铁路信号车站联锁系统结合光纤通信技术改进设计探究

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1、铁路信号车站联锁系统结合光纤通信技术改进设计探究　　摘要:铁路信号系统是铁路运行的核心组成部分，传统的信号控制系统效率低，反应时间慢，针对传统信号系统传输的不足，根据光纤的特点，与铁路信号相结合，基于光纤局域网技术，初步设计出满足信号要求的光纤线路。关键词：铁路信号控制；铁路信号技术通信化；光纤通信；局域网；计算机控制中图分类号：F530.3文献标识码：A文章编号：1引言铁路信号系统是个比较复杂的控制系统，传统的信号控制系统效率低，反应时间慢，已经不能适应日益发展的铁路列车运行的需要，不能满足中国现代铁路的发展；有很多带有挑战性的问题亟待解决，其中之一，就是铁路信号系统的控制信息传输问题。现

2、代的铁路信号都是依靠介质传播达到提高传播速度与距离的目的，铁路信号与通信技术逐渐相互融合。8根据现在的行车情况与系统需求，可以推断出未来发展趋势主要有：新开发电子设备和器材必须具备智能诊断、形成和输出运行日志功能，具备信息联网功能，配置实现冗余化；室外信号器材在标准化的基础上，还要具备防盗防破坏功能，实现以上功能就必须有大量甚至发展到海量信息产生与传输。只能改变铁路信号传输方式，才能解决问题。目前应用的铁路信号系统使用的电缆传输方式会有浪费资源与效率低，而基于GSM通讯的无线信号系统，硬件要求复杂，成本高，使用无线传输抗干扰能力差，维护维修困难，本文选择光缆这一传输介质，克服了上述材料的缺点

3、，传输效率高、抗干扰能力强，同时兼顾了节约资源、节约能源的优点。2铁路信号系统传输方式的设计2.1系统的结构划分如图2.1所示，即为车站信号控制系统结构示意图，图中（1）表示现场实物设备的基本构成，图中（2）是将实物抽象计算机系统，并按照计算机系统的分解原则重新划分结构，图中箭头方向为信息数据交换方向，根据设备功能不同，将其结构按图2.1（2）所示分为操作表示层、联锁处理层、执行驱动层、终端设备层四部分组成，这些设备分布位置室内系统三层，室外一层，系统主要是室内与室外设备通过光纤相连。图2.1车站信号控制系统结构图8联锁系统主要是通过通信部分连接所有组成部分，系统的第一层为人机交互界面，中间

4、两层为实现联锁运算功能，最后一层实现设备动作与反馈功能。通信部分负责向操作表示层、联锁处理层发送数据，以及从操作表示层、执行驱动层和室外设备层接收数据，联锁运算根据接收的命令，依据联锁逻辑规则处理数据。数据的处理顺序：联锁处理层接收上层命令→接收检查下层设备的状态信息→根据命令与设备状态进行逻辑运算→通过执行层发送控制命令到室外设备→下层设备发送反馈信息到联锁处理层→联锁处理层把执行情况传到操作表示层。2.3信息传输部分设计2.3.1整体的信号设备连接设计在操作表示层、联锁处理层和执行驱动层之间通信在计算机内部，采用计算机总线结构，这是成熟的技术，本文就不讨论了。重点为由执行驱动层至信号设备

5、之间的通信，现为若干电缆，本文讨论将电缆改变为光纤传输。8这里我们设计了一个分布式信号控制系统，利用了光纤通信技术和互联网科技在控制设备与现场终端设备之间通信。光纤网络的应用可以彻底地改变了现有设备的控制方式。图2.2，简图意示这种系统。系统由室内控制部分与室外若干终端设备（这里的室内控制设备、室外设备是沿用传统铁路信号系统的称谓，这样便于理解，通常把操作表示层、联锁处理层、执行驱动层等三层设备合称为室内设备），光纤连接这些单元与终端设备。图2.2通过光纤连接的系统结构示意图这个系统逻辑计算部分由两个部分组成，一个软件部分，为了操控现场设备，就需要重新定义联锁处理设备中的软件逻辑关系。另一个

6、是硬件部分，使用互联网技术与光纤局域网技术将设备整合形成一种分布式信号控制系统。另一方面，硬件主要是作为一个现场终端设备，用来发送接收控制电信号（如信号机灯泡熄灭、点亮等等）。图2.3阐明信号设备控制的两种方式。图中一个是传统的方式，有一个室内控制设备提供电信号，操作信号设备经由单独的电缆，图中椭圆形圈注表示是一根电缆中的不同芯线。图中另一个是改进的信号系统连接图。图2.3由电缆连接控制方式与光缆数据传输控制方式室内控制部分是为终端设备提供命令的控制核心，室内控制部分通过光纤为现场设备发送已转换为互联网协议数据的命令。室外终端设备终端接收网络信号，并且转化成控制现场设备的真实信号，并进行相应

7、动作。图2.4所示，以信号机为例，设备由终端盒连接光缆，终端盒的作用就是将光转化为电信号，驱动设备状态进行转换。图2.4设备终端与系统的连接8利用互联网技术，我们能达到多通道传送装置代替由铜线传输的直接电信号。通过多通道传输科技，可以减少线缆的数量。而且应用光纤局域网技术，更可以实现双模数据传输。光学传输系统是实现通过无源光网络这种被动光学网络系统（图2.5），而且无源光网络只是被动组件，它不需要电源并且十分