一种新型的铁路智能信号控制系统设计与实现

《一种新型的铁路智能信号控制系统设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、一种新型的铁路智能信号控制系统设计与实现李绍斌1，李文涛2（1.北京交通大学电子信息工程学院，北京100044；2.中国铁路总公司电务部信号处，北京100844）摘要：传统的铁路信号系统中的信号点灯控制系统采用集中控制的方法，由于没有使用微处理器，不便于实现故障的自诊断等有用的技术。因此提出一种新颖的方案，将LED信号灯进行网络化控制，每个LED信号灯集成一套具有双网热备通信功能的嵌入式微处理器系统。这套LED系统由安装于室内的智能信号机控制器集中控制，智能信号机控制器接收来自微机联锁系统的信息，执行点灯命令，反馈灯丝继

2、电器信息。该方案可提高铁路信号系统的智能化程度，使信号的电缆使用量大幅度下降，系统可维护性和可扩容性显著提高。.jyqk的站场，还包括双网通信智能中继控制器。每架信号机中的各个信号灯都是一个独立的网络节点，都有独立的网络地址，地址可由位于灯后壳的DIP开关或是烧入软件时实现设置。接入网络的每个灯位，都可以通过网络汇报自己的健康度和系统自检结果，以供控制机完成健康度汇总分析，同时控制机通过网络控制完成全系统的故障自诊断与故障定位，这样可进一步提高系统的可靠性；对于出现健康隐患的信号灯，站场维护部门可根据控制室的汇总报表定期

3、对设备进行硬件维护和更换。如图1所示，每架信号机中的几个灯位都采用双电源热备供电。图中下半部分为室内设备及其连接关系，室内设备安装于一个标准机柜中，机柜中的设备包括二乘二取二机柜一个或多个（根据站场大小而定），监控工控机2台，其中有1台为冷备机，用于主机故障时候使用。图1所示信号机中的每一个灯位都由一个信号智能控制单元和一个LED发光盘组成。如果信号机的架数较多时，可以根据区域分布将相近的信号机组成一个局部网络，即一个组，形成子网，然后通过子网向上层网络汇聚数据。对于同一个组中的所有信号机由智能中继控制器管理；智能中继控

4、制器通过接收上级智能桥接控制器的指令来控制本组中信号设备的工作，并实现信号汇总和传输；指令由通信数据包传输，每个数据包包含寻址的设备地址和控制信息。智能桥接控制器是智能信号控制系统的核心，各组的智能中继控制器通过第二级网络与智能桥接控制器连接。它可将计算机联锁系统中输出的点灯信号控制信号进行逻辑分析，转换为智能控制网络的控制信息，实现对智能中继控制器的管理，最终实现对现场所有信号机的控制。智能桥接控制器通过网络采集所有信号机的工作状态，传输到信号机系统故障定位及分析单元，用户可以通过终端查询不同故障级别的信号机的分布及健

5、康度。同时，系统也可以自动报警，以提示健康度超限的信号机进行维护，同时将报警信息传输到车站值班室。信号机的控制信号来自联锁系统，智能桥接器可实现联锁系统发出的信号继电器逻辑进行分析转换，通过现场网络传输。本设计在提高铁路信号系统的智能化程度的同时，使信号的电缆使用量大幅度下降，系统可维护性和可扩容性显著提高。同时，为提高可靠性，本方案中，加入了“信号灯健康度”统计量，“信号灯健康度”主要针对LED信号灯，即LED信号灯中可正常工作的LED发光管数目占发光管总数的百分比。为了获得信号灯健康度数据，集成在信号灯中的微处理器需

6、要准确识别LED发光管中短路（击穿）和开路（烧断）2种故障，并进行统计，给维护部门提供更换依据。2系统关键技术2.1二乘二取二系统主备系统二乘二取二系统是本设计的功能核心。二乘二取二系统接收微机联锁系统发来的点灯逻辑，传送到两系热备的控制机，控制机主机解析点灯逻辑，翻译成网络命令发送给现场的信号灯位，信号灯位反馈回网络状态和健康度；同时控制机分析灯丝继电器逻辑，然后通过二乘二取二系统反馈给微机联锁系统。整套系统替换现有的信号机及点灯逻辑电路后，不改变微机联锁系统的任何操作，所以微机联锁系统感知不到新系统的启用。按照网络理

7、论可表达为“智能信号机系统对微机联锁系统是透明的”。为了不影响微机联锁系统的驱动与采集，系统与微机联锁系统的信号传递采用了全物理隔离，即信号继电器的磁隔离，进一步提高系统安全性能。在本设计中，二乘二取二系统通过控制机实现，主要包含以下4部分：（1）信号辅助继电器逻辑处理单元：智能信号控制系统的核心，它可将计算机联锁系统中输出的点灯信号进行逻辑分析，转换为智能控制网络的控制信息，最终实现对现场所有信号机的集中控制；（2）智能桥接控制单元：通过网络采集所有信号机的工作状态和健康度信息，并实现对网络的管理和维护，包括灯位的入网

8、、退网、脱机、故障及监控AB双网的智能切换。（3）信号机系统故障定位及分析单元：通过智能桥接控制单元接收网络上信号灯的健康度信息、故障自诊断信息、网络注册节点信息，AB网在各个节点的故障情况，将上述情况进行汇总分析，给出综合报警信息，通过邮件报表方式传送给维护部门。（4）人机接口单元：包括强制倒机切换按钮和监控机系统