鐵路專用線電氣集中微機聯鎖控制系統的製作方法

2023-05-30 01:56:51

專利名稱：鐵路專用線電氣集中微機聯鎖控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鐵路專用線電氣集中微機聯鎖控制系統。
目前，鐵路專用線編組站及作業區的道岔，大多數都是採用人工扳道岔，利用標誌板及標誌燈確認信號，這種方法非常原始。其主要缺陷在於①不利於安全生產。由於標誌板和標誌燈不易確認道岔的進路，易造成錯進股道、擠岔。另外人工扳動道岔容易遭到人為破壞，容易造成行車事故。②作業效率低下，當機車車輛通過道岔時，一般要一度停車，等人扳好後再啟動作業，有時在坡上停車後，要退坡再衝坡，耽誤大量的時間，另外機車車輛頻繁地起動停車，磨損增大，造成比較大的浪費。③工人作業勞動強度大。由於人工扳道岔，作業人員要頻繁地上下車來回跑動，勞動強度大，且人身安全隱患大。④無法監控現場作業情況。機車在什麼區段作業不清楚，不利於值班調度的指揮。⑤多臺機車作業時，無法實現安全聯鎖保障，達不到安全行車效果。
現在，有少數鐵路專用線採用「6502電氣集中」聯鎖控制，但它的聯鎖控制部分採用大批量的組合繼電器，成本相當高，佔用空間大，故障率高，不易檢修。
本發明的目的是提供一種有利於安全生產、作業效率高、工人作業勞動強度小、能實現安全聯鎖保障的鐵路專用線電氣集中微機聯鎖控制系統。
本發明是針對比較繁忙的鐵路專用線編組站及頻繁作業區而研究開發的專業控制系統，為了實現上述目的，該發明系統結構採用可編程控制器(PLC)控制道岔及信號機，執行部分利用鐵道部6502電氣集中的執行部分，控制部分是製作一塊現場模塊加開關組成，現場情況通過軌道電路及執行繼電器→PLC→GOWELL軟體在監視器上實時顯示現場狀況，其聯鎖關係通過編制的聯鎖程序，通過計算機輸入PLC，達到聯鎖要求。主要過程是a)輸入開關量並自鎖，b)根據首尾開關量的閉合情況確定路徑；c)由路徑量控制道岔的定反位；d)同時滿足開通路徑的指令條件、控制道岔定反位指令條件、道岔轉動到位的表示條件時接通該路徑顯示藍色光帶條件；e)通過方向開關模塊得到方向；f)開放信號機；g)然後分段顯示紅光帶，並自動解鎖此段路徑和信號機。
本發明具有如下積極效果①行車安全效益提高。由於該項目有一整套嚴謹的邏輯程序，顯示直觀，因而給行車安全帶來根本保證，不會發生擠岔、側面衝突、正面衝突等事故，另外能有效防止人為破壞扳動道岔。室外信號設備便於瞭望和確認。
②大大提高了作業效率。採用人工扳道效率低下，有時需要停車等待，扳道確認後再走，耽誤了許多生產時間，當帶車多，坡度大的情況下停車扳道岔則更困難，該項目投用後，可憑信號機一直通行，不必減速等待，作業效率可大大提高。
③減輕了職工的勞動強度。人工扳道需要作業人員跳上跳下，消耗很大的體力，而且對人身安全不利，採用自動控制後，作業人員站在車上看信號即可。
④故障率低，便於檢修。由於該裝置控制部分採用的是日本三菱公司生產的PLC(FX2N)外接點少，所以易檢修，且故障率低。


圖1控制流程2鐵路專用線東頭岔區平面3軌道電路區段分布4程序流程5方向開關模塊原理6實例操縱圖下面接合附圖以一道岔12組，線路長度約5公裡(區間長度1.5公裡)共設19盞信號機的鐵路專用線為例進行說明該鐵路專用線岔區平面圖見圖2，圖中的Dx表示信號燈，x取值為1∽19，即有19盞信號燈，其監視界面採用此圖作為基準圖。根據平面圖的實際情況共設12段軌道電路區段。軌道電路的區段極性排列見圖3，Gx表示某一軌道電路區段，x取值為1∽12，即有12段軌道電路區段。
①監視界面介紹線路底色為白色，當信號員開通某一路徑時，此時這一路徑上的白色變為藍色。如果此路徑與要求的路徑一致時，按下確認鍵，與之相關的信號機開放，即由紅色變為藍色。當開放的路徑與要求的路徑不一致時，按解鎖鍵後，再重新排進路即可。當機車車輛壓上軌道電路後，該段的光帶由藍色變紅色，當機車車輛離開此段後，路徑由紅色變白色，所有顏色的變換都是程序中的開關量控制。
②軌道電路電壓和信號燈燈絲採用計算機監控。
軌道電路電壓值的變化對安全行車有比較大的影響，這是因軌道電路電壓值太高時機車車輛壓不死，顯示不出紅光帶，失去監控作用；電壓值太低時，軌道繼電器吸不起，造成壓車假象，影響行車。所以對軌道電路電壓進行實時監測是非常必要的。解決方法是採用A/D模板，把電壓模擬量轉換為數字量，用計算機進行實時監控。同樣道理，信號燈燈絲的監控亦採用此方法得以實現。
③程序說明程序流程圖見圖4，程序採用MEDOC的梯形圖實現，再由計算機自動生成後輸入PLC。
第一步輸入開關量並自鎖；第二步根據首尾開關量的閉合情況確定路徑。當一條路徑確認後，與之有衝突路徑全部斷開，以確保行車路徑的安全。
第三步由路徑量控制道岔的定反位，即每付道岔的定、反位分別為二個量，這兩個量由所有有關的路徑來控制，比如說，從一道到5支線這條路徑必須控制1#道岔為定位、7#道岔為定位、8#道岔為定位，9#道岔為定位，11#道岔為反位；再排一條路徑，從一道到存車線1#道岔同樣要為定位，7#道岔為定位，8#道岔為反位，依此類推。
第四步為了達到清楚顯示路徑的目的，我們定義開通了的路徑為藍色，開通藍色光帶的條件必須同時滿足以下條件a.開通路徑的指令條件；b.控制道岔定反位指令條件；c.道岔轉動到位的表示條件。
以上三個條件同時滿足後，接通該路徑顯示藍色光帶條件，以便操作人員確認。其中第三個條件最為關鍵，這是確保行車安全的必要條件。整個程序把道岔表示條件都放在第一位，貫穿程序的始終。
第五步方向開關模塊。
一條路徑確定後，有兩個方向，為了明確是進是出，必須設置方向開關模塊來控制信號機，以達到操作最簡化的目的。建立方向開關模塊的原理是一個開關量設置兩上中間量(也叫順序量)，如附圖5。
首選開關K1按下，M3是常閉，所以M1線圈得電，此時M2、M3不會得電(因為K2是常開)，其次按下K2，由於K1已閉合，所以M2得電，M3不會得電(因K1按下後M1得電，把M3的迴路切斷)，由此可得先按K1後按K2得到的兩個量是M1和M2。如果先按K2，M1是常閉，所以M3得電，此時M1、M2不會得電(因為K1沒有閉合)，再按下K1時，M2得電，M1不會得電(因為M3得電把M1的迴路切斷)，得到的兩個量是M3和M2。由此可知同樣兩個開關量，先按和後按順序不一樣，得到的兩個量就不一樣，以達到區分方向的目的。由多個按紐組成的方向模塊，採取的辦法是關聯進路的量放在一個迴路裡，這樣就開成了一個整體。
第六步開放信號機開放信號機的程序必須非常嚴格，因為它涉及一個非常重要的安全問題。所以必須把所有準備工作做好以後，才能開放信號機，允許機車車輛通行。首先，路徑條件必須正確，也就是說開通的路徑(即藍色光帶)與計劃要求開通的路徑是一致的。另外有衝突的信號機必須互相鎖閉，以滿足安全條件，所以程序開通信號機的條件是路徑+方向開關條件+確認鍵+關聯信號機條件。
第七步分段顯示紅光帶在監視器上顯示的紅光帶是告知值班調度人員機車車輛所到達的位置，在程序中顯示紅光帶的辦法是道岔的表示開關量+軌道電路開關量，當機車車輛壓上該段軌道電路後，該段軌道繼電器(GJ)落下，中間繼電器(ZJ)通過軌道繼電器的常開，使中間繼電器失電，從面使PLC的輸入開關量斷開，接通顯示紅光帶條件的量。採取這種顯示方法的目的是當整個軌道電路中(包括中間繼電器的迴路)發生斷線和其他故障時，也會顯示紅光帶，這就滿足了故障倒向安全的原則。
第八步人工解鎖在程序中雖然設計了自動解鎖功能，但是當人工選擇路徑發生錯誤或信號機開放錯誤時，必須要通過人工解鎖後，重新排出進路。所以設置人工解鎖是非常必要的。設置人工解鎖的辦法是在操作板上專門設置一個解鎖按紐。當需要解鎖路徑時，按下此按紐，然後再按下進路的首或尾的任意一個按紐，即可解除當前路徑的條件，實現解鎖功能。
第九步程序的其他說明a.在該程序中，紅色光帶條件必須切斷藍色光帶條件，這是因為在GOWELL軟體中，雖然紅光帶可以覆蓋藍色光帶，但當線路上壓了車，屏幕上顯示紅色光帶，這時開通此路徑時，藍色光帶可以覆蓋紅色光帶，這時有車狀況不明，極易引起行車事故。這是絕對不允許的。為了解決這一問題，我們在程序中採取了紅色光帶條件切斷藍色光帶，只要有紅色光帶存在，此段藍色光帶無法開通。也就是說，紅色光帶條件優先於其他任何條件，從而保證顯示的正確性以確保行車安全。
b關於自動解鎖的說明程序中自動解鎖採取的辦法是首尾檢查法。即當路徑的首段和尾段出現紅光帶後，即證明機車車輛通過了此路徑，此時應自動解鎖此路徑。而問題是因為路徑長短不一，有的路徑很長。機車車輛不可能同時壓在此路徑的首尾段，而不能自動解鎖，解決的辦法是當首段出現紅光帶時，我們設置一個自保量，機車車輛過去後，這個量還繼續保持。當未段出現紅光帶時也自保。這時首尾段區光帶的條件都同時存在，從而利用這個辦法可以自動解鎖路徑。但是紅光帶自保條件又靠誰解除呢？我們採取的辦法是在紅光帶條件量裡加上路徑量，即當路徑量消除後，紅光帶自保量自行消除。從實踐檢驗看，此種辦法非常安全可靠。
實例操縱圖見圖6。Mx表示中間繼電器。
實例一按下M1、M17，給出M1至M17的路徑條件，由路徑條件操縱道岔，使1#、7#、8#、9#處於定位，11#處於反位(見附圖2)，當現場道岔到位以後，由現場發回道岔定反位的表示信號，然後在監視器上顯示M1至M17的藍光帶進路。此時按下確認鍵，信號機D1、D11、D16(見附圖2)開放進路信號。機車車輛通過此進路後，逐段顯示紅光帶，並自動解鎖此段路徑和信號機。
實例二按下M3、M13，給出M3至M13的路徑條件，由路徑條件操縱道岔，使3#處於反位，4#、10#處於定位(見附圖2)，當現場道岔到位以後，由現場發回道岔定反位的表示信號，然後在監視器顯示M3至M13的藍光帶進路，此時按下確認鍵，信號機D3、D13(見附圖2)開放進路信號。機車車輛通過此進路後，逐段顯示紅光帶，並自動解鎖此段路徑和信號機。
權利要求
1.一種鐵路專用線電氣集中微機聯鎖控制系統採用可編程控制器(PLC)控制道岔及信號機，執行部分利用鐵道部6502電氣集中的執行部分，控制部分是製作一塊現場模塊加開關組成，現場情況通過軌道電路及執行繼電器→PLC→GOWELL軟體在監視器上實時顯示現場狀況，其聯鎖關係通過編制的聯鎖程序，通過計算機輸入PLC，達到聯鎖要求。主要過程是a)輸入開關量並自鎖；b)根據首尾開關量的閉合情況確定路徑；c)由路徑量控制道岔的定反位；d)同時滿足開通路徑的指令條件、控制道岔定反位指令條件、道岔轉動到位的表示條件時接通該路徑顯示藍色光帶條件；e)通過方向開關模塊得到方向；f)開放信號機；g)然後分段顯示紅光帶，並自動解鎖此段路徑和信號機。
2.根據權利要求1所述的鐵路專用線電氣集中微機聯鎖控制系統，其特徵在於具有人工解鎖功能。
全文摘要
本發明涉及一種鐵路專用線電氣集中微機聯鎖控制系統,採用可編程控制器(PLC)控制道岔及信號機,其聯鎖關係通過編制的聯鎖程序,通過計算機輸入PLC,達到聯鎖要求。現場情況通過軌道電路及執行繼電器→PLC→GOWELL軟體在監視器上實時顯示現場狀況。它有利於安全生產、作業效率高、工人作業勞動強度小、能實現安全聯鎖保障的優點。
文檔編號B61L19/06GK1370706SQ0110689
公開日2002年9月25日 申請日期2001年2月27日 優先權日2001年2月27日
發明者胡盛意, 張建祥 申請人:巴陵石化嶽陽石油化工總廠