淺談鐵路信號測試系統

摘要：隨著(zhù)鐵路技術(shù)的飛速發(fā)展，鐵路信號系統越來(lái)越復雜，設備間和信號間的相關(guān)性越來(lái)越大，這使得實(shí)際中出現的故障呈現復雜化和多樣化。為了更好的發(fā)現和診斷故障，保障鐵路安全、高效運行，因此研究開(kāi)發(fā)一種新型鐵路信號測試系統是十分必要的。

關(guān)鍵詞：鐵路信號 測試系統 安全

0 引言

鐵路信號系統，通常是由多種機電設備組成的復雜控制系統，對鐵路運行的安全、高效、快捷起著(zhù)重要作用。為了更好的發(fā)現和診斷故障，保障鐵路安全、高效運行，因此研究開(kāi)發(fā)一種新型鐵路信號測試系統是十分必要的。信號設備是鐵路運輸的耳目，對行車(chē)安全關(guān)系很大。它分為信號、聯(lián)鎖設備和閉塞設備三類(lèi)。為了保證設備質(zhì)量，鐵路信號設備所命名用的器材和配件，必須符合部頒標準。當變更設備結構時(shí)，須經(jīng)鐵道部批準。

1 對各類(lèi)信號設備安全的共同要求

各種信號均須符合下列各項要求：①除與機車(chē)車(chē)輛發(fā)生直接相互作用的設備如車(chē)輛減速器、限界檢查器等以外，信號設備的任何部門(mén)不得侵入現行國標GB146-59規定的建筑接近限界（包括曲線(xiàn)部分的加寬）。②所有信號設備的安裝，均須符合批準的安裝標準圖和設計圖的要求。③信號設備的聯(lián)鎖關(guān)系，必須與批準的聯(lián)鎖圖表一致，并滿(mǎn)足《鐵路技術(shù)管理規程》的要求。④各種基礎或支持物不應有影響強度的裂紋，安裝穩固，其傾斜限度不得超過(guò)10mm。信號機柱應垂直安裝，其傾斜限度不應超過(guò)36mm。⑤各種信號設備的機械部分和電氣特性，都應符合規定的技術(shù)標準。⑥對設有加鎖、加封的信號設備，均應加鎖、加封或裝設計數器。⑦鐵路信號設備及其電路，應保護在發(fā)生故障時(shí)導向安全，以免出現危及行車(chē)安全的后果。⑧凡與交流電源引入、架空線(xiàn)（包括架空線(xiàn)電纜接入）及軌道電路等外線(xiàn)連接的信號設備，必須設置外部防護設施（雷電防護、安全地線(xiàn)等）。⑨在交流電力牽引區段的防護要求：a為了保證人身安全，信號設備外緣距接觸網(wǎng)帶電部分的距離不得少于2m；b距接觸網(wǎng)帶電部分5m范圍內的金屬結構如信號機構、梯子、安全柵網(wǎng)以及繼電器箱箱體、轉轍握柄等均須接地。c同一設備接地時(shí)，嚴禁既接向牽引軌條或扼流變壓器中點(diǎn)，又接向專(zhuān)用地線(xiàn)。

2 對各類(lèi)信號設備的具體安全要求

2.1 對信號（裝置或顯示）的安全要求：①對信號的基本要求是顯示明確，有足夠的顯示距離，當發(fā)生故障時(shí)能給出最大限制的顯示，保證行車(chē)安全。②信號機（含表示器，下同）的顯示方向，應使接近的列車(chē)或車(chē)列容易辯認信號顯示，并不致被誤認為鄰線(xiàn)的信號機。 信號機的顯示，均應使其達到最遠。曲線(xiàn)上的信號機，應使接近的列車(chē)能盡量不間斷地看到它的顯示。③各種信號機及表示器的顯示距離，在正常情況下應符合下列規定：a.進(jìn)站、通過(guò)、遮斷、防護信號機，不得少于100m；b.出站、進(jìn)路、預告、駝峰、駝峰輔助信號機，不得少于400m；c.調車(chē)、矮型出站、復示信號機，容許、引導信號機及各種表示器，不得少于200m；在地形、地物影響視線(xiàn)的地方，進(jìn)站、通過(guò)、預告、遮斷、防護信號機的顯示距離，最少不得少于200m。④各種信號機開(kāi)放后，均應按《鐵路技術(shù)管理規程》規定的條件，在列車(chē)或車(chē)列運行的適當時(shí)期及時(shí)關(guān)閉，若恢復定位狀態(tài)。⑤進(jìn)站、出站、進(jìn)路、通過(guò)和防護信號機的燈光熄滅、顯示不明或顯示不正確時(shí)，均應視為停車(chē)信號。⑥色燈信號機的機構及燈光配列形式，應符合規定的標準。以?xún)蓚€(gè)基本燈光組成一種信號顯示時(shí)，應在一條垂直線(xiàn)上，并應有一定的間隔。由兩個(gè)同色燈光組成的一種信號顯示時(shí)，其顏色一致。⑦同一機柱上有幾塊臂板時(shí)，各臂板的顯示方向應一致，動(dòng)作角度互相偏差不得超過(guò)5°。在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，主臂板和通過(guò)臂板應水平，上下誤差均不得超過(guò)2°角。開(kāi)放信號時(shí)，臂板開(kāi)放角度為40~70°。 2.2 對聯(lián)鎖設備的安全要求：為保證站內的列車(chē)運行、調車(chē)作業(yè)安全，站內正線(xiàn)、到發(fā)線(xiàn)上的道岔，及聯(lián)鎖區范圍內的道岔，均須與有關(guān)信號機聯(lián)鎖。區間內正線(xiàn)上的道岔，也必須與有關(guān)信號機或閉塞設備聯(lián)鎖。①各種聯(lián)鎖設備均須滿(mǎn)足下列安全、要求：a.當進(jìn)路上的道岔開(kāi)通位置不正確、或敵對信號機未關(guān)閉時(shí)，防護該進(jìn)路的信號機不能開(kāi)放；信號機開(kāi)放后，該進(jìn)路上的有關(guān)道岔不能扳動(dòng)，其敵對信號機不能開(kāi)放。b.正線(xiàn)上的出站信號機未開(kāi)放時(shí)，進(jìn)站信號機不能開(kāi)放為通過(guò)信號；主體信號機未開(kāi)放時(shí)，其預告信號機不能開(kāi)放；色燈復示信號機應保證不間斷地檢查主體信號機的開(kāi)放條件。c.裝有轉換鎖閉器、電動(dòng)或電空轉轍機的道岔，當第一連接桿處的尖軌與基本軌間有4mm及其以上間隙時(shí)，不能鎖閉或開(kāi)放信號機。②電氣集中聯(lián)鎖設備還應保證下列要求：a.當機車(chē)車(chē)輛通過(guò)道岔時(shí)，該道岔不能轉換。b.向有車(chē)占用的線(xiàn)路排列列車(chē)進(jìn)路時(shí)，有關(guān)信號機不能開(kāi)放。c.能監督道岔是否被擠，并能在擠岔的同時(shí)，使防護該進(jìn)路的信號機自動(dòng)關(guān)閉。d.在控制臺上應能監督線(xiàn)路和道岔區段是否占用、進(jìn)路的開(kāi)通與鎖閉狀態(tài)，復示有關(guān)信號機的顯示等。③電鎖器聯(lián)鎖設備應保證：車(chē)站值班員能控制與監督接、發(fā)車(chē)進(jìn)路的排列、信號機的開(kāi)放與關(guān)閉等。

3 對閉塞設備的安全要求①區間內正線(xiàn)上的道岔必須與閉塞設備聯(lián)鎖

當區間道岔未開(kāi)通正線(xiàn)時(shí)，兩端站不得開(kāi)放有關(guān)信號機。②當列車(chē)或后部補機需由區間返回原發(fā)車(chē)站時(shí)，自動(dòng)閉塞或半自動(dòng)閉塞應設鑰匙路簽。在鑰匙路簽未放入原設備以前，摻有鑰匙路簽的列車(chē)或后部補機占用的區間，不得解除閉塞，出站信號機不得開(kāi)放。③自動(dòng)閉塞設備應保證：當閉塞分區被占用或軌道電路失效時(shí)，防護該分區的信號機自動(dòng)關(guān)閉；當進(jìn)站及通過(guò)信號機紅燈滅燈時(shí)，其前一個(gè)信號機應自動(dòng)顯示紅燈；當閉塞設備中任何元件或部件發(fā)生故障時(shí)，不得出現信號的升級顯示；在站內控制臺上應有相應的區間情況的表示。④繼電半自動(dòng)閉塞設備應滿(mǎn)足下列要求：①出站（或通過(guò)）信號機開(kāi)放的條件是，單線(xiàn)區間在得到對方站的同意接車(chē)信號后，雙線(xiàn)區間在得到對方站的列車(chē)到達信號后。②電鎖器聯(lián)鎖的車(chē)站，操縱發(fā)車(chē)手柄（或按鈕）后，電氣集中聯(lián)鎖的車(chē)站，出站信號機開(kāi)放后，均不能按正常辦法取消閉塞。③列車(chē)從發(fā)車(chē)站進(jìn)入區間后，出站信號機應自動(dòng)關(guān)閉，并使雙方站閉塞機處于閉塞狀態(tài)，在列車(chē)到達接車(chē)站以前不能解除，有關(guān)出站信號機，不能開(kāi)放。

4 基于A(yíng)RM9的通用鐵路信號測試系統的研究

一種基于A(yíng)RM9的通用鐵路信號測試系統，用以幫助工作人員發(fā)現和分析診斷故障。整個(gè)系統分為兩大部分，即基于單片機的前端采集部分和基于A(yíng)RM9的主板部分，兩部分之間通過(guò)雙口RAM進(jìn)行雙機通信。前端采集部分選用SST公司的89E58RD單片機做主控制器，主要完成信號采集、數據存儲等功能。主板部分采用三星公司ARM9系列的S3C2440A處理器作為核心處理器，并采用Linux操作系統，實(shí)現對雙口RAM數據讀取、處理、顯示、存儲、傳輸和前端采集路數控制及存儲數據二次處理分析等功能。系統設計實(shí)現了對通用鐵路信號量的多路采集、處理顯示、帶時(shí)間信息的大容量數據存儲、組成柔性多點(diǎn)測試網(wǎng)絡(luò )和對存儲數據簡(jiǎn)單二次分析處理等功能。本文在對系統采集量、功能要求、關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析基礎上，給出了系統總體設計方案。對于基于單片機的前端采集部分，設計了采集板硬件電路，并給出了相應信號采集和存儲等軟件程序。對于A(yíng)RM9主板部分，設計了主板硬件電路，在此基礎上建立軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，移植Bootloader和Linux操作系統，然后設計了雙口RAM驅動(dòng)程序和相應應用程序，并進(jìn)行基于QT的用戶(hù)圖形界面設計。本文實(shí)現了對兩路牽引電流的測試、存儲和對存儲數據的片上二次處理分析，滿(mǎn)足基本功能要求，證實(shí)了系統可行性。為了完善系統對測試信號的分析能力，本文又采用了基于最小二乘法的曲線(xiàn)擬合對系統存儲的帶時(shí)間信息的測試數據進(jìn)行了后期處理分析，得出了測試信號的基本規律，完善了系統功能。最后對本文所研究?jì)热葸M(jìn)行了總結并指出系統的不足和改進(jìn)方法。