶有轨电车进入道岔控制区域后自动取得控制权, 通过操作车载设备遥控道岔转动至需要的位置, 道岔自动锁闭、信号开放, 车辆驶出道岔控制区域后自动失去控制权。当控制权限下放到本地或特殊情况下, 司机可在有轨电车上遥控前方要通过的道岔;中心只监不控, 道岔的控制完全由司机完成;特殊情况下, 控制中心调度员可利用无线通信向司机发出特殊操作指令。如图2所示。

2.3 平交道口信号控制系统

平交道口 (grade crossing) 是指轨道和道路在同一平面上互相交叉的处所。在平交道口现代有轨电车有一套专门的信号灯系统, 为保障有轨电车的准点率和运行速度, 有轨电车将享有信号指挥下的信号优先权。

平交道口信号控制系统将车辆状态通过环网上传至中心监控系统 (可用于定位) 。车地通信环将车辆接近状态发给社会信号灯系统, 根据实际情况实现信号优先级别控制。

2.4 车载信号控制设备

该系统车载设备主要由车地双向无线通信设备、车载天线、主机、GPS终端、显示单元等构成。

通过车地通信环线接收来自地面信号系统的信息。发送列车信息 (线路、车次等) 。执行收到的紧急停车命令。人工授权方式下达对道岔的操作命令。人工授权方式下达对计轴系统的复位命令。通过人机界面显示车辆信息以及地面信息。下达启动第三轨应急供电命令 (根据车辆速度自动下达) 。下达站台安全门开关命令 (应由司机下达) 。上传GPS位置信息以及车辆速度信息供中心使用。如图3所示。

车载设备可以通过GPS、列车位置检测设备、传感器等实现有轨电车的组合定位, 并以无线通信方式实时将定位信息发送至控制中心。车载设备实时接收控制中心的运行间隔计划, 并实时显示当前电车位置、前后车车距和车速、进路表示器和道岔定反位状态等信息, 当前后车距和车速不满足设定的行车安全要求时进行报警提示。

3 结束语

目前, 我国有轨电车控制系统的实施经验相对缺乏。有轨电车交通综合自动化系统应为通信、信号和信息化综合的运行控制系统, 可建立无线通信专用网络系统, 可在加强现代有轨电车车地双向通信技术研究的同时, 使我国现代有轨电车交通综合自动化系统向通信信号一体化、网络化、信息化、智能化方向发展。

参考文献

[1]邹仕顺.现代有轨电车的信号控制技术[J].铁道通信信号, 2014 (4) 20-21.

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[3]孙吉良.现代有轨电车信号系统及技术关键的研究[J].铁路通信信号工程技术, 2013 (4) :17-19.

车站信号自动控制系统的设计 篇2

摘要 目前，我国铁路车站信号自动控制系统普遍采用的是6502电气集中系统，该系统不仅高效、经济、可靠，更重要的是符合故障-安全原则。本次设计从6502电气集中的两大主要组成部分——选择组和执行组入手，对一个双向四股道车站的信号自动控制系统进行设计。其中包括对选择组的记录电路、选岔电路、开始继电器电路、辅助开始继电器电路和终端继电器电路等的设计；对执行组的信号检查继电器电路、区段检查继电器和股道检查继电器电路以及进路锁闭电路和表示灯电路等的设计。系统原理图被设计并附在论文后。关键词：6502电气集中；信号自动控制系统；执行组；选择组 Design of Signal Automatic Control Systemin Railway Station ABSTRACTAt present, signal automatic control system in railway station is adopted and used by 6502 electricity concentration system in our country, which system is of not only efficiently, economy and reliability but also more important accord with the fault-safe principles.This design is started from two different constitutes primarily of 6502 electricity concentration--selection group and execution group, control system of a bi-direction four-route ways of railway station is designed according to requests.And then, the record circuit, the selection of branch circuit, the beginning of relay circuit, the assistant beginning of relay circuit and the terminal of relay circuit are included in selection group, they are designed.And then, the signal inspect of the relay circuit , the section inspect of the relay circuit and the inspect of the relay circuit are included in execution group and then are designed.It is designed and attached in the end of thesis that principle diagram.Keywords: 6502 electricity concentration;Automatic control system of signal;selection group circuit;execution group circuit;--------------------作者：岩石--发布时间：2005-7-8 13:53:59--第1章 绪 论 随着铁路运输的发展需要和科学技术的进步，保证行车安全的措施逐步从管理措施向技术措施过渡，直至发展成今天的自动控制系统。6502电气集中联锁设备作为实现控制车站范围内的道岔、进路和信号机，并实现它们之间的联锁，有着保证行车安全、缩短列车停站时间、提高铁路运输效率、改善行车人员的作业条件、提高车站通过能力等等优点，是一种高效、安全、经济的车站联锁设备。鉴于目前，我国80%左右的车站信号自动控制系统仍然采用的是6502电气集中控制系统，并且该系统以它的安全、可靠在铁路车站信号自动控制系统中，还将继续使用。即使今后推广微机联锁控制技术也仍将会持续发展电气集中。所以，熟悉和掌握6502电气集中控制系统的设计对我们这些即将从事车站信号工作的人员来说是必不可少的。1.1 国内外发展概况世界上第一个电气集中于1929年在美国出现。20世纪40年代各国开始使用，50年代*趋成熟并大量推广，60年代改进并完善，70年代进一步得到发展。电气集中电路，各国都趋于按进路构成，以按钮方式最为普遍。为便于设计和施工，多采用组合式电路。70年代以来，随着控制范围的扩大，控制方式有所改进，逐步发展为控制和表示分开的方式，有些国家采用按键控制、屏幕显示。增加了控制距离，还采用了进路预办和自动排列进路的方式，增加了车次表示、动作记忆、故障报警、快速检测及定位等功能。此外，还以电气集中为基础发展车站作业综合自动化、枢纽或卫星站的行车集中控制系统、程序式列车运行控制装置、车站调车区排列进路的机车遥控系统、平面调车区的无线调车进路控制等新型车站联锁设备。从70年代末开始，不少国家先后研制成功计算机联锁。它用程序来完成全部联锁关系，采用软件冗余或硬件冗余方式，能满足故障-安全要求。它发挥了计算机快速、容量大的特点，简化了设备，在安全性、可靠性、经济性和多功能性方面远比继电器集中优越，而且设计、施工、维修也大为方便，是车站联锁设备的发展方向。1942年，我国在济南站首次安装了手柄式进路继电集中。1951年，衡阳站安装了按钮式大站电气集中。经过长期的实践，认为6502电气集中是最为成熟的定型电路，为方便使用和维修管理，逐步放弃了其他各种电路而不管大、中、小站都只发展6502电气集中。我国从1983年开始计算机联锁的研制工作，先在企业专用铁路上开通使用，取得经验后逐步在国家铁路上扩大试用。目前已有数百个站投入使用。计算机联锁取得的突破性进展，标志着我国铁路信号技术正向世界先进水平迈进。1.2 本文的结构安排本文从如何设计车站信号平面布置图、联锁表以及组合排列图入手，然后分别就6502电气集中控制系统中选择组电路当中的记录电路、选岔电路、开始继电器电路、辅助开始继电器电路和终端继电器电路等的设计以及执行组电路当中的信号检查继电器电路、区段检查继电器和股道检查继电器电路、进路锁闭电路和表示灯电路等的设计，详细的阐述如何使用6502电气集中控制系统对一个双向四股道的车站信号自动控制系统进行设计。--------------------作者：岩石--发布时间：2005-7-8 13:54:37--第2章 车站信号平面布置图和联锁表的编制 因为车站信号平面布置图所包含的内容将是6502电气集中所有后续技术图纸的设计依据，而且车站信号平面布置图设计的是否合理，关系到车站通过能力、铁路运输效率等等方面，甚至会影响行车作业安全。所以，车站信号平面布置图设计的优劣直接影响6502电气集中整个设计的质量。而联锁表是设计电路的依据，如果联锁表本身编制的不合理，将影响电路图的正确性。因此，熟练地掌握绘制车站信号平面布置图和编制联锁表的方法，是整个车站信号自动控制系统设计的一大关键。下面就以一个双向四股道的车站为背景，分别就如何绘制该车站信号平面布置图和编制联锁表作个详细的介绍。图2-1 车站信号平面布置图2.1 车站信号平面布置图的绘制2.1.1 信号机的布置根据规定，绘制信号平面布置图时应将下行咽喉画在图面的左侧，车站线路应以箭头表示其接车方向。一般是先布置列车信号机，后布置调车信号机。而对于一个装有电气集中设备的车站，列车和调车作业都是通过信号机的显示进行的，因而车站线路设备能否被充分利用，很大程度上决定于信号机的布置。所以，合理的布置信号机（特别是调车信号机）是设计中的一项很重要的工作[1]。(1)列车信号机的布置①为了保证列车运行的安全，对由区间线路驶向车站内方的接车进路进行防护，在每个方向的进站口道岔外方，列车运行前进方向线路的左侧，均应设置进站信号机。例如图2-1中X进站信号机。②为了禁止或准许列车由车站开往区间，车站内有发车作业的到发线股道上，均应装设出站信号机。例如图2-1中S3、SI等出站信号机。(2)调车信号机的布置调车信号机的布置一般比较灵活，原则上是最大限度的满足调车作业的需要，提高工作效率，尽量缩短机车车辆的走行距离和极大限度的进行平行作业。调车信号机是根据调车作业的具体情况进行布置的。下面结合调车信号机在调车作业中的作用，说明如何布置调车信号机。①在咽喉区，道岔岔尖前应设置调车信号机，以便满足调车折返作业的需要。例如图2-1中D1、D3、D7和D11等。②为了提高调车作业的效率，应设起阻挡作用的调车信号机。例如图2-1中的D5和D9。当D5 信号机关闭时，就可以保证利用开放的D7信号机进行II、4股道间的转线作业时不影响排列XF或D1至3G或IG的进路。实际上，一架调车信号机并非仅起一种作用，设于咽喉区的调车信号机对于某一调车作业来说可能是作为折返信号机使用；对另一调车作业来说，就可能作为阻挡信号机使用。[1][2] 2.1.2 信号机、道岔和线路的编号(1)信号机的编号站内各种信号机名称是以汉语拼音字母表示的。结合图2-1说明信号机的编号方法。①进站信号机按运行方向上行用字母“S”，下行用字母“X”表示，如果同一咽喉有数个方向进站信号机并排时，在字母“S”或“X”的右下角标以信号机所属区间线路名称汉语的第一个字母。②出站信号机上行用字母“S”，下行用字母“X”表示，并在字母S或X的右下角注明该信号机所属的股道的号码。如S3和X4 就分别表示上行3股道出站信号机和下行4股道出站信号机③调车信号机用“D”表示，并在右下角注以数字，上、下行咽喉区分别编为双号和单号，并由上、下行列车到达方向顺序编号。(2)道岔的编号按规定上行咽喉编为双号，下行咽喉编为单号，自进站口向站中心顺序编号。位于同一坐标的道岔先编靠近信号楼的道岔。对于同一端有两个及两个以上方向时，应该先编主要方向的道岔号码。站内的每一道岔均应该进行编号。对于双动道岔应编成连续的单数或双数。如图2-1中1/3和5/7。(3)线路的编号车站内每一条线路应该有规定的号码，同一车站内不得有相同的号码。根据规定，将与复线区段相连的正线股道，上行编为双号，下行编为单号，并用罗马字母表示。如IG和IIG。其余站线股道编为3G和4G。进站信号机内方应设置调车信号机而形成的线路区段，根据衔接股道的编号再加A或B表示，下行咽喉加A，上行咽喉加B。如IAG[1]。2.2 联锁表的编制联锁表是反映整个车站内的道岔、进路和信号机之间联锁关系的表格。车站信号平面布置图是编制联锁表的依据。表2-1就是根据已绘制出来的车站信号平面布置图编制的双向四股道站场的联锁表。在编制联锁表时，是以进路为主体，从列车进路（分接车和发车）到调车进路逐条依次顺序编号的。然后将排列进路时需要按下的按钮、防护该进路的信号机名称和显示、进路所要求的有关道岔的位置、进路应包括的轨道区段以及所排进路相敌对的信号等逐项一一填写。--------------------作者：岩石--发布时间：2005-7-8 13:55:01--由于此站场咽喉区道岔较少，在任一始端和终端之间只有一条基本进路，不存在变更进路，故不需要选择基本进路。这样就大大简化了联锁表，编制联锁表时的难度也得到了相应的降低。下面就联锁表中各栏的如何填写介绍如下。(1)联锁表中“方向”栏的填写。“方向”栏分列车进路和调车进路。对列车进路又分列车接车和列车发车而对调车进路只需填相对应的调车进路始端信号机的名称就行。(2)联锁表中“进路”栏的填写。对列车进路此栏只需填写进路终端所属的轨道名称就行，对调车进路，添对应的终端信号机的名称。(3)联锁表中“排列进路按下按钮”栏的填写。这一栏则只需要分别填写排列进路所按下的始终端按钮，如排列X至3股道，只要分别填XLA、S3LA就可。(4)联锁表中信号机的名称以及显示栏。“名称”栏，填写的是进路始端信号机的名称。“显示”栏，分列车接车、列车发车和调车。列车接车填显示黄灯的符号（U、U）、列车发车填显示绿灯的符号（L、L）而调车则统一填显示白灯的符号（B）。(5)联锁表中“道岔”栏的填写。对于进路内的道岔，用道岔号码外加小括号“（）”表示进路要求该道岔处于反位位置。不加括号则表示要求该道岔处于定位位置。当排列进路时，若通过交叉渡线中的一组双动道岔的反位，应将另一渡线上的双动道岔带动至定位并锁闭。例如，由X相4股道接车时，5/7道岔被锁于反位，根据上述原则，1/3道岔应锁于定位。在联锁表中，1/3道岔用防护道岔的形式“［1/3］”表示。由后面设计的电路可知，交叉渡线中的双动道岔在电路中采用了换位的处理方式，只要其中一组双动道岔为反位，另一组道岔则自动转至定位。(6)联锁表中“敌对信号”栏的填写。凡是位于敌对进路的信号，不能同时开放。为此把敌对信号机名称填写在敌对信号栏中。填写的时候还应该注意区分无条件敌对和有条件敌对。只要进路一旦建立，某一信号机就不允许开放，这就是无条件敌对，例如D1至D7信号机的进路一旦建立，SII、S4就不允许开放，这就是所谓的有敌对条件。只要有关道岔处于一定的位置才能构成敌对关系，否则就不构成敌对关系，例如当D7至4股道的调车进路时，是否允许X开放，取决于5/7道岔的位置，当5/7道岔反位时就不能开放，定位时就可以开放，记为“〈（5/7）〉X”，“〈〉”表示的是条件闭锁，“（5/7）”则是条件的具体内容。(7)联锁表中“道岔区段”栏的填写。“道岔区段”栏为列车驶过所排进路时经过的所有道岔区段。依然举排列X至3股道为例，列车将先后经过IAG、3-5DG、11DG和3G道岔区段，依次把这些道岔区段填入此栏就行。--------------------作者：岩石--发布时间：2005-7-8 13:55:32--第3章 组合排列图 6502电气集中电路为组合式电路，其电路是由各种不同的组合拼接而成的。6502电气集中共有12种定型组合，除方向组合和电源组合外，其余10种定型组合电路都可被选来用拼接成各种不同的电路，这些用不同组合拼接起来的电路组成了整个站场网路。由于6502电气集中的组合是以其对应的道岔、信号机和轨道电路区段作为基本单元设计的。因此，6502电气集中有三种基本组合。分别为，道岔组合、信号组合和区段组合。道岔组合有以下三种类型：①DD组合，单动道岔组合，用于单动道岔。②SDZ组合，双动道岔主组合，用于一组双动道岔。③SDF组合，双动道岔辅助组合，一组双动道岔占用半个SDF组合。信号组合分列车信号组合和调车信号组合两大类。列车信号组合有四种类型：①LXZ组合，列车信号主组合，用于进站、出站信号机和接车近路、发车进路信号机。②1LXF组合，一方向列车信号辅助组合，用于仅有一个发车方向的出站信号机，以及单线区段的进站信号机。③YX组合，引导信号组合，用于带引导信号的进站信号机及接车进路信号机。调车信号组合有两种类型：①DX组合，调车信号组合，用于并置等调车信号机。②DXF组合，调车信号辅助组合。不论是道岔区段还是无岔区段，区段组合均只有一种组合，即：Q组合，区段组合，用于有道岔的轨道区段以及列车进路内的无岔区段。根据已确定下来的车站信号平面布置图，选用不同的组合，绘制了双向四股道车站的组合排列图，如图3-1。下面就如何选用组合绘制组合排列图作个简单的介绍。(1)进站信号机选用的组合和接车进路信号机应选用的组合在复线单向运行区段，当进站信号机内方有无岔区段并设有同方向调车信号机时，选用1LXF、YX、LXZ和零散组合。调车信号机不另设DX组合。如X-D3。接车进路信号机选用组合的情况与进站信号机相同。(2)出站兼调车信号机和发车进路兼调车信号机选用的组合对于只有一个发车方向时，出站兼调车信号机选用LXZ和1LXF两个组合。如S3出站兼调车信号机。发车进路兼调车信号机和出站兼调车信号机选用组合是一样的。(3)调车信号机选用的组合每架并置的调车信号机选用一个DX组合。如D5、D7、D9和D11。(4)道岔选用的组合单动道岔选用一个DD组合，对于双动道岔除了选用一个SDZ组合外还应该选用半个SDF组合。(5)道岔区段选用的组合每一个道岔区段和列车进路上的咽喉无岔区段一般来说都应该选用一个Q组合。Q组合必须放在利用该区段排列任何进路都必须经过的地方。对于交叉渡线，采用的是组合换位的处理方式。理由是，交叉渡线道岔组合换位后，使得交叉渡线范围内的每个道岔区段只需在关键部分设置一个区段组合[2]。需要特别注意的是，在双向四股道的下行咽喉组合排列图中，1/3道岔和5/7道岔选用的组合在连接时，进行了换位处理。就是属于上述情况。--------------------作者：岩石--发布时间：2005-7-8 13:59:18--第4章 车站信号自动控制系统电路的设计 4.1 6502电气集中电路的概述前面两章分别介绍了如何绘制车站信号平面布置图、编制联锁表和按照车站信号平面布置图选用的组合排列图。接下来，将从6502电气集中选择组和执行组入手，详细的介绍如何使用6502电气集中对双向四股道车站信号自动控制系统进行的设计。这部分内容是此次设计的主要也是重点部分。6502电气集中的主要电路由15条网路线构成。其中1-7线为选路网路（选择组部分），8-15线为执行网路（执行组部分）。选择组网路完成选岔任务之后，即开通执行组网路。执行组网路先由道岔控制电路转换道岔，再由锁闭电路将进路锁闭，最后由信号控制电路使信号开放。在列车或调车车列驶过进路后，由解锁电路将进路解锁。下面先就6502电气集中电路中各继电器的关系及动作顺序归纳如下：4.2 选择组电路选择组电路是由记录电路和选路电路组成的。而记录电路又是由记录按压进路按钮动作的按钮继电器电路和根据所按压按钮顺序来区分进路的性质和运行方向的方向继电器电路组成。选路电路包括选岔电路和开始继电器电路。1-6线为选岔网路，用来在排列进路的过程中自动选出进路上的各有关道岔所需的位置。7线是开始继电器励磁网路，用以检查所选进路和所排进路的一致性。它们的设计分别如下。4.2.1 按钮继电器电路的设计 图4-1是D5、D7并置调车信号机按钮的继电器电路。图4-1 并置按钮继电器电路不论D5A是作进路始端按钮还是终端按钮，只要按压D5A，经D5A的第一组接点接通按钮继电器AJ励磁电源，使AJ↑。记录下车站值班员按压D5A的动作。松手后，AJ通过其本身第六组前接点构成自闭电路以保持继续励磁。D5AJ的自闭电路为：KZ—D5AJ3—4 —AJ62—61 —JXJ63—61—FKJ33—31 —QJ73—71 —XJ73—71 —KF之所以如此设计，是由于：(1)为了AJ在进路选出后自动复原（JXJ↑表示进路选出），因此自闭电路中接入JXJ第六组后接点。(2)为了重复开发信号时不使按钮继电器自闭（重复开放信号，FKJ↑），因此自闭电路中接入FKJ第三组后接点。(3)为了取消进路或人工解锁进路不使按钮继电器自闭（取消进路或人工解锁进路，QJ↑），因此自闭电路中接入QJ第七组后接点。(4)为了防止信号开放后，误按始端信号按钮造成按钮继电器错误保留（信号开放，XJ↑），因此自闭电路中接入XJ的第七组后接点。由于AJ↑，使得选岔电路中的进路选择继电器JXJ↑，而JXJ↑又切断AJ的自闭电路。它们之间的逻辑关系是AJ↑→JXJ↑→AJ↓。为了使JXJ能可靠吸起要求AJ采用缓放型继电器（JWXC—H340）。同时由于AJ的缓放还延长了方向继电器的落下时间，从而可以确保辅助开始继电器FKJ和终端继电器ZJ的可靠吸起。其它按钮继电器与并置调车按钮继电器在结构上大体相同，所以，这里不在累述。4.2.2 方向继电器电路的设计 每一个咽喉共用一套方向继电器电路。只需要用四个方向继电器就可以区别出进路的运行方向和区分进路的性质。这四个方向继电器分别为：列车接车方向继电器（LJJ）、列车发车方向继电器（LFJ）、调车接车方向继电器（DJJ）、调车发车方向继电器（DFJ）[3]。接下来以下行咽喉为例，如图4-2，说明方向继电器的设计。图4-2 方向继电器电路首先将全咽喉区能做始端用的按钮继电器按进路的性质和运行方向分成如下四组：(1)作列车接车方向始端的列车按钮有XLAJ；(2)作列车发车方向始端的列车按钮有S3LAJ、SI LAJ、S II LAJ、S4LAJ；(3)作调车接车方向始端的调车按钮有D1AJ、D3AJ、D7AJ和D11AJ；(4)作调车发车方向始端的调车按钮有D5AJ、D9AJ、S3DAJ、SI DAJ、S II DAJ 和S4DAJ。然后将以上每组按钮继电器的前接点并联后接入对应的方向继电器励磁电路中去。用始端按钮继电器的前接点接通方向继电器电路，用终端按钮继电器的前接点接通方向继电器自闭电路。这样就使得方向继电器只有在进路全部选出，始终端按钮都落下时才落下。在每一方向继电器的励磁电路中接入性质相反的两个方向继电器第一组后接点、性质相同的另外那个方向继电器第二组后接点。这样就使得当某一方向继电器吸起时，用其第一组后接点可以断开与其性质相反的其它两个方向继电器，用其第二组后接点可以断开性质相同的另外那个方向继电器。从而保证了同时只准许一个方向继电器吸起和只准选一条进路[2]。4.2.3 选岔电路的设计设计选岔电路时，采用的是分线法。

1、2线网路用于选“八”字第一笔双动道岔的反位*纵继电器FCJ；

3、4线网路用于选“八”字第二笔双动道岔的反位*纵继电器FCJ；

5、6线网路用于选双动道岔的定位*纵继电器DCJ和单动道岔的反位*纵继电器FCJ或定位*作继电器DCJ。设计出来的选岔电路必须的满足以下设计要求(1)选岔电路的送电规律必须是：进路左端经AJ吸起向1、3、5线送KZ电源，从左向右顺序传递直至进路右端；进路右端经AJ吸起向2、4、6线送KF电源，一直送到左端。(2)选岔电路的动作规律必须是：先选1、2线和3、4线（若进路中有双动道岔反位时）网路上的道岔，后选5、6线网路上的道岔，不论进路方向如何，选岔网路上的继电器一律从左向右顺序传递励磁。各继电器励磁后均得自闭。进路上所有JXJ在记录电路复原后一起落下，道岔*纵继电器则继续保持吸起到进路锁闭。为了满足以上两个设计要求，选岔网路分别做如下设计。(1)对于5、6线从左向右，分别为始端进路选择继电器（JXJ）→定位*纵继电器（DCJ）……→终端进路选择继电器（JXJ）。选定位时：左端AJ↑通过5线向始端进路选择继电器JXJ传递KZ，而右端AJ↑一直把KF电源送至左端，所以，进路选择继电器JXJ首先吸起，JXJ↑用其第二组前接点向前的定位*纵继电器DCJ传递KZ电源，定位*纵继电器DCJ得到正电源吸起，用其第三组后接点切断左端电路，用第一组前接点接通其自闭电路并且用其第二组前接点继续向前传递KZ电源。这样一直把KZ电源传递到终端JXJ，JXJ吸起，则表示进路选出。选岔完成(2)在选岔网路中用其FCJ接通5、6线。这样就使得当进路中出现双动道岔反位时，先选1、2线或者3、4线网路上的道岔，然后才选5、6线上的道岔。选岔电路上除了应该布置进路选择继电器JXJ、反位*纵继电器FCJ和定位*纵继电器DCJ之外，为了使选岔网路有防护功能，防止车站值班员办理储存进路以及道岔区段故障或有车占用时不准进路选出，电路中还布置轨道继电器DGJ、传递继电器CJ、区段检查继电器QJJ和轨道检查继电器GJJ。(1)为了防止所选进路上任一道岔区段有车占用或轨道电路故障时选路，在6线网路对应轨道区段处接有轨道继电器DGJ的前接点，有车占用时，DGJ落下，用其第二组前接点切断6线，保证在这种情况下不选路。(2)为了禁止在已锁闭的进路上办理储存进路，在轨道区段组合6线上还接有区段检查继电器QJJ的第六组后接点和传递继电器CJ的第六组前接点。进路锁闭后，该区段的QJJ吸起和CJ落下切断6线KF电源以防止储存近路。(3)为了在向股道建立了进路时，严禁再向该股道建立进路，在此股道端6线处接有股道检查继电器GJJ第三组后接点。已向股道建立了接车或调车进路后，GJJ吸起，将6线KF电源切断，使后办进路的JXJ不能励磁。(4)当信号已开放后，禁止再利用此信号排重叠的进路。信号开放后，信号检查继电器XJJ在励磁状态，对列车进路，在网路中接入XJJ第一组后接点切断列车进路始端向5线传递的KZ电源。对于调车进路是用XJJ第六组后接点切断调车进路始端向5线接入的KZ电源，从而达到禁止再利用此信号排进路的目的。双向四股道站场的选岔电路为图4-3。4.2.4 辅助开始、开始和终端继电器电路的设计 在进路选出，记录电路复原之前，为了继续始端按钮继电器、方向继电器和终端继电器的工作。通过JXJ和方向继电器供出的条件电源，设计出FKJ和ZJ。使FKJ励磁，从而接替JXJ和方向继电器的工作，启动7线网路。ZJ励磁继续记录进路的终端。辅助开始继电器电路是利用进路始端的JXJ的前接点和与进路性质方向相符合的方向电源来接通KFJ的励磁电路，由其1-2线圈构成自闭电路。当信号机开放（XJ励磁吸起）或取消进路或人工解锁时，辅助开始继电器复原。终端继电器是用进路终端处的JXJ吸起和同方向的调车的方向电源构成其励磁条件。终端继电器被用来确定调车进路的终端，也同时被用来作为执行组网路的区分条件。开始继电器电路的一个重要作用就是检查进路的选排一致行。为此，在设计开始继电器电路的时候，电路中接入了进路上各道岔的DCJ和FCJ的前接点以及DBJ和FBJ的前接点。当DCJ或FCJ吸起，则表示进路选出。对应的DBJ或FBJ吸起，则代表进路排出。这样KJ要通过7线接通励磁，就必须通过进路上每个道岔的DCJ前接点和与之对应的DBJ前接点或FCJ的前接点和与之对应的FBJ前接点检查选排一致后才能吸起。这种设计使得道岔在转换完毕至进路锁闭前，道岔*纵继电器与道岔表示继电器有一段时间同时在吸起状态，因此开始继电器KJ有足够多的时间通过7线接通KZ电源而励磁。在开始继电器的自闭电路中接入进路内方第一个区段的锁闭继电器（或起锁闭继电器作用的QJJ和1LJ与2LJ），这样就使得KJ励磁吸起后，将一直保持到进路解锁后才复原。这样开始继电器的接点就成为了执行组网路的区分条件。图4-4 开始继电器电路开始继电器所在的7线同时还串有每组道岔的锁闭继电器SJ的前接点，以此来反映该进路上的道岔在解锁状态。由于要与11线网路共用道岔表示继电器的前接点以及反映道岔区段的锁闭情况，7线网路在每个道岔表示继电器接点的前后各接了一组SJ前接点。排列进路时，7线通过SJ的前接点接通，说明进路处于解锁状态。进路锁闭后，SJ落下将道岔表示继电器接点接入11线信号网路，以证明进路上的道岔已锁在所要求的位置，此后不准7线再接通KJ励磁电路。开始继电器的电路设计如图4-4。--------------------作者：岩石--发布时间：2005-7-8 13:59:36--4.3 执行组电路 执行组电路是在选择组电路完成选岔任务的基础上开通进路的，使防护该进路的信号开放，进路使用完毕后解锁进路。执行组电路的动作顺序是，先由道岔控制电路转换道岔，再由锁闭电路将进路解锁，最后由信号控制电路使信号开放。在列车或调车车列驶过进路后，由解锁电路将进路解锁。所以执行组电路设计的正确与否，直接影响行车安全和车站作业效率。下面分别就信号检查继电器电路、区段检查和股道检查继电器电路、信号继电器电路和进路解锁网路的设计作个介绍。4.3.1 信号检查继电器电路的设计在完成选岔网路之后，要锁闭进路和开放信号，还需检查8线上的联锁条件。若联锁条件符合，则信号检查继电器XJJ励磁。信号检查继电器XJJ的励磁理所当然的成为了锁闭进路和开放信号的先决条件。因此，XJJ电路的设计是执行组电路设计当中的一个重要环节。开放信号的基本条件是进路空闲、道岔位置正确和未建立敌对进路。因此，分别从这三个联锁条件入手对信号检查继电器（即8线）进行设计。(1)进路空闲。把各个轨道区段的轨道继电器DGJ的第一组前接点接入8线网路中，若某条进路上的所有轨道区段的DGJ的第一组前接点均在接通状态，则可以证明该进路空闲。(2)进路上的道岔位置正确。在8线上接入KJ的第一组前接点。之所以这样子设计，是因为7线上接有各道岔的DBJ和FBJ的前接点。KJ经7线网路检查选排一致后才励磁，只有进路上道岔位置正确才能使KJ励磁。这样，就可以通过KJ第一组前接点间接的实现对进路上道岔位置的检查。这里也有一个问题，当进路锁闭后，KJ是通过SJ落下自闭吸起的，此时KJ的吸起就不能反映道岔位置是否正确。为此，在开放信号时还需要在信号继电器电路中对道岔位置再次进行检查，这在后面XJ电路的设计中会提到。(3)未建立敌对进路。XJJ的这个功能可分别通过敌对的开始继电器KJ和终端继电器都落下来实现未建立本咽喉敌对进路，通过本端照查继电器ZCJ接在同股道另一端的网路，当本端照查继电器的落下来实现未建立同股道另一股道的迎面进路。4.3.2 区段检查和股道检查继电器电路的设计区段检查继电器QJJ是为了实现6502电气集中逐段解锁而设置的。因此，区段检查继电器在每个道岔区段和咽喉区有列车经过的无岔区段都要设置。而股道检查继电器是为了锁闭另一咽喉的迎面进路而设置的。因此，股道检查继电器只需在能接车的股道的那段设置。当向股道办理接车进路时，GJJ吸起与进路最后一个道岔区段的锁闭继电器SJ相配合，使照查继电器ZCJ落下，将ZCJ前接点接在股道另一端执行组网路中，用以锁闭另一咽喉的敌对进路，使其不能建立。区段检查继电器虽然是为了实现6502电气集中逐段解锁而设置，但它的直接作用却是通过本身的励磁吸起使锁闭继电器SJ落下，达到锁闭进路的目的。而锁闭进路前，必需得检查联锁条件是否满足，即前面提到的进路是否空闲、进路道岔位置是否正确和是否建立了敌对进路。因此，在设计区段检查继电器的时候，是通过XJJ第二组前接点来接通QJJ电路的。而为了达到逐段解锁的目的，在QJJ励磁电路中，接入本段GDJ的前接点，自闭电路中接入本段FGDJ的后接点，当列车驶入本段，GDJ落下，FGDJ吸起，前者断开了本段QJJ的KF电源，后者断开了本段QJJ的自闭电路，这样就使QJJ得以落下，为本段解锁做好了准备。设计QJJ电路时，还在它的自闭电路中接入了进路继电器，这样，当QJJ落下时，通过进路继电器继续先前送KF电源，使前面的QJJ继续保持励磁。股道检查继电器GJJ设置在股道端，由其1-2线圈经终端继电器ZJ的第二组前接点接在9线上，与同股道另一端照查继电器ZCJ的第二组前接点并联后接在9线网路上。而GJJ的3-4线圈接在12线网路上，作取消进路和人工解锁用。4.3.3 信号继电器电路的设计 信号检查继电器检查了开放信号的基本条件符合后，由区段检查继电器对进路上的道岔进行锁闭；敌对进路的开始继电器和终端继电器的落下，排除了本咽喉建立敌对进路的可能；照查继电器的落下，将同一股道另一咽喉的迎面进路锁在了未建立状态。这些都为开放防护该进路的信号做好了准备。在开放信号前必须能完成以下这些联锁条件。即：(1)开放信号时，必须检查进路在空闲状态；(2)开放信号时，必须检查敌对进路在未建立状态，并确定被锁在未建立状态；(3)开放信号时，必须检查进路上道岔位置正确，并确定被锁闭在规定位置上；(4)信号必须在车站值班员的*纵下才能开放，信号关闭后应能防止自动重复开放；(5)车站值班员应能无条件地随时关闭信号，取消或人工解锁进路时信号应随着被关闭；(6)列车信号在列车进入进路后自动关闭，调车信号在调车车列全部进入调车信号后自动关闭，在调车中途返回时退出调车信号机内方时自动关闭；(7)信号允许灯光——黄灯或绿灯熄灭时应能自动改点红灯。下面以调车信号机为例，分别就这几条联锁条件，对DXJ电路进行设计。(1)在DXJ的励磁电路中增加与8线共用的网路。前面在XJJ电路的设计中提到，由于XJJ有防护自闭电路，不能通过XJJ的吸起来检查进路空闲。增加了与8线共用的网路之后，就可以通过检查进路上DGJ的吸起，来检查进路空闲；（联锁条件1）(2)通过敌对进路的KJ和ZJ处于落下状态来证明未建立敌对进路，而确定被锁在未建立状态，是使得进路一旦建立，敌对进路的KJ和ZJ就不能再励磁。这条联锁条件可以通过与11线共用的8线网路来实现；（联锁条件2）(3)使DXJ电路所在的11线通过SJ接入7线网路。这样11线网路就与7线共用DBJ（DBJF）或FBJ的前接点和锁闭继电器SJ的后接点，如此不仅节省了继电器接点，而且能检查进路上道岔位置正确并把道岔锁在了规定位置；（联锁条件3）(4)在DXJ的励磁电路中接入的XJ励磁，否FKJ第四组前接点。这样，XJ的励磁必须在FKJ励磁的前提之下才能完成，而XJ励磁吸起，通过第七组前接点断开了FKJ的自闭电路，使FKJ落下，由其自闭电路保持吸起。若一旦信号关闭XJ落下，则须经办理重复开放信号手续，使FKJ再次吸起才能使调车信号的XJ励磁，否则信号不会重复开放；（联锁条件4）(5)在DXJ电路中接入QJ第四组后接点。这样，不论是单独关闭信号，还是取消进路和人工解锁进路关闭信号，QJ都会励磁。这样就断开了XJ电路；（联锁条件5）(6)调车信号设计了白灯保留电路，该白灯一直要等到整个调车车列全部进入信号机内方后才能关闭。这样开放的调车信号就可以在调车车列的占用情况下自动关闭；（联锁条件6）(7)在XJ自闭电路中接入灯丝继电器DJ第一组前接点，这样，当允许信号灭灯时DJ落下，切断了XJ的自闭电路，使其改点禁止灯光；（联锁条件7）LXJ与DXJ在励磁电路和所检查的联锁条件完全一致，所以，这里就不重复。4.3.4 进路解锁网路的设计进路锁闭后开放信号，列车或调车车列按信号显示驶过进路后，进路就必须正常解锁。在办理进路后因故要取消该进路，分不同情况有取消和人工解锁。此外，在调车作业中还存在调车中途返回解锁。这些都是由进路解锁网路来完成的。进路的解锁，是通过设置在区段组合中的进路继电器1LJ和2LJ、轨道反复示继电器FDGJ、锁闭继电器SJ、传递继电器CJ以及条件电源KZ-GDJ等实现的。下面就分别从这几个继电器入手对进路解锁网路进行设计。(1)条件电源KZ-GDJ为了防止轨道电路电源停电故障后又恢复造成进路的错误解锁，专门为解锁网路设计了条件电源KZ-GDJ。用条件电源KZ-GDJ来控制与解锁有关的进路继电器、轨道反复示继电器、股道检查继电器和传递继电器。在发生轨道电路供电停电时，使上述继电器迅速断电落下。而在停电恢复供电后，轨道继电器先吸起后，条件电源KZ-GDJ才向上述继电器供电，从而使得已锁闭的进路不会错误解锁。(2)道岔反复示继电器FDGJ电路道岔轨道继电器DGJ平时是吸起的，有车占用时，则落下。因此，在道岔反复示继电器FDGJ电路中接入道岔轨道继电器DGJ第四组后接点，当DGJ落下时，FDGJ励磁。车出清区段后DGJ再次吸起，FDGJ励磁电路被切断，为了使电路实现正常解锁、取消进路解锁、人工解锁及调车中途返回解锁，在FDGJ电路中设计了一个电阻和电容。这样就使FDGJ具有3~4秒的缓放时间。同时，在FDGJ的励磁电路中还接入了QJJ第五组前接点，用它来检查10线及FDGJ线圈上所并联的电阻电容的完整性和电容是否被击穿。(3)传递继电器CJ和进路继电器LJ电路具体执行进路锁闭与解锁的电路实际上是轨道区段组合中的进路继电器1LJ和2LJ电路。由于故障解锁和正常解锁等都于传递继电器CJ有密切的关系，因此将CJ与1LJ、2LJ电路一起进行分析。如图4-5所示为进路继电器和传递继电器电路。传递继电器的主要作用是传递12线解锁电源。另外在特殊情况下不能关闭已开放的信号机时，可用故障解锁的办法使CJ吸起来断开信号继电器电路，达到关闭信号的目的。进路继电器的作用是参与进路的锁闭和解锁，同时用其后接点点亮*纵台上的进路光带表示灯。平时进路继电器1LJ、2LJ由各自的3-4线圈接通自闭电路而保持吸起，由它们的前接点接通锁闭继电器SJ励磁电路，使SJ吸起，使该区段处于解锁状态。此时，CJ的3-4线圈经1LJ和2LJ前接点及轨道反复示继电器FDGJ后接点而励磁，并经其本身第二组前接点保持自闭。各继电器在建立进路时的逻辑关系如下：1LJ↓XJJ↑→QJJ↑→ →SJ↓2LJ↓由以上各继电器的逻辑关系可知：当QJJ吸起时，断开了1LJ和2LJ的自闭电路，使它们落下，并用它们的前接点断开SJ励磁电路，使区段处于锁闭状态。同时，1LJ和2LJ的落下也断开了CJ的3-4线圈的励磁电路，使CJ落下。因此从电路关系上看，CJ的落下也可以表示区段处于锁闭状态，这也就是为什么在选岔网路6线中用CJ的第六组后接点来表示区段处于锁闭状态的原因。所以，当锁闭继电器接点不够用时，表示区段的锁闭和解锁也可用传递继电器CJ的接点来代替。图4-5 进路继电器电路有传递继电器的电路可知，平时CJ靠其3-4线圈保持在励磁吸起状态，建立进路后，由于1LJ、2LJ的落下，使CJ落下。CJ的3-4线圈励磁电路中接入轨道反复示继电器FDGJ第一组后接点，它控制CJ的励磁时间，使CJ具有滞后励磁特性和及时励磁特性。将进路上的各道岔和敌对进路锁闭好后，开放防护该进路的信号机，允许列车或调车车列驶入此进路。列车或调车车列驶过进路后，则要求进路解锁。进路的解锁必须得到列车或调车车列确实进入该进路使信号关闭，占用和出清了进路上的各个道岔区段的证明之后方可进行。作为车曾占用过和已出清道岔区段的证明，对轨道电路的动作来说，就是该区段的轨道继电器一度落下后又吸起。实践证明，采用三点检查法来解锁道岔区段最为安全。在电路的设计中之所以在每个道岔区段设置1LJ和2LJ两个进路继电器，目的也就是为了实现正常解锁的三点检查(所谓三点检查，就是用三个区段的轨道电路作为解锁的检查条件。一个区段的解锁不仅要检查占用过并已出清本区段，而且还要检查车占用过并已出清前一区段，已进入后一区段)。例如从左向右解锁进路，当车占用过并已出清前一区段且占用本区段时，进路继电器1LJ吸起作为记录，当车出清本区段并占用下一个区段时，进路继电器2LJ吸起作为记录。1LJ和2LJ都吸起，就完成了该区段的三点检查。反之，从右向左解锁进路，则是占用过并已出清前一区段且占用本区段时2LJ先吸起，出清本区段并占用下一个区段时1LJ后吸起。两个进路继电器的电路设计成相互对称的结构，目的是使得进路的各种解锁方式具有更强的规律性。4.3.5 道岔控制电路的设计6502电气集中系统对道岔控制电路的设计采用的是四线制，分别由道岔启动电路和道岔表示电路两部分组成。(1)道岔启动电路采用分级控制方式控制道岔转换，为三级动作，由1DQJ检查道岔解锁SJ励磁吸起后，1DQJ才励磁。再向2DQJ转极控制电动转动方向。最后由电机使转辙机将道岔转向定位或反位。(2)道岔表示电路，当道岔转换完后，由1DQJ落下接通道岔表示电路，按道岔开通位置的规定，以自动开闭器的定位接点接通DBJ；以自动开闭器的反位接点接通FBJ，反映道岔开通的位置。道岔表示电路和道岔启动电路分别为图4-6和4-7。图4-6 四线制道岔表示电路图4-7 四线制双动道岔启动电路4.3.6 表示灯电路的设计这里主要说的是轨道光带表示灯电路。控制台上主要的表示灯是与站场线路相似的线路光带，它直观地反映出所排进路上道岔的位置、进路的锁闭、列车或调车车列在进路上的运行情况。因此，轨道光带表电路必须设计成站场网路，它们组成了执行组的14线和15线网路。整条进路的光带，是由进路中各轨道电路区段的光带组成的。在设计时，用道岔表示继电器DBJ和FBJ前接点决定构成光带的形状。在每个道岔的岔前、辙叉后的直股和侧股部分都设置有白灯和红灯表示灯。直股部分的白灯和红灯分别用定位白灯DB和定位红灯DH表示；侧股部分用反位白灯FB和反位红灯FH表示；岔前部分用岔前白灯QB和岔前红灯QH表示。白灯设计成14线控制，红灯由15线控制，其着灯和灭灯情况由该道岔Q组合中1LJ和2LJ及DGJF和FDGJ的接点决定。平时光带不着灯，当该道岔区段被建立于进路中，进路锁闭时，由进路继电器1LJ和2LJ第八组后接点将交流表示电源JZ接入14线，按道岔的位置将光带灯点亮。其它所有道岔区段光带表示灯电路构成情况均与此情况相同。--------------------作者：岩石--发布时间：2005-7-8 14:00:00--第5章 总结 5．1 成果此次毕业设计的最终成果也就是设计出双向四股道下行咽喉的网状电路图。双向四股道下行咽喉网状电路图的设计，总结如下。(1)首先得明白的是，网状电路图是根据组合排列表中各组合的先后顺序依次联接起来的。而每一个组合里面所包含的电路都是确定的。倘若改变其内的电路，不仅不利于工厂的预制，而且也不方便以后的维修。所以，一般情况下是不改变其内电路，使用的都是定型组合内的固定电路。几个主要的定型组合里所包含的电路列举如下。①1LXF：列车兼调车的LAJ电路、DAJ电路、ZJ电路和ZCJ电路等；②LXZ：列车和调车共用的FKJ电路、LKJ电路、QJ电路、JYJ电路等；③Q：本区段的FDGJ电路、DGJ电路等；④DX：调车的DAJ电路、FKJ电路、KJ电路、QJ电路、JYJ电路等；(2)设计网状电路图时不是根据组合来设计的，而是根据组合里所包含的电路组成的网路线进行设计（即根据1-15线）。其中1-7线为选路电路，8-15线为执行电路。在选路电路的7条网路线中，1-6线为道岔*纵继电器动作网路线，组成六线选岔网路，用来在排列进路的过程中自动选出进路上的各有关道岔所需的位置；第7线为开始继电器电路，用以检查所选进路和所排进路的一致性；在执行电路的8条网路线中，8线为信号检查继电器电路，用来检查开放信号的可能性，即进路空闲、没有建立敌对进路、道岔位置正确；9线为区段检查继电器和股道检查继电器电路，用来检查区段空闲，实现进路锁闭；10线是区段检查自闭电路，用来防止利用区段故障解锁方式使进路迎面错误解锁；11线为信号继电器电路，检查进路上各区段处于锁闭状态、道岔位置正确，以及迎面敌对进路检查，符合条件即可开放信号；12和13线为进路继电器网路，用来实现进路锁闭，完成进路的正常解锁、取消、人工解锁、调车中途返回解锁以及引导锁闭等；14和15线则为控制台表示灯电路。除了这15条网路线之外，双向四股道下行咽喉的网状电路图还包括一些局部电路，如按钮继电器电路、取消继电器电路、接近预告继电器电路、照查继电器电路等。双向四股道下行咽喉的网状电路图见附图1-6[4] [5]。5．2 结论6502电气集中系统之所以被目前大部分铁路车站采用，是因为它有着其它系统所不具备的诸多优点，如6502电气集中采用的双按钮进路式选路方法，这使得*作起来形象化、简便而且不易出错；几乎全套继电器电路都是使用定型组合拼接而成的，这就使得工程设计简便、施工周期短便于维修，而且当站场改建时，也利于修改。当然，6502电气集中也还存在着一些有待改进的问题。例如：(1)进站信号机开放后信号灯断丝，在列车接近后要想开放引导信号时必须先办理人工解锁，等3分钟后才能引导接车；(2)在信号开放后，如果进路中某一道岔区段发生了故障，轨道继电器失磁落下，则进路就不能解锁，必须等故障修复后才能解锁；(3)6502电气集中电路中一些防护进路一旦发生断线，在正常运用过程中既发现不了，断线后又不能再起防护作用。前两项影响效率，后一项不利于安全，都有待改进。谢辞在本此毕业设计和论文的撰写过程中，承我的指导导师甘方成老师的悉心指教，且在使用AutoCAD 2004绘制网状电路图的时候得到土建机房吴发明老师的指导和帮助，在此一并谨致谢忱

控制信号系统 篇3

【关键词】城市轨道交通信号控制系统;ATC列车速度自动控制系统;移动闭塞;CBTC

一、前言

国内轨道交通正处于跨域式发展的阶段历程中，然而在城市轨道交通在成为广大市民出行最便利的方式之一的同时，其信号控制系统设备种类繁多、耗电量巨大、运行成本很高的弊端也逐渐呈现在人们眼前。为了保证城市轨道交通高效安全运行的需要，本文对轨道交通信号控制系统的发展进行分析。

二、城市轨道交通信号控制系统的发展现状

从采用交流50Hz二元二位式相敏轨道电路开始，我国城市轨道交通信号系统经历了几代的发展。随着客流量的不断增多，列车运行速度的不断提高，传统信号系统已远远不能满足运营的需要，为此需要采用先进的信號技术，如符合电磁兼容要求的数字化轨道电路DTC（Digital Track Circuit）技术，基于通信技术（ODBC）的列车自动控制（ATC）系统等。同时信号系统作为列车运行的神经中枢，直接关系到乘客的生命安全，因此各系统必须具备相应的安全措施。目前，在城市轨道交通系统中广泛采用ATC列车速度自动控制系统，采用ATC信号系统可以大大的提高行车的安全性，使得因人为的疏忽、设备的故障而产生的事故率降至最低。此外，采用ATC列车速度自动控制系统还可以避免不必要的突然减速和加速，这不仅可以提高行车的稳定度，还对节能具有重要的作用。使列车始终处于最佳速度状态，可节能15%左右。

三、ATC列车自动控制系统概述

列车自动控制（ATC）系统包括列车自动保护子系统（ATP）、列车自动监控子系统（ATS）、列车自动驾驶子系统（ATO）。

ATP（列车自动保护）子系统负责列车间的安全间隔、超速防护及车门控制，主要包括轨旁设备，联锁设备、车载设备

等，ATP地面设备以一定间隔或连续地向列车传递信息，车载ATP根据地面传递的信息进行计算， 提供控制信息，使列车在限制速度下运行，列车开门前必须经过ATP检测，条件满足后，方可操作。ATP按“车-地”信息传输方式分为连续发码方式和点式发码方式。连续发码方式的ATP系统设备利用数字轨道电路或连续敷设电缆向车载接收设备持续地传递地面信息，其特点是信息实时性、安全性很高，行车间隔小，但技术复杂、造价昂贵。点式发码方式ATP 系统设备利用地面应答器或点式环线将地面信息传至列车。这种方式实时性较差， 行车间隔大，但技术简单、造价低廉。考虑到我国现有的城市轨道交通中，存在运客数量大、行车密度高、隧道内驾驶条件差等特点，均采用连续发码方式。

ATO（自动驾驶）系统负责自动调整列车车速，形成平滑控制牵引力和制动力的指令、引导列车运行、在一定精度范围内对位停车等。ATO设备主要包括控制器，接收/发送天线，标志线圈等。ATO有利于列车节能并提高旅客乘坐的舒适度和减轻司机的劳动强度。包括自动驾驶、自动调速、自动停车、定点停车、车门控制等几大部分。

ATS（列车自动监控）子系统实现对列车运行的监督，负责运行列车的道岔自动转换，排列进路，根据列车运行计划与实际客流等情况合理地调度列车，选定并维护运行图，自动或人工调整停站或区间运行时间，并向列车提供由控制中心传来的监督命令。ATS 子系统主要由位于OCC（控制中心）的中央计算机及相关显示设备，控制与记录设备，现场设备（包括车站、车辆段、停车场）以及传输通道组成。ATS 系统的安全、可靠地运行，对于整个交通系统的运营效率至关重要。

对于ATC列车自动控制系统来说，轨道电路对列车占用的判别方式仍然采用固定闭塞，影响车辆占用的效率，同时也存在着安装设备较多，设备之间的通信方式复杂，列车占用检测实时性较差，故障点较多的不足，为了解决这一局限性，实现移动闭塞。近年来大部分城市轨道交通信号系统都采用了基于通信的列车控制系统（CBTC）。

四、基于通信的列车控制系统（CBTC）概述

近年来大部分城市轨道交通信号系统都采用了基于通信的列车控制系统（CBTC）引进“信号通过通信”的新理念，实现对列车连续控制，它摆脱了轨道电路对列车占用的判别方式，突破了固定闭塞的局限性，可以实现移动闭塞，一般CBTC系统包括地面无线闭塞控制中心、列车车载设备、地一车双向信息传输系统和列车定位系统。

无线CBTC 采用无线通信系统，强调系统应用层和开发层的独立性，通过模块化的结构、强有力的接口设计和事件描述，制定对子系统透明的接口标准。CBTC通过采用基于IP 标准的列车控制结构，可以在实现列车控制的同时附加其它功能（如安全报警、员工管理及乘客信息发布等）。

无线CBTC系统工作方式完全不同于传统的信号系统，当分配某线路为使用状态后，立即通知线路管理中心，编制程序并输入该线路有关数据，线路管理中心计算列车的速度分布，数字化无线设备向列车发出控制命令，当列车进入测试区段时，列车向中心发出“进入区段”信息。如果列车超过预定速度，则驾驶室显示屏上显示“警告”，必要时可自动刹车。

无线CBTC具有卓越的技术经济优势， 在对既有的点式ATP系统的改造中，采用无线CBTC对其车载设备和轨旁设备进行一定的改造后（主要是增加网络接口和无线控制子系统），可实现既有信号系统与无CBTC的叠加，从而达到既有线路与新的无线CBTC 线路的互联互通（Interoperability，包括列车接口间的控制安全标准、导轨的模型化以及列车控制信息传递协议等），从而大大的节省了改造费用。目前，国际上不少城市开始采用CBTC系统，对现有列车控制系统进行更新。如北京、广州、上海、武汉、沈阳等。

五、结语

随着城市轨道交通信号系统的迅速发展，基于通信技术的列车控制（CBTC）移动闭塞系统代表着当前世界上轨道交通列车运行控制系统的发展趋势，是近年来国际国内推荐使用的一种闭塞制式。（CBTC）移动闭塞系统采用了先进的通信和计算机技术，可以连续控制、监测列车运行。它摆脱了使用轨道电路判别闭塞分区的占用，突破了固定（或准移动）闭塞需要固定的区间分区的局限性 ，较以往系统具有更大的技术优越性。CBTC系统能迅速、准确获得列车实时信息，在保证地铁安全、高效运营的同时，可大大提高旅客服务水平，因此基于通信的列车运行控制系统（CBTC）是轨道交通信号及列车控制的发展方向。

参考文献

[1]吴汶麒.城市轨道交通信号与通信系统[M].北京：中国铁道出版社，1998.

[2]林瑜筠.铁路信号新技术概论（修订版）[M].北京：中国铁道出版社，2007.

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[4]刘晓娟，张雁鹏，汤自安.城市轨道交通智能控制系统[M].北京：中国铁道出版社，2005.

交通信号控制系统的研究与设计 篇4

随着经济的发展和城市化水平的提高, 城市交通问题日益突出。如何充分利用现有道路资源, 通过科学合理的交通控制手段, 最大限度的提高交叉口的通过能力、减少延误时间一直是交通工程领域关键的研究课题。在诸多交通控制手段中, 优化信号配时是最直接有效的方法之一。

在这种背景下, 本文选择城市单点交叉口信号控制为研究对象, 对信号周期的确定方法进行深入研究, 并通过Vissim仿真软件, 对新旧控制方案进行比较, 得到相关的结论。

1 交通信号控制基本知识

1.1 常用配时参数

1.1.1 进口道饱和流量

饱和流量, 与交叉口的配时方案和绿灯时间无关, 仅取决于道路条件和车辆状况。根据Webster的相关研究, 车道宽度是决定饱和流量的最主要因素。

1.1.2 流量比

流量比是实际到达流量与饱和流量之比。交叉口处的车道流量比为交叉口进口道的各车道的到达流量与对应车道的饱和流量之比。

1.1.3 有效绿灯时间

在一个信号周期中, 除损失时间外, 其他能用于车辆通行的时间, 即为有效绿灯时间。

1.1.4 信号损失时间

在一个周期内, 所有车辆都无法通行的时间, 即为损失时间, 包括绿灯间隔时间和起动损失时间等。

(1) 绿灯间隔时间

从上一相位的绿灯结束, 到下一相位绿灯开始之间的时间段, 称为绿灯间隔时间。

(2) 起动损失时间

绿灯启亮后, 由于需要一定的反应时间, 停在交叉口停车线处的车辆不可能立刻起动, 相应会浪费一定的绿灯时间。将其和黄灯结束前的损失时间加起来, 统称为起动损失时间。

1.2 控制评价指标

1.2.1 延误时间

对于交叉口来说, 延误一般可分为相位延误和交叉口延误。相位延误是指某个相位的车辆延误;交叉口延误是指所有相位的延误之和。

1.2.2 通行能力

交叉口的通行能力是指不同方向的车流通过平面交叉路口时可能通过的最大车流量。信号交叉口的通行能力与信号配时设计有密切的关系。下面分别介绍相位通行能力和整个交叉口总的通行能力。

1.2.3 停车次数

停车次数是指由于交通信号的约束, 车辆通过交叉口时, 需要停车等待和再启动的次数。

1.2.4 饱和度

交叉口处的饱和度一般是针对进口道而言, 其值为进口道的车流量与能容纳的最大车流量的比值。实践证明, 饱和度限值在0.8~0.9之间, 交叉口就能够较好的运行。但是如果饱和度的限值定得过低, 需要调整交叉口的平面尺寸才能满足一定的交通量要求, 相应要增加建设投资, 这是不经济的措施。

2 交叉口交通控制现状分析

2.1 交叉口结构

笔者对南阳市五山大道—云岛大桥交叉口进行了交通调查, 主要内容有:交叉口的平面尺寸、工作日的早晚高峰期交通流量、信号配时方案等。图一为交叉口的平面结构图。

该交叉口现有四个相位, 第一相位通行的车流为南北左转车辆, 第二相位通行的车流为南北直行车辆, 第三相位通行的车流为东向直左车辆, 第四相位通过的车流为西向直左车辆。

2.2 旧控制方案

将调查得到的各项交通资料进行整理分析, 画出五山大道—云岛大桥交通信号的相位图如图二所示。机动车的量折合换算系数为:小型车的量折合系数为1, 大型车为2, 摩托车为0.2。

2.3 旧控制方案评价

结合计算公式的计算结果, 现有方案的评价结果如表一所示。

3 新的交通信号控制方案设计

3.1 相位设置

根据交通调查的数据及考虑该交叉口的几何现状, 新方案中的相位设置仍保留原有控制方案中的相位设置, 即一共四个相位, 分别为南北左转、南北直行、东向直左和西向直左。

3.2 信号配时优化

3.2.1 相位时间的计算

根据前面相位时的分析, 我们可以得出对交叉口优化只要对信号配时优化。根据公式计算出优化信号配时方案的各个参数, 如表二所示。

根据以上所求的各个相位的绿灯、红灯及黄灯时长, 具体配时方案如图三所示。

3.2.2 控制方案的评价

结合交叉口交通现状及相关的实际因素, 选取通行能力、延误、停车率等3个指标进行评价。

(1) 通行能力

从表三数据可知, 在新方案控制下, 交叉口的通行能力明显得到提高。

(2) 停车率

各个相位的停车率对比数值如表四所示。

从表四中的数据对比可知, 在新方案控制下, 各个相位的停车率都降低, 从而提高了车辆通行效率。

(3) 延误

从表五中可以看出, 优化方案中各个相位的延误与服务水平均达到了B级, 因此, 能够满足交通优化设计方案标准。

4 结束语

交通信号控制可将不同流向的车流在时间上分离, 是现代交通控制的主要方法之一。信号控制的关键在于信号相位和配时方案的确定。本文选取南阳市典型的交叉口———五山大道—云岛大桥交叉口作为研究对象, 通过对该交叉口几何结构、信号配时和交通流量的调查后, 利用经典的Webste算法对其进行分析, 得到新的信号控制方案。然后, 利用Vissim仿真软件, 对新旧控制方案进行比较, 得到新的控制方案在通行能力、延误和停车次数方面都优于现有的方案。

摘要：交通信号控制系统对于交叉口来说至关重要, 是现代城市交通控制和疏导的主要手段。本文选取南阳市的五山大道与云岛大桥组成交叉口为研究对象, 通过对该交叉口的几何结构、信号配时和交通流量进行调查后, 利用信号周期算法Webster方法为该交叉口设计了新的交通信号控制方案。最后, 利用Vissim仿真软件对新旧控制方案进行了比较, 得出新的控制方案在延误、停车率和通行能力方面都优于现在的控制方案。

关键词：信号配时方案,道路交通组织,评价指标,Vissim仿真

参考文献

[1]吴兵, 李晔.交通管理与控制 (第四版) [M].北京:人民交通出版社, 2009.

[2]许伦辉, 罗强.交通流理论习题解集[M].北京:人民交通出版社, 2010.

[3]徐吉谦, 陈学武.交通工程总论[M].北京:人民交通出版社, 2008.

[4]尹宏宾, 徐建闽.道路交通控制技术[M].广州:华南理工大学出版社, 2000.

[5]鲁相林, 楼晓昱, 许佳.交通微观仿真软件VISSIM在交叉口优化中的应用[J].中外公路, 2007, 27 (05) :13-15.

地铁信号系统自动控制功能分析论文 篇5

地铁信号系统的未来发展趋势体现在以下3个方面。第一：随着通信技术的发展和计算机网络技术的进步，单一线路的ATS控制系统将向集成化程度更高的城市综合轨道交通控制系统发展，实现轨道交通网络综合监控;第二：目前国内普遍采用的ATO自动驾驶模式在列车出站时仍需要司机发出发车命令，在CBTC系统运营日渐趋于稳定后，通过系统升级等方式实现全程无人ATO驾驶功能，信号系统自动控制列车行驶，降低运营单位生产压力的同时提高社会经济效益;第三：当前各城市地铁线路间均有联络线预留，为线路间的互联互通提供了基本的物理条件，在车型、轨道线路等条件允许下，各系统承包商开放系统接口的情况下，通过升级车载控制器，CBTC列车将实现各线路间的互联互通，为更灵活的运营调度提供方便。

探究分析铁路信号施工过程控制 篇6

【关键词】铁路信号；施工过程；控制

一、铁路信号工程施工质量控制要点

在铁路信号过程施工中，监理工程师要严抓质量工作，找准关键点，分清质量监控的主次，建立良好的质量控制方案与质量检查制度。在特殊情况下，还要依据施工工序质量控制的重点进行有效的质量预控。在对质量控制要点的确定上要依据其对质量的影响大小以及危害程度来进行确定。我们通过铁路信号工程施工工序来对各分项工程的具体阶段进行科学的检验，以此来保证列车的安全运行，在铁路信号施工中，一定是以安全为主的，坚决避免一切安全隐患的发生，要综合考虑各种有可能的影响因素，进行统筹合理的安排，以便用最低的成本，最高的效率完成该项工程。

二、规范施工管理的操作程序

1、施工准备阶段的过程控制管理 （1）施工前期最为重要的就是对设计图纸进行有效的审核，以此查出图纸中出现的错误与漏洞，并采取合理的措施进行有效的改进，保证对图纸的各个环节都进行详细的检查，以便在施工以前把图纸存在的各种问题都解决好，尽量避免在施工出现任何的图纸设计问题。（2）对施工现场进行详细的调查与定测、复测是施工准备阶段非常重要的工作内容，施工前对设备的具体文职以及电缆的路径参照图纸进行详细的测定，并做好标记，以便为以后的施工提供有效的便利。施工技术管理，其贯穿于铁路信号施工的整个过程当中，并在整个施工的过程中发挥着重要的作用，所以对施工技术进行科学有效的管理，能够在很大程度上减少事故发生的数量，从而为信号施工提供可靠保障。

2、加强施工安全管理 铁路信号设备使用状况直接影响整个施工质量的好坏，所以在施工过程中确保信号设备正常使用，为了通过保证信号设备的安全和稳定提高铁路施工的质量，就要做到：在施工之前就要依據现场的实际情况对电缆的铺设线路进行很好的设计，这样能够方便以后的施工效果检查，进行以便保障施工的顺利进行；有专门人员对施工现场进行详细的检查，发现问题及时上报，确保这些问题能在最短的时间内得到解决，在检查过程中主要重点检查施工单位是否有违规施工操作、电缆外露等问题。

3、保障信号设备的正常运行 施工现场的所有电气化设备在通电之前要做好故障检查工作，确保电气化设备的正常运行，具体的故障检查工作就需要做到，要以国建规定的标准作为要求对高柱信号机等信号设备的接触网之间的距离进行严格的检查；派出专业技术人员对电缆屏蔽地线以及设备底线机械能全面的检查，及时的解决其中出现的问题，为安全事故作出保障；在对中心连接板进行检查时，一定要依据图纸进行检查，特别要注意的就是在交叉渡线增设绝缘的位置要给与特别的注意。

三、提高铁路施工工艺水平

1、提高电缆接续工艺水平 铁路信号电缆接续方式为地面电缆箱盒方式，该方式在很大程度上对电缆的整体结构和电缆的电气参数产生影响，例如常用的ZPW系列（或UM系列）轨道电路对传输电缆的线间和线地间电容、电阻的平衡性等指标要求高，地面电缆箱盒方式接续不能够满足实际电路需要，所以采用了结构合免维护型地下电缆接续装置，进而保证了轨道电路的稳定运行。

2、提高电缆成端工艺水平 一般铁路施工都采用信号数字电缆以提高传输移频信号的质量，比如内屏蔽数字信号电缆的应用，所以电缆施工的重要技术就是电缆通道的成端处理技术。电缆的电气指标与移频信号的传输质量直接受到成端技术以及成端质量的影响，电缆成端流程主要包括电缆端头的切固定、电缆金属护套的屏蔽连接以及电缆芯线与端子的连接等，所以在施工中我们需要做好以上三个反面的成端工艺环节，以提高电缆成端工艺水平。

3、轨旁信号设施与钢轨的连接水平的提高措施 整个铁路信号施工的核心便是轨旁信号设施与钢轨的连接，但是因为技术水平的限制，使其一直是铁路信号施工中最为薄弱的环节，轨旁信号设施与钢轨的连接技术水平直接决定着轨道电路能否正常工作。目前主要的技术为传统塞钉方式和法式冷挤压塞钉方式。法式冷挤压塞钉工艺因其对设备要求高，导致质量难以提高，容易造成钢轨接触不良，出现开路红光带，但是传统塞钉工艺效率过低。所以应采用传统塞钉方式和法式冷挤压塞钉方式两者的结合使用，使得在钢轨上的塞钉工艺质量符合标准，这两种施工技术各局优势，分别适用于不同的场合，具体的方式采用应该结合工程的实际情况，此外，应该去分体式的方式进行塞钉与钢轨引接，以便后期检查更换。

4、提高轨道电路补偿电容的安装水平 增加轨道电路传输的长度可以通过ZPW系列（或UM系列）轨道电路通过采用补偿电容的方式来实现，所以补偿电容的安装质量对ZPW系列（或UM系列）轨道电路的质量影响重大，其对轨道电路的运行状况起着决定性的作用。补偿电容与钢轨连接，补偿电容的防护和固定这两个问题直接影响到补偿电容的安装质量和使用寿命，特别是目前特制砼枕安装补偿电容的方式，尚不能全面推广。对于补偿电容的安装特制砼枕工艺，本应采取经济可靠的安装工艺，尤其是要统一在钢结构桥梁、无砟道床以及道内宽轨枕等特殊地段的补偿电容的安装工艺。以实现提高补偿电容的安装水平，提高轨道施工质量。

四、严格进行联锁试验

1、信号工程联锁试验 为保证信号工程的施工质量，在信号工程的联锁试验中必须坚持标准的试验原则：必须在信号工程开通前对发现的联锁关系问题进行全部的处理；图纸的审核需要接管单位与施工单位双双进行审核；不能随意对联锁试验完毕的设备进行变动。

2、联锁试验的五个关键环节 联锁试验有五个环节非常关键，要重视这五个环节的情况，第一：联锁试验试验前的准备环节。设计单位要在参与联锁试验前准备好需要提交的材料，例如联锁试验资料、完整准确的设计图纸等，如果设备管理单进行设计图与工程情况的核对，则是需要准备双线轨道电路图、信号平面布置图以及控制台盘面图等，联锁进路表的全面核对是联锁试验的最后阶段。第二：计算机联锁厂家软件的运用环节。要严格按照标准的检测步骤对计算机联锁厂家编制的运行软件进行检查，认真的进行模拟测试，对发现的问题及时的予以处理。软件模拟试验的质量直接影响着后续施工工作的开展状况，是不容忽视的。第三：机械室内双机备用设备的倒机试验环节，这个环节主要是针对机械室内电源设备、防雷设施以及计算机联锁设备等设备的性能状况。第四：机械室模拟电路试验环节。现场模拟电路联锁试验是为了检测施工的质量，是整个施工中比较重要的环节，联锁工程师必须严格依据标准的联锁试验程序进行联锁试验，形成准确的联锁试验资料，从而确保信号联锁的成功。第五：室内、室外设备动作环节。在确保联锁工程师对单项设备进行复核对位测试没有问题的前提下才能进行联锁试验。

总之，近些年，铁路信号工程施工伴随着我国科学技术水平的不断提高也有了很大的提高，在施工的技术标准、施工工艺以及操作流程方面都有了很大的改善，并且建立了比较严格的质量考核制度，在铁路信号施工质量控制方面发挥了很大的作用，但是铁路信号系统的影响因素也有很多的方面，并且容易受到其他外在因素的影响，故铁路信号系统的施工控制是一项长远的工作，需要我们不断的进行努力，从而为列车运行的安全及人民的生命财产安全提供有效的保证。

参考文献

[1]邢新亮.浅谈铁路信号施工的重点工艺措施[J].黑龙江科技信息，2011，11：209.

公交信号优先控制系统分析与设计 篇7

随着城市发展速度加快, 交通问题日益严重, 解决交通拥堵迫在眉睫。在我国, 公共交通车辆优先已经被普遍认可, 并在多个城市实施[1]。BRT专线、地铁已大量运用在公共车辆优先系统中, 但因其是在空间上实施优先, 有占地资源多、造价高等特点, 不适合在多数二三线城市实施。近几年公交信号优先被众多交通学者所关注, 并且注意力主要集中在专用进口道的交叉路口[2,3]。本文在深入研读和分析现有的公交优先理论和实践经验基础之上, 提出以车辆出行者人均延误、行人过街平均延误和停车率最小为主要目标构建交叉路口公交信号优先控制系统, 实现对公交车在在时间上得到优先权, 有效地降低信号控制交叉口特权车辆的车均延误, 从而助力于公共交通的发展。

2 信号优先控制模型概述

信号优先控制是确保公交车辆在交叉口实现“时间优先”通行, 减少其在交叉口延误的重要保障。本文基于 (RFID) 射频识别技术, 通过对红绿灯三种模式 (普通模式、公交优先模式、急停模式) 的控制, 实现公交优先通行的设计。RFID技术在公共交通系统中的应用参见文献[4]。文中主要构建下面两个基于RFID的公交车辆路线调度优化的模型。

2.1 基于RFID交叉口信号优先模型

RFID交叉口信号优先模型是指将由RFID采集器采集到的公交车辆实际到达各站点的时间同中途站行车时间表进行比对, 从而对车辆的行车间隔进行实时动态调整, 控制车辆在各站点的停车时间, 以保证尽快使车辆按照行车表行驶, 从而有效保证车辆的准点率。

2.2 基于RFID绝对优先模型

RFID绝对优先模型是指当RFID采集器采集到特殊车辆 (如消防车、警车、急救车) 信息时, 对其实施绿灯长绿方案, 确保特殊车辆在最短时间顺利通过交叉路口。

3 模型建立

3.1 交叉路口模型构建

主动信号优先的控制主要分为绿灯时间延长和红灯时间缩短两种, 通过信号优先控制器可实现这两种控制策略。假设RFID信号检测器在a、b处, 此处距离十字路口的斑马线距离都是L, 公交车的速度都为V, 则公交车到达斑马线的时间t=L V, 如图1所示。

公交车辆到达a或b时, 若信号灯显示为红灯且红灯剩余时间t′r≥t时, 则需适当缩短t′r使公交车尽快通过;若显示为绿灯且绿灯剩余时间t′g≤t, 则需适当延长t′g使公交车辆通过。

3.2 交叉口信号优先模型

假设交叉路口的信号优先检测器所处的位置为Xrf, 停车线的位置为Xs, 距离交叉口的长度L=Xs-Xrf;交叉口信号灯的周期为T, T=Tg, n+Tr, n+2Ty, n;Tg, n、Tr, n和Ty, n分别为n车道一个信号周期的绿灯时长、红灯时长和黄灯时长。由于黄灯时长较短, 下文红绿灯转换时暂不考虑黄灯。

(1) 绿灯信号延长控制策略

设公交车i到达a或b时信号灯为绿灯, 时间为t (图1中的东西方向的直行相位) , 即S (t) =tg, 该方向的绿灯剩余时间为t′g;并设tgmax为RFID优先信号允许最长绿灯延长时间, TGmax为信号灯允许最长绿灯时间:

如果t′g

(2) 红灯信号早断控制策略

设公交车i到达a或b时信号灯为红灯, 时间为t, 即S (t) =tr, 该方向的红灯剩余时间t′r, 并设trmax为RFID优先信号允许最长红灯早断时间, TRmin为信号灯允许最短红灯时间:

如果t′r>L/Vi (t) 、t′g-L/Vi (t) ≤tmaxr且TR-[t′r-L/Vi (t) ]≥TRmax则对公交车当前相位的红灯时间进行更新, TR=TR-[t′r-L/Vi (t) ];

如果t′r>L/Vi (t) 、t′g-L/Vi (t) ≤tmaxr且TR-[t′r-L/Vi (t) ]

3.2.1 相对相位处理过程

结合上述两种策略, 讨论图1中T1和T2车道上同时满足信号优先的处理过程。

(1) t时刻, T1车道上第m辆公交车到达b处需绿灯延长时间Δtg1=L/V1, m (t) -tg1, m, T2车道上第n辆车到达a处需绿灯延长时间Δtg2=L/V2, n (t) -tg2, n, 且Δtg1, Δtg1<Δtgmax, 则该周期公交车绿灯信号时间T′G按式 (2-1) 进行预算:

当T′G≤TGmax, 该周期绿灯时间TG进行更新:TG=T′G;否则不做延长处理。

(2) t时刻, T1车道上第m辆公交车到达b处需红灯早断时间Δtr1=tr1, m-L/V1, m (t) , T2车道上第n辆车到达a处需红灯早断时间Δtr2=tr2, n-L/V2, n (t) , 且Δtr1, Δtr2

当T′R≥TminR, 该周期红灯时间TR进行更新:TR=T′R;否则TR=TminR。

3.2.2 相交相位处理过程

结合上述两种策略, 讨论图1中T1和T2车道上同时满足信号优先的处理过程。

当两车道公交车同时需要红绿灯实施优先权时, RFID采集器采集到的公交车辆实际到达各站点的时间同中途站行车时间表按式 (2-3) 计算。

pi, j, k和ti, j, k分别表示为进口i中j流向第k辆公交车的优先级和预计到达时间;

比较两车道车辆优先级p大小, 找出优先级p较大的车辆对其实施优先行使权, 优先权的具体实施同 (3.2.1) 。

3.3 交叉口信号绝对优先模型

该系统中急停模式采用交叉口信号绝对优先模型, 以确保特殊车辆能快速通过交叉路口。考虑到特殊车辆行驶数量少、无事不出门等特点, 当采集器采集到该特权信息时交通灯为绿, 则保持该状态直至特殊车辆顺利通过, 当交通灯为红, 则采用快速中断方式, 使特权车辆行驶方向交通灯快速变绿。

3.4 信号优先模型控制方法流程

在车辆前挡风玻璃上安装RFID电子标签, 在交叉路口四个方向的红绿灯前50米左右安装RFID读写器, 检测交叉路口附近的车辆信息, 根据采集的车辆信息选择合适的控制模式。信号优先控制流程图如图2所示。

4 信号优先控制条件分析

考虑到交叉口实施信号优先将会对非优先车流产生影响[5], 本文设置相应的信号优先控制准入条件, 为高载客率晚点公交车实施主要优先, 以确保公交信号优先的实施对其他社会车辆的干扰最小。通过这些准入条件的引入, 可以屏蔽部分效果较差的信号优先情况, 提高控制效率。参考文献[6,7], 信号优先条件的衡量指标的计算方法如下。

假设条件:ti, j, k和t′i, j, k分别表示为进口i中j流向第k辆的公交车辆的实际到达时间和预计到达时间;Tmax表示可以接受的公交车辆晚点极限时间;Ni, j, k和Nmax分别表示公交实际和最大载客量;μ0公交车的载客率下限值;fd, z和fd, f分别表示相位d若采用信号优先控制产生的正面和负面效益;F0表示为公交车辆实施信号优先获得效益的差值。

(1) 车辆偏离时刻表时间条件:

(2) 满载率条件:

(3) 系统效益条件:

(4) 车辆优先权条件:当交叉路口车辆为特殊车辆时, 实施绝对优先;当为普通公交车辆时, 以系统效益最大化对其优先。

若采用人时总延误来计算效益, 公交信号优先控制的正效益为优先相位车流人时总延误:

公交信号优先控制的负效益为因实施信号优先控制使非优先相位社会车流增加的人时总延误Ds和未优先公交车增加的人时总延误Db, 具体计算如下:

上式中表示为公交信号优先减少的等待时间;δi, j, k, p表示为进口i流向j的第k辆公交车辆在p内是否离开, δi, j, k, p∈{0, 1}, 1表示离开、0表示等待;Ni, j, k和 分别表示进口i流向j的公交车辆载客量及小汽车的平均载客人数;Dsi, j, k表示进口i流向的社会车流在相位p内的平均到达率;c和Gp分别为交叉口信号周期和相位p的绿灯时长;Qsi, j, p为进口i流向j的社会车流在相位d因绿灯时间减少而产生延误的车辆数。

当公交车到达时刻的优先控制条件均满足时, 则该公交车具备了进行信号优先控制的必要条件, 有必要对该辆公交车进行信号优先控制。 (以上所需计算数据需借助路口感应设施设备和车载监控设备等获取) 。

5 结束语

信号优先控制一直是交通研究学者关注的问题, 本文基于RFID技术的智能公交调度与优先控制, 建立公交优先模型及模型的求解, 克服公交车辆管理系统现有技术的缺陷, 有利于城市公共交通的发展、有助于缓解人们出行难的问题。同BRT专线、地铁相比较, 该系统有效利用现有资源, 减少投资成本, 提高能源利用率, 并且有助于绿色低碳交通的发展。

参考文献

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[2]徐康明, 蔡健垂, 孙鲁明, 等.快速公交系统规划与设计[M].北京:中国建筑工业出版社, 2010

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[6]杨远舟.快速公交时空优先策略及其建模研究[D].北京交通大学.2011

控制系统信号干扰与抗干扰措施 篇8

一、干扰的分类

干扰又称为噪声, 干扰类型可以根据噪声产生的原因、噪声干扰模式和噪声波形性质的不同而划分。按噪声产生的原因不同可以划分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等;按噪声干扰模式不同可以划分为共模干扰和差模干扰;按噪声的波形性质不同可以划分为持续噪声、偶发噪声等。通常简单分为共模干扰和差模干扰。通俗地讲, 我们认为一般电器是用三相电的, 有零线、火线和地线。零线与火线之间的干扰叫做差模干扰, 火线与地线之间的干扰叫做共模干扰。差模干扰就是线与线之间的干扰, 共模干扰是线与地之间的干扰。

二、干扰产生的原因

1.空间的辐射干扰。电磁场在世界上无处不在, 无论万米高空, 还是陆地海洋, 到处都有电磁场的存在。各种无线信号、雷电、高中压电网、大功率设备的启停、雷达等都能够产生电磁场, 这些磁场产生的干扰一般称之为辐射干扰, 其成因很多且极为复杂。在电磁场覆盖范围内的控制系统, 辐射干扰就会对其产生影响, 其影响可以分为两种方式:其一, 辐射直接作用于控制系统内部, 产生电路感应而形成干扰;其二, 辐射作用在控制系统内部的通信线路网上, 由于感应通过通信线路而引入干扰。辐射干扰的大小与控制系统所处环境及周边环境中存在的电磁场强弱有关, 特别是和频率有关。一般可以采取的措施有:对控制系统设备进行屏蔽、采用带屏蔽的电缆、控制系统单元采用高压泄放元件等。

2.与控制系统直接相关的外部干扰。

(1) 电源的干扰。一般给控制系统供电的电源大多由厂内的局部电网供电。由于局部电网稳压功能的局限性, 绝大部分控制系统都会受到电网波动的干扰而在信号传输线路上产生感应电压和电路。尤其是处于同一供电网内的大功率设备状态发生变化时, 如:开关操作时产生的浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等, 都会通过电缆线路对仪用电源产生干扰。所以, 隔离电源应运而生, 目前已经应用到大多数的控制系统电源中。但是, 由于隔离电源的电路设计及制造工艺因素, 使其隔离性并不完美。实际上, 由于分布参数特别是分布电容的存在, 导致绝对的隔离是不可能的。

(2) 由控制信号线引入的干扰。控制系统中的信号传输路径, 是由多种类型的信号线构成的, 这些信号线除了传输有效的数据信息之外, 还会引入一些外部干扰信号。一种是通过共用电源串入的干扰, 这类干扰不易被发现。另一种是由于空间电磁辐射感应的干扰, 在控制信号线上产生的干扰, 这是十分普遍且严重的。由信号线引入干扰会引起输入/输出信号的异常、测量数值发生偏移、仪表测量数据的精度降低等一系列问题, 甚至导致控制系统内部元件烧毁损伤。一些隔离性能较差的系统, 其内部信号间还经常发生互相干扰, 引起总线回流, 造成传入的逻辑数值变化, 引起误动或拒动。

(3) 由接地系统引入的干扰。完善的接地措施, 不但能防止电磁干扰对控制系统产生影响, 还能减少设备自身对外发出的干扰。而不规范的接地, 反而会引入干扰信号, 严重时会导致控制系统无法正常工作。控制系统的接地也分为很多种, 主要包括屏蔽地、保护地、系统地等。由于目前工程上的接地系统施工并不规范, 控制系统的接地常常存在各个接地点的电位分布不均, 不同接地点间存在电位差, 从而引起地环路电流, 产生干扰, 影响系统正常工作。例如测量电缆的屏蔽层必须单点接地, 如果电缆屏蔽层的两端都接地, 就容易存在电位差, 产生电流通过屏蔽层。尤其是在雷击发生时, 接地线中的电位差将更大, 产生的电流也更大。此外, 在大地、接地线和屏蔽层之间有可能构成闭合环路, 在变化磁场的作用下, 会有感应电流出现在屏蔽层内, 通过耦合, 在芯线上产生干扰信号回路。若系统地与强电接地处理混乱, 所产生的接地环流就更有可能在地线上产生不等的电位分布, 尤其是在强电电压有剧烈波动时, 影响系统内部逻辑/模拟电路的正常工作。通常说, 控制系统逻辑电压干扰的容限较低, 逻辑地电位的分布干扰容易对控制系统的逻辑运算和数据存贮造成影响, 造成数据混乱甚至系统错误。模拟地电位的分布不均容易造成测量精度下降, 引起测量信号的失真偏移, 发生报警或误动。

3.与控制系统直接相关的内部干扰。内部干扰是指由电子设备自身产生的干扰。这些干扰主要来自三个方面:一是由于电子设备内部的线路布局设计失误, 就会在设备内部产生电磁波从而引起干扰。产生的原因主要是逻辑电路间相互辐射、模拟地与逻辑地之间的相互影响、内部元器件间的相互不兼容等。二是设备电源的滤波性能不好, 供电不稳定, 导致内部电源电压波动和谐波产生的干扰。三是控制系统的设备内部电路设定的参考地对高频信号和低频信号的感抗有所不同, 使内部元件对高频信号和低频信号的参考电位不同, 引起干扰。

三、控制系统的抗干扰措施

控制系统的抗干扰是一个系统工程, 既要求制造单位设计生产出具有较强抗干扰能力的产品, 又要求安装施工单位在工程设计、安装施工中予以全面考虑, 还要求使用单位按要求进行使用维护保养, 并结合具体情况进行综合设计, 才能保证系统的准确性和运行可靠性。

1.抑制干扰源。从制造单位角度, 电源的波动造成的电压畸变将对控制系统产生影响。为了抑制此干扰, 就要保持电压稳定, 通常采用以下几种抗干扰方法:

(1) 使用高品质的隔离变压器, 衰减从电源进线导入的高频干扰信号从而获得稳定的电源。

(2) 电路中采用低通滤波器抑制高次谐波。低通滤波器的内部电容采用不同的电感组合方式, 其获得的抑制高次谐波的效果也不同。另外其电源输入线和输出线应进行隔离, 电缆的屏蔽层应正确接地。一般在电源中既使用滤波器又使用隔离变压器, 但要注意电源一定要先接入滤波器再接隔离变压器。

(3) 用频谱均衡法抑制电源中的瞬变干扰。从工程设计和施工角度, 可采取以下措施: (1) 仪表信号电缆的敷设路径应避开高电压、大电流等设备的区域。 (2) 仪表信号电缆与电力电缆 (尤其是测量电缆和高压电缆) 应按照规范或设计要求距离敷设, 切忌混敷在同一桥架内;如果现场情况无法达到规范要求, 应采取有效的隔离措施 (如在中间须设置隔板等) 。

2.阻断干扰路径。在实际应用中, 有些情况无法避免电磁环境干扰, 这就要阻断干扰侵入信号回路的途径, 使电磁干扰对信号的影响最小。可以采取下列措施:

(1) 仪表信号导线的扭绞。通过把两根信号线进行扭绞处理, 可以大大减少磁通面积。扭绞的程度越高, 即绞合的间距越小, 抗干扰效果越好。动力电缆静电感应对信号电缆产生干扰时, 由于信号导线扭绞, 两根信号电缆与动力电缆的间距基本相同, 对地电容也就很小, 感应电势几乎为零。

(2) 屏蔽。在仪器用电缆的设计中, 为了保证较好的屏蔽效果, 测量电缆一般选用带屏蔽层的电缆, 一些模拟量信号电缆甚至选用高频低损耗物理发泡射频同轴电缆 (这种电缆绝缘体采用高品质发泡材料, 外导体采用进空塑料膜+镀锡铜丝编织, 线身柔软, 损耗低、屏蔽效果佳。适用于各类无线电话系统、寻呼台、无线通话机及各类通信网络等) 。目前带屏蔽的信号电缆在设计中一般采用的屏蔽层材料为:铝带 (铝塑复合带) 包绕屏蔽、铜网 (镀锡铜网) 编织屏蔽和铜带 (铜塑复合带) 绕包屏蔽。

(3) 接地。通常把接地类型分为工作接地、保护接地、防雷接地和防静电接地等。一是保护接地 (也称为安全接地) 。顾名思义, 保护接地是为了保护人身和设备安全而设置的接地。GB50303中明确规定, 柜、屏、台、箱、盘的金属框架及基础型钢必须接地 (PE) 或接零 (PEN) 可靠;装有电器的可开门, 门和框架的接地端子间应用裸编织铜线连接, 且有标识。对高压柜而言是保护接地, 对低压柜而言是接零。二是工作接地。仪表及控制系统工作接地包括:仪表信号回路接地和屏蔽接地。隔离信号可以不接地。非隔离信号通常是以直流电源负极为参考点, 并接地。仪表工作接地的原则为单点接地, 信号回路中应避免产生接地回路, 如果一条线路上的信号源和接收仪表都不可避免接地, 则应采用隔离器将两点接地隔离开, 以阻断共模干扰形成回路。三是防静电接地。控制系统的主控室, 一般要求做防静电地板, 并进行防静电接地。四是防雷接地。当仪表及控制系统的信号线路从室外进入室内后, 需要设置防雷接地连接的场合, 应实施防雷接地连接。仪表及控制系统防雷接地应与电气专业防雷接地系统共用, 但不得与独立避雷装置共用接地装置。

3.软件抗干扰措施。采取硬件抗干扰后, 虽然大部分干扰信号可以被过滤掉或屏蔽掉, 但是因为干扰信号产生的原因种类多样, 情况复杂, 且具有很大的随机性, 很难保证控制系统完全不受干扰影响。因此为了保证高精度、高稳定性的测量与控制, 往往在硬件抗干扰措施的基础上, 采取软件抗干扰技术加以补充, 作为硬件措施的辅助手段。

抗干扰能力的软件通常有重复执行指令、数字滤波等, 方法简单、便于设计和修改、消耗的人力物力较少, 在控制系统中获得了广泛的应用。对于控制系统装置 (如PLC) , 其数据输入、输出、存储等系统属于弱电系统, 其数据传输极易受到干扰, 从而造成数据误差、控制失灵误动、程序混乱死机等, 严重时会使系统程序破坏。因此, 软件抗干扰主要是对数据进行分析处理达到预期目的。

四、结束语

控制系统的干扰产生原因十分复杂, 抗干扰措施也是一个系统工程, 难以通过单一的一种措施就能彻底解决。故要多方位全面地采取抗干扰措施, 才能有效地减少干扰对控制系统的危害。首先需生产厂制造出具有较强抗干扰的产品, 其次还依赖于设计单位正确的设计, 以及安装施工的规范合理, 采取有效的抗干扰措施, 完善的接地系统, 才能保证控制系统的可靠稳定运行。

参考文献

[1]GB50217.电力工程电缆设计规范[S]

[2]刘仁等.仪表应用中的抗干扰措施[J].石油化工自动化, 2006 (2)

[3]CECS81.工业计算机监控系统抗干扰技术规范[S]

控制信号系统 篇9

2011年7月23日甬温线发生的动车组追尾事故,从技术上分析,主要是由于雷击造成信号设备故障,而故障后控制系统失灵,没有检查到前行列车占用的状态,造成后续列车仍按“前方无车”的指示以“正常速度运行”,从而造成列车追尾、车毁人亡的悲剧。

这是一起严重违背“故障导向安全”(以下简称故障—安全)原则的“故障—危险”典型案例。结合本案例,本文对铁路信号的“故障—安全”作以分析和探讨。

2 铁路信号”故障—安全”概述

所谓“故障—安全”(Fail—Safe简称FS),原意是:当设备内部发生任何故障时,设备动作的后果应该是安全的。详细一点解释即是:一个系统当其内部发生任何故障时,该系统能给出一个预先设定的确保安全的输出值,这样的系统称为”故障—安全”系统,记作“FSS”。

铁路信号控制系统的核心任务是为列车或车列(称站内的调车为车列)提供安全可靠的指示命令。其控制对象是在铁路线路上运行的列车或车列,如果给出错误或相反的指示命令,后果不堪设想。可见,“故障—安全”原则在铁路信号控制系统中尤为重要。因此,对于铁路信号控制系统而言,在任何情况下,无论发生任何故障,都应确保系统输出安全的结果。

对于运行中的列车或车列,显然“车停”是安全的(安全侧),而“车走”是危险的(危险侧)。即如果设备发生故障,让运行中的列车停下来是安全的,而让本该停下来的列车继续运行则是危险的。因此,铁路信号控制系统的安全结果应是控制“车停”的指示或动作。

3 信号系统的“故障—安全”保障措施

3.1 传统铁路信号控制系统的“故障—安全”设计

为了实现”故障—安全”,铁路信号控制系统在设计时,采取了多项安全控制措施:

机械控制手段上,大多利用重力向下的原理,保证安全。如过去应用的臂板信号机,利用重锤控制臂板动作,当传导拉力的导线或拉杆折断时,靠重锤的重力使臂板保持水平状态,指示列车停车,从而实现”故障—安全”。

广泛应用的继电控制,采用非对称的安全型继电器。信号控制电路所用的继电器为安全型继电器,当发生断电故障时,靠衔铁及重锤片的重力,使继电器可靠落下,这样,保证继电器故障落下的概率远远大于故障吸起的概率。电路设计时,采用安全对应原则,用继电器的吸起状态对应设备的危险侧,而用继电器的落下状态对应设备的安全侧。例如在信号点灯控制电路中,用列车信号继电器(LXJ)吸起接点控制允许灯光(绿灯或黄灯)点亮,而用列车信号继电器的落下接点控制红灯点亮,当发生故障使列车信号继电器落下时,信号显示红灯,指示列车停车,从而实现了继电电路的”故障—安全”。

3.2 现代铁路信号控制系统的“故障—安全”控制

以现代集成电子电路和信息技术为核心的铁路信号控制系统,通过软件和硬件冗余的方式,实现“故障—安全”,下面是几种常用的“故障—安全”控制方式。

3.2.1 安全性冗余结构

如图2,模块A和模块B经与门输出,两个模块同步工作,只有两个模块输出一致才能使系统输出,如果有一个模块故障,系统将不能输出正常结果,从而发现故障,停止输出危险侧的执行信息。由于两个模块发生相同的故障而产生相同的错误结果的概率很小,这样,提高了系统工作的安全性,减少了危险侧输出的概率。

3.2.2 静态多元控制

静态“故障—安全”输入接口电路如图3所示,一个采集条件(GJ)同时由多个光电耦合采集单元同时采集,送入计算机。当采集条件接通时,各单元输出均为高电平,计算机收到代码为1111;当采集条件断开时,各单元输出均为低电平,计算机收到代码为0000。计算机对四个码元进行逻辑“与”的运算,结果为“1”时证明采集条件接通(危险侧),结果为“0”,证明采集条件断开(危险侧)。显然当采集条件断开而电路发生故障时,运算的结果为“0”的概率远远大于运算结果为“1”的概率,实现了“故障—安全”。

3.2.3 动态闭环控制

动态“故障—安全”输入接口的电路形式如图4所示,由计算机输出口控制的光电耦合管G2输出侧与采集输入口的光电耦合管G1输入侧串联。在采集条件接通时,由计算机输出的脉冲序列,会返回到计算机的输入端,即用动态脉冲作为危险侧信息;采集条件断开时,计算机输入口收到稳定的低电平(0);当电路任何一点发生断线或混线故障时。计算机输入端必然收到稳定的电平(1或0),将稳定的1或0均作为安全侧信息处理。

动态输出驱动电路则采用输出动态脉冲作为控制信息。只有动态信息才能驱动执行继电器吸起,静态电平驱动无效。输出代码还要回读到计算机。当计算机“死机”或输出电路故障时,计算机不能连续输出动态信息,执行继电器不吸,设备不会错误动作。

实际上,动态输入或输出电路是一个闭环控制系统,它是通过计算机校验输入或输出代码是否畸变来判断电路是否故障。这种动态闭环控制,以动态信息对应危险侧,以静态信息对应安全侧,当电路发生故障,只能产生静态信息,从而实现“故障—安全”。

4 提高现代铁路信号控制系统安全性的探讨

随着铁路运输车流密度的加大和列车运行速度的提高,铁路信号自动控制系统越来越复杂,现代铁路信号控制已有传统的机电控制变为集自动控制、机电一体化、网络通信、信息处理为一体的综合控制系统。但是无论系统如何复杂,都应严格保证实现”故障—安全”。

4.1 采用综合安全性冗余方式保证列车运行安全

高速铁路的信号控制设备,主要包括车站联锁控制系统、区间闭塞控制系统、调度集中(CTC)控制系统、列车运行控制系统等,各系统之间即相对独立,又相互联系。为了保证列车运行安全,应设计综合上述各系统的安全性冗余环节,如图5所示,只有各子系统均输出指示列车正常运行的命令,列车才能正常运行。当任一子系统输出要求列车“减速或停车”的安全侧信息时,综合控制系统都能输出使列车“减速或停车”的控制命令,防止“故障—危险”。

4.2 增加“丢车”检查功能,防止故障—危险

“7.23”大事故是由于前方运行的列车占用信息被覆盖,即发生了“丢车”才造成了后续列车追尾。实际在线路上运行的列车,不可能丢失,出清一个区段,必然已进入另一区段。如果出现“丢车”或“飞车”信息,一定是设备发生了故障。因此,在各控制系统中应增加“丢车”检查功能,一旦发现“丢车”,应立即使综合系统输出后续列车“紧急制动”信息,以保证后续列车的运行安全。

4.3 增加机头和列尾防护设备,防止列车冲突

铁路运输尽管有一套功能完善、性能可靠的信号控制系统,但历史上不止一次发生了列车追尾甚至正面冲突的重大事故。如果在现有信号控制系统之外,在列车头部和尾部增加一套防护设备,当两车之间的距离小于“安全距离”时,通过无线设备或通过钢轨直接向前后运行的列车分别发送“相撞危险”的信息。相邻列车接收后,立即报警和紧急制动,这是避免列车冲突的最好方法。当然这种防护设备要考虑防止干扰,需要认真研究和实验。现有条件下即使在列车尾部增加传输距离较远的监视设备或者特殊颜色灯光闪光提示,也能减少列车冲突事故的发生。

4.4 提高系统可靠性,减少危险故障发生

相对铁路运输而言,航空运输“故障—危险”的概率更大,但飞机发生“危险失效”的概率极低。主要原因在于飞机采用“多个发动机”等措施,使系统运行的可靠性远远高于其他运输方式,从而也提高了运输的安全性。

铁路信号控制设备虽然在车站联锁等系统中采用了多套冗余设备,但为了提高铁路运输的安全性,还应在区间闭塞、调度集中(CTC)、列车运行控制等系统中增加冗余设备,以保证发生故障后,能够通过自动切换等方式正常运行,以减少系统发生故障失效的概率。此外,应进一步加强信号控制系统耐高压、耐高温、耐强磁等试验,通过“破坏性”试验,检验系统在极限条件下的运行状态,以提高系统的可靠性,减少危险的故障发生。

总之,”故障—安全”是铁路信号控制系统应严格遵循的重要原则,任何高科技的设备,发生任何故障时,都应确保安全,否则再先进的技术设备也不会有生命力。

摘要：本文以铁路“7.23”大事故为引例,概括介绍了铁路信号控制系统故障导向安全的含义,分析了“故障—安全”保障措施,探讨了如何进一步提高信号控制系统的安全性,对保证铁路运输安全具有积极的意义。

关键词：铁路信号,故障—安全

参考文献

[1]何文卿.车站信号自动控制.北京:中国铁道出版社,1980.

[2]林瑜筠.铁路信号基础.北京:中国铁道出版社,2006.

[3]铁道部劳卫司.信号工.北京:中国铁道出版社,2005.

控制信号系统 篇10

当前我国的城市交通现状令人堪忧, 虽然城市道路一直在大刀阔斧的进行建设, 可是却远远跟不上汽车增加的速度, 因此交通拥堵也一直成为城市交通中的诟病。那如何在有限的交通资源之下, 让最多的人得到出行便利, 也就成为了一件不得不思考的问题。在这样的背景下, 公交优先策略也就运应而生了。在城市交通系统中由于公交系统具有极高的运载效率, 公交优先在提高了公交的运行效率之后必然使得乘坐公交出行的人群得到便利, 从而使得出行人群更更愿意乘坐城市公交, 进一步的就能减少路上车辆的数量, 最终实现交通资源的最大化利用。

因此, 对公交优先策略进行研究, 也就有着很大的社会意义。能够从根本上改善公共道路资源利用不合理的现状。

1 我国城市公交优先运用现状

与先进国家相比, 我国对公共交通优先的运用还比较落后, 在国内的各个城市中目前运用最多的是通过公交专用道来提高公交车的运行效率, 对于公交优先的信号控制方面还没有太多的运用。这个问题的原因:一是由于理论研究的还不够深入, 因此还不具备大规模运用的条件。二是公交优先的信号控制不止是涉及到公交车辆还涉及到社会车辆和城市建设等方方面面的问题, 牵涉的越广运用方面的难度自然也就越大。针对于此, 我们可以从两方面来进行解决, 一是进一步加强研究力度保证在技术方面不出现纰漏, 二是可以考虑在个别的红绿灯路口先行试用, 逐步扩散进行以点及面的建设。

2 公交优先智能信号控制系统

公交优先智能信号控制系统的建设必须从两个方面进行研究, 一是控制策略, 二是运用技术。下面我们分别对其进行解析。

2.1 绿灯延长和绿灯提前启亮控制策略

目前在公交优先策略研究中, 比较常见的策略是绿灯延长和绿灯提前启亮控制策略绿。灯延长控制过程是:当公交车辆到达交叉口附近, 为了是公交车顺利通过交叉口采取延长绿灯的策略。绿灯提前的控制策略是:当公交车辆到达交叉口附近, 为减少公交车等待时间从而提前启亮绿灯。由此可见, 绿灯延长和绿灯提前启亮控制策略是在减少其它车辆通行时间为前提的, 必然会增加其余车辆的拥堵程度。这就要求在使用该控制策略时必须把握一个度。而这个度的建设也就是我们必须要研究的问题。目前主要从两个方面进行研究:

(1) 结合粗糙集理论构建了红灯相位车辆急切度、绿灯相位阻塞度、绿灯相位公交车优先度等三个粗糙控制参数, 使用粗糙集理论对该决策表进了约简, 获取了粗糙控制规则作为控制策略, 最后根据控制规则在交叉口应用情况, 使用延误模型, 分别对采用粗糙控制和定时控制的两种方式进行了对比, 结果表明, 使用粗糙控制算法可以减少公交车乘客在交叉口的平均等待时间大约是6.86%, 实现了公交车在交叉口时间通行权上的优先。

(2) 对公交车流率和交叉口延误之间的关系进了研究, 结合延误面积模型构建并计算了车均人时总延误、车均延误、尾气车均排放等参数, 建立了交叉口效益模型, 根据效益模型, 对采用绿灯延长时间动态变化和绿灯延长时间固定两种方式对各相位绿灯延长时间进行了合理分配, 采用绿灯延长时间动态变化方式比采用绿灯延长时间固定方式, 所实现的交通效益值的优化程度为22.618%;从而在交叉口的交通效益最大化的情况下使公交车获得了优先通过权。

2.2 系统功能的技术实现

目前超高频RFID技术被运用到了公交优先技术中, 在超高频RFID技术的基础上发展起来的公交优先交通控制系统, 把先进的RFID技术、数据通信技术、电子控制技术及计算机处理技术等有效地结合在一起, 能够有效的服务于城市交通控制系统, 可在城市交叉口信号控制机的工作基础上, 实现公交车辆优先通过交叉口, 从而降低公交车通过城市交叉口的运行时间, 提高公交车辆的运行效率。

超高频RFID技术的运用可以实现远距离车辆信息的识别、采集和控制, 简单、灵活地实现公交优先算法设置独特的车辆运行方向判断。在系统中, 公交优先智能信号控制器通过综合考虑公交车优先级和所有车辆的流量, 计算出红灯相位的急切度和绿灯相位的转换度;然后, 依据交通警察指挥交通的实际经验所建立的模糊规则库, 通过模糊推理系统进行智能决策, 得到下一时刻的绿灯延长时间, 以实现对绿灯信号的实时自动调节。

RFID公交优先控制系统应用射频RFID技术结合交通信号控制系统对公交车辆在“时间”上给予的优先, 它主要体现在:当公交车辆行驶到十字路口附近时, 公交优先控制系统识别到车辆并判断车辆的运行方向, 为公交车辆提供优先通行信号, 从而让城市运载主体公交车进行优先通行, 快速高效的发挥作用。

RFID公交优先控制系统主要包含无源电子标签和基站式读写器、信号控制器, 通过对远距离移动公交车辆的自动识别和非接触性信息采集处理, 把先进的信息技术、数据通信技术、电子控制技术及计算机处理技术等有效地综合运用于地面交通管理体系, 从而建立起一种大范围、全方位发挥作用, 并且实时、准确、高效的交通管理系统, 实现公交优先的目的。

在路口各个方向的红绿灯前50-100米处安装RFID读写器。当公交车接近路口时, 安装在车头的射频卡 (Tag) 被读写器自动识别, 读写器将公交车辆的基本信息送至控制系统进行有关数据处理, 控制系统触发信号机。当公交车辆接近路口遇绿灯时, 判断公交车能否通过, 否则适当延长当前的绿灯相位时间, 保证公交车辆能够通过路口;当公交车辆接近路口遇绿灯时, 判断公交车能否通过, 否则适当延长当前的绿灯相位时间, 保证公交车辆能够通过路口;当公交车辆接近路口遇红灯时, 控制相关相位执行最小相位时间, 减少公交车辆等候时间。尽可能提高公交车辆在路口的通行效率, 保证城市公交车辆运行的快速与及时, 最大程度上发挥其为运载主体的作用。

3 总结

优先发展公共交通是解决城市交通问题的必由之路, 通过设置公交专用车道或锯齿型公交优先进口道, 可以实现公交车在空间通行权上的优先, 而公交优先的交叉口红绿灯控制策略可以实现公交车在时间上的优先, 两厢结合可以就可以在最大的程度上使得公交车能够比其余车辆有更好的通过性。如此一来就可以引导在城市中出行的人们更多的使用公共交通工具从而减少道路上的社会车辆。最终实现在有限的道路资源下, 最大化运输效率的目的。

参考文献

[1]李民生, 卢忠亮.公交优先信号控制技术综述[J].科技广场, 2008 (3) .

[2]冯岩, 裴玉龙, 曹成海.混合交通条件下单点公交优先信号配时研究[J].哈尔滨工业大学学报, 2007 (2) .

[3]刘红红, 杨兆升.实施公交优先的交通信号控制系统中信号协调方法研究[J].交通运输系统工程与信息, 2007 (2) .

[4]汪建立, 杨坤涛.十字口公交优先信号控制系统探讨[J].科技信息:学术研究, 2006 (7) .