现代有轨电车全电子道岔模块设计.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑现代有轨电车全电子道岔模块设计 摘 要 为合作我国有轨电车进展要求，有轨电车正线岔区操纵系统需要一种高稳当性、高安好性且体积小便于安装更换的道岔操纵模块本文以四线制直流转辙机为例细致描述了道岔操纵模块电路的操纵原理以及软硬件设计过程 【关键词】全电子 转辙机 道岔模块 近些年，我国城市轨道交通进展急速，轻轨、地铁等传统城市轨道交通已经在各大城市如火如荼的创办中，而现代有轨电车这种新兴的轨道交通方式也在国内得到了井喷式的进展现代有轨电车一般采用公交式站台，现场操纵设备统一放置于轨旁的信号设备操纵箱中，安装空间有限，要求各设备尽量裁减体积 目前国内常用的信号操纵系统是计算机联锁操纵系统，为三层架构：人机对话层、联锁运算层、执行层前两个层次由于采用了工业操纵计算机或者安好型冗余计算机能够得志目前铁路进展的要求但是执行层电路根本是沿用6502电气集中执行电路，由重力型安好继电器组合构成安好型重力继电器为机械式布局，体积大、动作过程缓慢、故障点多而且需要定期检修，无法得志目前现代有轨电车操纵系统的需求。

而进口的全电子设备一般都须合作进口的操纵系统使用，从而造成了工程造价的提高因此，开发具有我国自主学识产权的智能化、电子化、网络化道岔操纵模块是特别必要的 1 全电子模块系统布局 现代有轨电车岔区操纵系统的全电子模块大致可分为道岔、信号、通信、监测四种模块道岔模块用于完成交、直流道岔转辙机的动作操纵和状态采集，每个模块操纵一组道岔信号模块用于操纵各种类型的信号机现代有轨电车道岔区操纵系统如图1所示 有轨电车岔区操纵系统中规律操纵单元与道岔操纵模块、信号操纵模块和通信网关模块之间通过CAN总线通信通信网关模块与应答器主机、感应环轨旁主机、应急通信主机和调度通信主机之间通过串行总线通信，如下图道岔操纵模块、信号操纵模块和通信网关模块将命令信息或状态信号上传至规律操纵单元举行联锁规律判断，规律操纵单元判断完成后将命令信息输出至各个模块，道岔操纵模块和信号操纵模块再驱动现场设备执行相应的操作应答器主机和感应环轨旁主机分别采集应答器和感应环的状态信息，应急通信电台用于突发处境时的与车载设备的通信，调度通信主机用于轨旁设备与调度中心的通信在此根基上增加了环境监测功能，如温度监测和湿度监测等。

由以上可以看出，有轨电车岔区操纵系统中与计算机联锁系统的道岔操纵模块功能及布局上是根本一致的，因此，全电子执行模块既可用于现代有轨电车的道岔操纵，也可通过少量改动用于一般计算机联锁系统以ZD6四线制转辙机道岔模块的软硬件设计为例，介绍全电子模块的设计思路和概括技术 2 四线制交直流全电子道岔模块设计 全电子道岔模块是针对四线制交、直流电动转辙机的无触点操纵单元电路，主要用于操纵道岔动作和采集道岔表示位置，设计符合计算机联锁技术条件要求；除此之外，模块具备符合监测2022标准要求的道岔动作电流和表示电压的采集功能，并具备完整的故障诊断功能道岔模块电路为独立性冗余“二取二”布局，综合应用避错技术和容错技术，通过可信测量、“敌对信号”检测以及独立于处理器的快速硬件反应养护等一系列的技术手段，确保道岔操纵安好，实现故障-安好模块具备CAN和PLC双套接口，即实现了和既有系统的无缝连接，同时通过通信接口实现了和外系统的开放式连接模块中，道岔操纵电路和监测电路完全电气隔离，杜绝了监测故障对联锁系统的干扰 道岔模块需要得志的安好功能有： （1）操纵交、直流电动转辙机定、反操，道岔转动到位后自动切断启动电路。

（2）道岔位置表示，转辙机动作时断开表示线路 （3）当道岔因故障不能转换毕竟时，可以单独操纵转回原位 （4）道岔在任何一种锁闭状态下不会启动 （5）道岔转换设备的动作，须与值班员的操纵意图一致 道岔模块需要得志的非安好功能有： （6）状态监测：按照监测2022标准采样道岔动作回线的电流和道岔动作时间；表示回线的电压 （7）故障诊断功能，包括自身软、硬件故障，室外二极管短接、反接，转辙机线间混线以及混电等 3 硬件电路设计 道岔模块的硬件电路布局如图2所示 道岔电路布局由执行处理器、规律养护单元、动作操纵单元、道岔状态表示单元、监测单元组成，细致的单元功能描述如下： （1）执行处理器单元：在操纵电路中双ARM以“规律与“的方式处理定反操命令及操纵输出、道岔位置表示采集和故障-安好规律判断，在道岔动作时切断道岔表示回路模块为完全硬件级二取二冗余布局，以单个处理器为核心构成独立的闭环操纵布局全体进入处理器的接口信号，务必经过光电隔离关键器件的驱动输出采用动态驱动方式 （2）规律反应养护单元：规律防护单元规律防护单元由选路开关和机械触点型安好继电器构成，对执行硬件健康状态实时检测，实时处理执行处理器发布的故障处境、检测处理器工作状态以及硬件反应通道健康状态，对模块硬件是否展现故障举行切实判断，对突发的严重故障，先于执行子系统举行故障-安好处理，同时，执行处理器对后级防护继电器的操纵也通过选路开关完成。

（3）动作操纵单元：和处理器单元合作完成转辙机定、反操动作操纵由动态驱动电路、电子开关电路、信号测量反应通道构成举行转岔操作时，处理器输出动态脉冲信号，驱动功率电子开关动作，动作过程中检测反应信号，转到位后中断动态脉冲输出，关闭电子开关 （4）道岔位置表示单元：用于道岔状态采集，并监控室外二极管的健康状态表示电路由定反位表示采集单元，定反位表示检测单元和道岔表示变压器构成 （5） 监测单元：监测单元由监测处理器、采集传感器、CAN通信电路构成监测单元完成铁标监测2022标准规定的相关数据采集，接收执行处理器和规律防护单元发送的工作状态信息和故障信息，并将以上提到的信息发送到监测机监测处理器通过光耦组合编码，获取两个执行ARM和规律养护单元的信息，实现监测单元电路和执行电路之间的电气隔离，制止监测故障导致的执行系统故障 4 道岔操纵模块软件设计 道岔软件合作其硬件完成执行层功能，功能包括： （1）初始化功能：上电或复位启动时对系统硬件资源、软件资源初始化，使模块具备正常工作的条件 （2）驱动道岔动作功能：在道岔动作条件具备的处境下，驱动道岔转位，并实时闭环监控道岔动作过程，监测到奇怪反应信号展现时实时切断条件电源，举行故障-安好处理。

（3）采集道岔表示功能：接通道岔表示电路时，对道岔表示的反应信号举行综合判断务必能够识别道岔表示的三种正常表示状态：定位表示、反位表示和无表示；除此之外，务必能够判断室外二极管反接、短接以及其它表示电路故障 （4）反饋信息采集功能：对道岔表示回路及道岔动作回路的反应信息举行实时采集，务必对反应信号举行防抖动处理并切实计算脉宽防抖动处理时间至少应保持三毫秒，务必对反应信号的有效性做出切实判断 （5）数据接收发处理功能：接收并校验解析网关转发的联锁命令数据包，每联锁周期执行一次 （6）故障检测报警功能：能实时检测到系统运行中产生的各种故障并报警，连续运行对于严重故障实时举行故障-安好处理 （7）双ARM同步功能：本设计中，软件运行无固定工作周期，且两个ARM之间无时钟同步，全体功能模块依靠（定时器定时+查询）方式或者（外部中断+查询）方式调用为保证操纵、采集的实时性和安好需求的实现，各功能被划分为若干不同优先等级的模块来实现调用方式为实时多任务的大循环方式；ARM机时划分为不定长，以模块为单位；调用原那么以模块优先级为依次，如图3 5 终止语 全电子模块可以很好的实现执行电路的智能化、网络化和小型化，可较好的得志现代有轨电车正线道岔的操纵的需求，同时经确定提升后还可应用于计算机联锁系统执行层。

采用全电子执行模块，可显著裁减设备用房需求，减轻维护工作人员的工作量，大幅缩短故障摈弃时间随着我国现代有轨电车及其它轨道交通形式的快速进展，全电子道岔操纵模块将得到越来越的应用 — 7 —。