铁路四显示自动闭塞--论文

摘摘 要要 我国铁路采用站间区间、所间区间或闭塞分区为列车运行的空间间隔。通过相邻车 站、线路所、闭塞分区的设备或人为控制,使列车与列车互相保持一定间隔,以保证列车 安全运行的行车方法,称为行车闭塞法铁路信号是组织行车运行,保证行车安全,提高运输 效率,传递信息,改善行车人员劳动条件的关键技术。 本课题从四显示自动闭塞的运行原理方面来进行研究，主要要求了列车可以在绿 灯显示的通过信号机通行；列车按规定速度越过黄显示的通过信号机后必须减速；列车 通过绿黄灯显示的通过信号机必须警惕；列车必须保证能在显示红灯的信号机前停车。 而在越过黄绿灯后准备在红灯前停车。结合故障有车、安全情况下，跟随着小车所在位 置的变化各区段通过信号机颜色发生变化。这样可以解决线路上以不同速度运行的列车 的行车要求。 本设计提出一种基于 51 单片机系统的四显示自动闭塞系统。通过 51 单片机实时监 测各区间的安全状况，并根据是否有故障点，以及故障点的位置，通过单片机运算处理， 输出控制四显示自动闭塞 LED 指示灯的亮灭情况。 关键词：铁路安全，单片机，四显示，LED；自动闭塞 ABSTRACT Railway stations in our country adopt the interval between stations, the interval or the block area, which is the space interval of train running. Through the adjacent station, line, block device or manual control, to train and train each other to maintain a certain interval, in order to ensure the safe operation of the train driving method, called the traffic block method of railway signal is running, ensure traffic safety, improve transport efficiency, transmission of information, the key technology to improve the working conditions of driving personnel the. This paper from the four aspects of the automatic block display operation principle to carry on the research, the main requirements of the train can be displayed by traffic signal lights; the train crossed the Yellow display according to the specified speed through signal after the train must slow down; through the green and yellow lights showed through signal must be vigilant; train must ensure that can display parking the red light signal. And after crossing the traffic light, prepare to stop at the red light. Combined with the fault, there is a car, safety conditions, followed by the location of the car changes, each section changes through the signal color. This can solve the train running at different speeds on the line. A four display automatic block system based on 51 single chip microcomputer system is proposed in this design. Through the security status of 51 single-chip real-time monitoring of each interval, and according to whether there is a fault point and fault point, through the single- chip processing, output control four display bright LED lights automatic block. Key words: railway safety, single chip microcomputer, four display, LED, automatic block 目目 录录 摘摘 要要2 ABSTRACT3 目目 录录4 1 绪 论5 1.1 课题背景.5 1.2 课题意义.5 1.3 研究思路和技术方法.5 2 火车行车闭塞法介绍7 2.1 区间及闭塞分区的划分.7 2.2 行车闭塞法分类.8 2.3 区间的状态.8 2.4 行车制度中的发车权.9 2.5 自动闭塞介绍.9 2.5.1 自动闭塞的基本原理10 3 系统总体结构设计与元件选型11 3.1 系统总体结构设计.12 3.2 系统核心元件选型.12 3.2.1 单片机选型.12 3.2.2 区间车况检测模块选型.12 3.2.3 显示器选型.13 3.2.4 电源芯片选型.13 3.2.5 显示灯类型选型13 3 系统硬件设计电路13 3.1 单片机的电路设计.1 3.2 区间车况检测电路设计.1 3.3 液晶显示电路设计.1 3.4 降压电源电路设计.2 3.5 系统总体电路设计.3 4 系统软件程序设计1 4.2 区间车况检测程序设计.1 4.3 四显示闭塞 LED 控制程序设计.1 4.4 液晶显示模块程序设计.1 5 系统制作与调试3 5.1 系统实物焊接.3 5.2 软件调试.3 5.3 软硬件调试.3 结结 论论5 参考文献参考文献6 致致 谢谢7 附录附录 一一8 附录附录 二二1 1 绪 论 1.1 课题背景课题背景 我国铁路采用站间区间、所间区间或闭塞分区为列车运行的空间间隔。通过相邻车 站、线路所、闭塞分区的设备或人为控制,使列车与列车互相保持一定间隔,以保证列车 安全运行的行车方法,称为行车闭塞法铁路信号是组织行车运行,保证行车安全,提高运输 效率,传递信息,改善行车人员劳动条件的关键技术。铁路信号是铁路运输生产的一个生 产部门,它在铁路现代化建设和国民经济发展中起着极其重要的作用。 1949 年以来，我国区间信号技术经历了电气路签、电气路牌闭塞，二十世纪六十年 代，我国信号专家采用继电电路设计了 64D 型继电半自动闭塞，提高站间闭塞的效率， 保障了列车运行安全。为了提高运输能力，行车密度逐步增加，我国相继研制了 4 信息 移频自动闭塞、交流计数自动闭塞、极频自动闭塞，使得组织追踪运行成为可能，增加 了列车密度。双线自动闭塞提高通过能力尤为明显,按 8min、7min、6min 间隔计算，每 昼夜平行运行能力，由半自动闭塞的 70 对分别提高到 180 对、205 对、240 对，目前在 装备有 CTCS2 级列控系统的四显示多信息自动闭塞可以使追踪间隔缩短至 3min。目前中 国铁路自动闭塞区段已超过 3 万公里，占全国铁路运营里程的 40%以上。我国青藏铁路采 用无线定位方式(卫星定位 GPS )来进行列车定位并通过 GSM-R 实时连续无线通信方式进 行车地间信息交换，实现了不设轨道占用检查的虚拟闭塞。目前我国铁路正在武广、郑 西等 300KM/H 以上的客运专线安装基于无线通信自动闭塞的 CTCS3 系统，用无线通信 技术取代轨道电路实现信息传输，列车通过相应的地面设备，如信标灯、应答器，可以 获知自身的位置及速度等信息，通过无线通信网络将位置、车次、列车长度、实际速度、 制动潜能、运行状况等信息以无线的方式发送给地面控制中心或无线闭塞中心 RBC；地面 控制中心追踪列车并发送移动权限、允许速度、限速、紧急停车等命令，实现基于无线 通信的自动闭塞，可以取消地面信号机。 当前,由于铁路运输已向着高速、高密度和重载的方向发展,所以铁路信号以成为实 现运输管理自动化和列车运行自动控制以及改善铁路员工劳动条件的重要技术手段。铁 路信号系统按其应用场所可分为车站信号控制系统、编组站调车控制系统、区间信号控 制系统、铁路行车指挥控制系统及列车运行自动控制系统等。区间信号自动控制是铁路 区间信号.闭塞及区段自动控制.远程控制技术的总称,是确保列车在区间内安全运行的技 术之一。 随着高速铁路的发展,列车运行自动控制设备水平也在不断提高,由列车超速防护提 高到列车自动限速和列车自动运行等新技术。机车信号和列车超速防护系统的行车命令 目前还是来自地面自动闭塞的轨道中传递的信息。随着数字化、无线传输技术、漏泄电 缆及卫星定位技术的发展,依靠这些技术实现列车和地面控制中心、列车和列车之间的信 息传输,就不需要将区间划分为固定的若干分区,来调整列车之间的追踪间隔。而是两个 列车通过数据传输,自动的计算出实时的列车追踪安全间隔,使两列车之间的间隔最小,从 而提高了行车密度和区间通过能力。这种列车运行间隔自动调整又可称为移动自动闭塞。 1.2 课题意义课题意义 在铁路运输中，为了解决安全行车间隔问题，产生了闭塞技术及相关区间信号技术。 提高了铁路的运营水平和火车的运输能力和运输效率，保证安全行驶。使列车在线路上 运行不能以相互避让的方法来避免迎面相撞。加之列车速度快、质量大,从开始制动到停 车需要行走较长的距离,这就产生了后续列车追撞前行列车的可能。闭塞设备是保证列车 在区间运行安全的设备。铁路线路以车站(线路所)为分界点划分为若干区间,区间的界限 在单线上以两个车站的进站信号机柱的中心线为车站与区间的分界线,在双线或多线上, 分别以各线路的进站信号机柱或站界标的中心线为车站与区间的分界线。为了提高线路 通过能力,在自动闭塞区段又将一个区间划分为若干个闭塞分区,以同方向两架通过信号 机作为闭塞分区的分界线。为了保证列车在区间内的运行安全,列车由车站向区间发车时 必须确认区间(分区)内没有列车并须遵循一定的规律组织行车,以免发生列车正面冲突或 追尾等事故。 自动闭塞系统是一个智能化先进列车控制系统，它将充分利用当今的计算机技术、 通信技术等高新技术，提高铁路的运营水平和火车的运输能力和运输效率，保证安全行 驶。自动闭塞系统可将高速运行的两列动车组的间隔时间控制在 5 分钟，防止列车追尾 事故的发生为了保证行车安全，因此了解和熟悉自动闭塞系统对于我们这些即将走向铁 路信号工作的人来说，有着极其重要意义。 1.3 研究思路和技术方法研究思路和技术方法 为此，本设计提出并制作一套基于单片机的四显示自动闭塞系统。系统分为电源电 路、单片机控制电路、区间车况检测电路、液晶显示电路、LED 驱动电路。设计中，我们 采用 STC89C51 单片机，实时采集各区间的用于车况检验的光电开关信号。如果区间有故 障车辆，则光电开关检测到后输出低电平。单片机采集到该低电平时，就立刻判定该点 为故障点，然后通过四显示自动闭塞系统的操作规则，决定此点前后相邻指示灯的显示 效果。 一、技术方法： 1.采用 STC89C51 单片