無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)的模擬子系統(tǒng)(聯(lián)鎖、車(chē)列)

張弘志 劉 武

無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)的模擬子系統(tǒng)(聯(lián)鎖、車(chē)列)

張弘志*劉 武*

聯(lián)鎖、車(chē)組模擬子系統(tǒng)是對(duì)STP-yh型無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行工程化的研究成果,是實(shí)驗(yàn)室模擬測(cè)試平臺(tái)中的一個(gè)重要組成部分。介紹了這一模擬子系統(tǒng)的專(zhuān)有功能。

STP-yh型無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng);工程化;聯(lián)鎖;車(chē)列;模擬

1 現(xiàn)實(shí)需求

無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)車(chē)監(jiān)控系統(tǒng))通過(guò)機(jī)車(chē)車(chē)載設(shè)備和地面設(shè)備聯(lián)控來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)在集中區(qū)車(chē)場(chǎng)安全作業(yè)。其中,車(chē)載設(shè)備通過(guò)機(jī)車(chē)下的查詢(xún)器經(jīng)站場(chǎng)各個(gè)出入口處的傳感器(應(yīng)答器),將相關(guān)信息納入或退出此安全控制系統(tǒng)。地面設(shè)備接收計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備發(fā)來(lái)的站場(chǎng)信息,了解站場(chǎng)信號(hào)開(kāi)放情況。地面設(shè)備和車(chē)載設(shè)備通過(guò)無(wú)線電臺(tái)進(jìn)行信息交互,使地面車(chē)站人員、調(diào)車(chē)司機(jī)均能實(shí)時(shí)掌握站場(chǎng)使用情況。

調(diào)車(chē)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)站場(chǎng)設(shè)備狀態(tài),監(jiān)視、控制機(jī)車(chē)安全走行,必要時(shí)采取制動(dòng)等安全措施,以防止調(diào)車(chē)機(jī)發(fā)生諸如出入庫(kù)冒進(jìn)信號(hào)、了望信號(hào)錯(cuò)誤,造成擠岔事故、沖入正線造成重大影響、沖出土擋造成翻車(chē)事故、超速行車(chē)造成脫線事故、超速聯(lián)掛撞壞車(chē)鉤等問(wèn)題。

為便于推廣應(yīng)用,對(duì)調(diào)車(chē)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了工程化改造,將各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化重構(gòu),以期形成數(shù)據(jù)創(chuàng)建自動(dòng)化、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工程化和短期開(kāi)通便利化。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)最大限度地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行模擬再現(xiàn),即實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的模擬子系統(tǒng)(聯(lián)鎖模擬、車(chē)列模擬)。此模擬子系統(tǒng)采用Visual C++6.0編程實(shí)現(xiàn)。

2 模擬子系統(tǒng)在調(diào)車(chē)監(jiān)控模擬測(cè)試平臺(tái)中的位置

模擬子系統(tǒng)是調(diào)車(chē)監(jiān)控模擬測(cè)試平臺(tái)中的一個(gè)組成部分。圖1和圖2可以看到它在仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中所處的位置。

如圖2所示,即使用模擬子系統(tǒng)代替真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)鎖和站場(chǎng)內(nèi)所用的應(yīng)答器的反饋信息。針對(duì)模擬子系統(tǒng),其輸入輸出流分為:①發(fā)送給地面主機(jī)的站場(chǎng)設(shè)備信息(模擬聯(lián)鎖的通信機(jī));②發(fā)送給車(chē)載主機(jī)的車(chē)載查詢(xún)器信息(模擬車(chē)載查詢(xún)器主機(jī));③接收自LKJ2000監(jiān)控裝置模擬/轉(zhuǎn)發(fā)軟件(轉(zhuǎn)發(fā))或監(jiān)控裝置模擬/轉(zhuǎn)發(fā)軟件直接模擬并發(fā)送的機(jī)車(chē)走行方向、位移信息。

3 功能體現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)展示

主界面展示站場(chǎng)平面圖,其他窗口界面采用類(lèi)似Visual C++6.0的界面,上、下、左、右均可浮動(dòng)、可變大小、可?？?、可關(guān)閉控制窗口。

3.1.1 進(jìn)路數(shù)據(jù)(基本、復(fù)合、限速)

在進(jìn)路數(shù)據(jù)展示中將基本進(jìn)路、復(fù)合進(jìn)路、限速進(jìn)路數(shù)據(jù)的細(xì)節(jié)呈現(xiàn),以便查閱。各種進(jìn)路的稱(chēng)呼均是調(diào)車(chē)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)進(jìn)路的描述。這3種進(jìn)路在調(diào)車(chē)監(jiān)控系統(tǒng)中為車(chē)載主機(jī)和地面主機(jī)所用,用于監(jiān)控機(jī)車(chē)走行的前方進(jìn)路是否暢通。

1.基本進(jìn)路:類(lèi)似聯(lián)鎖系統(tǒng)中所謂的短調(diào)車(chē)進(jìn)路,其特點(diǎn)是只有一對(duì)起始、阻擋信號(hào)機(jī)。

2.復(fù)合進(jìn)路:類(lèi)似聯(lián)鎖系統(tǒng)中所謂的長(zhǎng)調(diào)車(chē)進(jìn)路,其特點(diǎn)是由多個(gè)基本進(jìn)路即短進(jìn)路拼接而成,又可以組成多級(jí)。

3.限速進(jìn)路:是基本進(jìn)路(短進(jìn)路所包含的)的進(jìn)路設(shè)備中具備特殊限速道岔相關(guān)進(jìn)路。

3.1.2 站場(chǎng)設(shè)備信息

只需要將鼠標(biāo)移動(dòng)到站場(chǎng)圖上顯示的各個(gè)設(shè)備處,就可以看到站場(chǎng)相關(guān)信息(區(qū)段屬性、信號(hào)機(jī)屬性、道岔屬性、道岔區(qū)段、限速道岔屬性和應(yīng)答器安裝位置),使用非常方便。

3.2 多種聯(lián)鎖碼位的發(fā)送模擬

通常情況下,模擬平臺(tái)使用調(diào)車(chē)監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)定的內(nèi)部碼位格式作為地面設(shè)備的外部碼位接收數(shù)據(jù)。必要時(shí)聯(lián)鎖模擬可以按照真實(shí)聯(lián)鎖系統(tǒng)的碼位發(fā)送格式發(fā)送給地面設(shè)備站場(chǎng)碼位信息,如按照鐵科院Ⅱ型聯(lián)鎖、交大微聯(lián)公司聯(lián)鎖、通號(hào)公司K5B聯(lián)鎖等等,靈活性比較好。

3.3 聯(lián)鎖設(shè)備的模擬

3.3.1 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的模擬

具備展現(xiàn)站場(chǎng)平面示意圖、模擬道岔的定/反位狀態(tài)、模擬區(qū)段的占用/出清狀態(tài)、模擬信號(hào)機(jī)的開(kāi)/關(guān)狀態(tài)、模擬區(qū)段的鎖閉/解鎖狀態(tài)等設(shè)備狀態(tài)功能。

3.3.2 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相關(guān)聯(lián)鎖命令執(zhí)行模擬

實(shí)現(xiàn)了道岔的定/反位命令、信號(hào)機(jī)的開(kāi)/關(guān)命令、區(qū)段的鎖閉和解鎖命令、進(jìn)路的開(kāi)放/取消等設(shè)備命令執(zhí)行的模擬。

3.4 進(jìn)路的開(kāi)放和取消

3.4.1 進(jìn)路開(kāi)放

點(diǎn)擊始、終端信號(hào)機(jī),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)搜索其間的進(jìn)路,將所有當(dāng)前可開(kāi)進(jìn)路羅列于進(jìn)路搜索結(jié)果中,由用戶(hù)自己選擇所要的進(jìn)路,進(jìn)路信息中包含途經(jīng)道岔和區(qū)段,所要排放的進(jìn)路類(lèi)型。當(dāng)然若是能夠直接確定進(jìn)路線路和類(lèi)型,系統(tǒng)會(huì)直接排放進(jìn)路。模擬系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)搬動(dòng)道岔,鎖閉區(qū)段,開(kāi)放信號(hào)機(jī)。

3.4.2 進(jìn)路取消

將鼠標(biāo)移至進(jìn)路始端信號(hào)機(jī)處,通過(guò)對(duì)應(yīng)的右彈菜單,即可點(diǎn)中取消進(jìn)路選項(xiàng),來(lái)取消進(jìn)路。若條件滿(mǎn)足,進(jìn)路會(huì)自動(dòng)取消已開(kāi)放的進(jìn)路。

3.5 車(chē)列的模擬

3.5.1 車(chē)列的顯示

車(chē)列分成2種:帶有機(jī)車(chē)的車(chē)列和不帶有機(jī)車(chē)的車(chē)列。

帶有機(jī)車(chē)的車(chē)列表示車(chē)列中至少有機(jī)車(chē),當(dāng)然也可有車(chē)輛加入,它們且連在一起。含有車(chē)輛時(shí),其車(chē)輛可以在機(jī)車(chē)的上行端或下行端或兩端均有。因?yàn)橛袡C(jī)車(chē),所以此種車(chē)列有動(dòng)力源。而具備機(jī)車(chē)的車(chē)列是以機(jī)車(chē)車(chē)號(hào)作為車(chē)列的唯一標(biāo)識(shí)。

不帶有機(jī)車(chē)的車(chē)列表示車(chē)列中只有車(chē)輛,車(chē)輛均連在一起。因?yàn)闆](méi)有機(jī)車(chē),所以沒(méi)有動(dòng)力源,但可以在與有動(dòng)力的機(jī)車(chē)走行時(shí)脫離而具備初始速度,即所謂的遛放作業(yè)展示。

在站場(chǎng)圖形中,帶機(jī)車(chē)的車(chē)列和不帶有機(jī)車(chē)的車(chē)列以不同顏色線段進(jìn)行區(qū)分,且車(chē)列的機(jī)車(chē)部分進(jìn)行了突出展示,所以機(jī)車(chē)在車(chē)列線段中的位置一目了然。

車(chē)列的線條均畫(huà)于區(qū)段上方,而各個(gè)區(qū)段的長(zhǎng)度值均是按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際長(zhǎng)度進(jìn)行賦值的,線條長(zhǎng)度比例均按區(qū)段的實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)度和在圖上的長(zhǎng)度比例進(jìn)行伸縮后而畫(huà)出,所以區(qū)段相對(duì)短但實(shí)際線條畫(huà)的長(zhǎng)時(shí),車(chē)列在其上畫(huà)得也相對(duì)較長(zhǎng);反之則較短,總之是反映實(shí)際車(chē)列與區(qū)段的關(guān)系。隨著位移的變化,車(chē)列的線條也隨著移動(dòng),非常直觀地體現(xiàn)出車(chē)列的實(shí)際走行。如圖3所示,圖中深黑色粗線表示整個(gè)車(chē)列,其中車(chē)列頭部進(jìn)入ⅡG是機(jī)車(chē)在進(jìn)行牽引,可以看到雙劃線的機(jī)車(chē)標(biāo)示。(注:圖3中車(chē)列以黑色示意,實(shí)際程序是以彩色展示。)

3.5.2 車(chē)列走行信息展示

圖3 車(chē)列在站場(chǎng)圖中的展示

在車(chē)列走行過(guò)程中,實(shí)時(shí)顯示車(chē)列距離前方信號(hào)機(jī)距離;顯示針對(duì)所占用的區(qū)段,距離最外側(cè)占用區(qū)段最外側(cè)絕緣節(jié)距離;還有顯示機(jī)車(chē)上的查詢(xún)器距離所占用區(qū)段中的應(yīng)答器(通過(guò)“▲”標(biāo)示)距離。同時(shí),當(dāng)機(jī)車(chē)判斷經(jīng)過(guò)站場(chǎng)布置的應(yīng)答器時(shí),模擬系統(tǒng)會(huì)根據(jù)配置的查詢(xún)器的屬性來(lái)決定是否將已過(guò)應(yīng)答器信息發(fā)送給車(chē)載系統(tǒng),以模擬實(shí)際通過(guò)應(yīng)答器傳感器時(shí)的動(dòng)作。與此同時(shí),站場(chǎng)圖上相應(yīng)應(yīng)答器圖標(biāo)會(huì)以紅閃的方式直觀的體現(xiàn)給使用者。

同時(shí),為了地面設(shè)備與車(chē)載設(shè)備軟件計(jì)算結(jié)果類(lèi)比,故將地面設(shè)備和車(chē)載設(shè)備計(jì)算的車(chē)列距前方信號(hào)機(jī)的長(zhǎng)度也通過(guò)比較的方式復(fù)視在模擬程序中。這樣其中的誤差就真實(shí)而直觀的展示出來(lái)了。

車(chē)列在走行過(guò)程中,自動(dòng)占用、出清區(qū)段,區(qū)段自動(dòng)按照聯(lián)鎖條件解鎖,信號(hào)機(jī)自動(dòng)根據(jù)聯(lián)鎖關(guān)系關(guān)閉。

3.6 車(chē)列的操作

1.車(chē)列的添加和刪除。

2.車(chē)列的走行操控,如車(chē)列的分解(摘車(chē))、自動(dòng)合并(掛車(chē)),平面遛放。

3.車(chē)列過(guò)應(yīng)答器時(shí)的自動(dòng)報(bào)點(diǎn)。即車(chē)列中的機(jī)車(chē)通過(guò)站場(chǎng)地面應(yīng)答器時(shí),自動(dòng)將應(yīng)答器信息通知車(chē)載系統(tǒng)設(shè)備。

3.6.1 車(chē)列的添加

可以在站場(chǎng)任何區(qū)段位置添加車(chē)列(如道岔、無(wú)岔區(qū)段、股道),通過(guò)上述設(shè)備的相應(yīng)操作菜單項(xiàng)“添加車(chē)列”,就可以在當(dāng)前選擇的區(qū)段上布置車(chē)列。車(chē)列就會(huì)按照要求,根據(jù)自身長(zhǎng)度、站場(chǎng)區(qū)段長(zhǎng)度、距離目標(biāo)區(qū)段偏移位置,鋪畫(huà)于站場(chǎng)中。甚至于,可以將車(chē)列放置在站場(chǎng)邊緣區(qū)段的外側(cè),亦同樣可直觀地模擬出車(chē)列從場(chǎng)外進(jìn)入,并軋上站內(nèi)軌道電路的過(guò)程。

車(chē)列不一定是緊靠目標(biāo)區(qū)段絕緣節(jié)放置,可以以目標(biāo)區(qū)段的某個(gè)方向的絕緣節(jié)為基準(zhǔn)點(diǎn)(如圖4所示,以目標(biāo)區(qū)段上行絕緣節(jié)為基準(zhǔn)),可以把車(chē)列的上行起點(diǎn)放置在以此基準(zhǔn)點(diǎn)規(guī)定的偏移距離的地方。所以車(chē)列在站場(chǎng)圖中的放置是很自由和靈活的。

圖4 車(chē)列添加位置示意圖

3.6.2 車(chē)列的刪除

通過(guò)帶機(jī)車(chē)車(chē)列數(shù)據(jù)列表和不帶機(jī)車(chē)車(chē)列數(shù)據(jù)列表,點(diǎn)選要?jiǎng)h除的車(chē)列,即可刪除相關(guān)車(chē)列的一切信息,同時(shí)站場(chǎng)圖中車(chē)列顯示自動(dòng)消失。

3.7 車(chē)列的走行操控

3.7.1 車(chē)列的走行模擬操控方式

1.接入LKJ2000監(jiān)控裝置模擬系統(tǒng)軟件,由LKJ2000監(jiān)控裝置模擬系統(tǒng)軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)或模擬,提供位移、走行方向和走行速度等信息。通過(guò)操控LKJ2000監(jiān)控裝置模擬調(diào)試儀或LKJ2000監(jiān)控裝置模擬軟件,調(diào)整機(jī)車(chē)走行的方向和速度,接收由LKJ2000監(jiān)控裝置轉(zhuǎn)發(fā)軟件傳來(lái)的機(jī)車(chē)位移及走行方向信息,模擬程序自動(dòng)調(diào)整機(jī)車(chē)的走行于區(qū)段的占用和出清。這一操控方式體現(xiàn)在,車(chē)列工具條中的控制權(quán)設(shè)置欄——LKJ2000模擬控制。在此種方式下,車(chē)、地、聯(lián)鎖模擬軟件所獲知的機(jī)車(chē)信息均來(lái)自于LKJ2000監(jiān)控裝置,數(shù)據(jù)信息源統(tǒng)一。這樣模擬測(cè)試更接近于實(shí)際,便于再現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。

2.不使用外界提供車(chē)列走行的位移和走行方向信息,所需的信息均由模擬車(chē)列程序自身提供,用于模擬那些非安裝調(diào)車(chē)監(jiān)控設(shè)備的機(jī)車(chē)車(chē)列走行。

3.7.2 車(chē)列的分解與合并

車(chē)列的合并是自動(dòng)進(jìn)行的,當(dāng)車(chē)列前進(jìn)端有車(chē)組(車(chē)輛)停留時(shí),當(dāng)兩者相接時(shí),程序自動(dòng)將兩者合并成一個(gè)車(chē)列。車(chē)列的分解功能可以模擬車(chē)列的摘車(chē)、平面溜放、甚至是駝峰溜放。只需要設(shè)置所摘車(chē)位于機(jī)車(chē)的位置,并設(shè)置摘開(kāi)的車(chē)輛數(shù),即可。

摘車(chē)可有多種方式:停、減、加。

當(dāng)以車(chē)列停在站場(chǎng)時(shí),可以停方式摘車(chē),摘出的車(chē)輛以停車(chē)方式停留在原先所在位置。分離開(kāi)的2個(gè)車(chē)列位置(車(chē)列距離其占用的區(qū)段集合中的最外側(cè)區(qū)段的最外側(cè)絕緣節(jié)的距離)均可從車(chē)列列表中看出,可以讓控制系統(tǒng)觀察自身控制效果和精度,以便調(diào)整。

當(dāng)使用車(chē)列平面溜放時(shí),可以減方式摘車(chē)。即在溜放進(jìn)路開(kāi)放后,將機(jī)車(chē)速度提起,在車(chē)列走行到適當(dāng)?shù)奈恢?按分解按鈕,而后人工控制機(jī)車(chē)減速到停車(chē)。即可看到分解出的不含機(jī)車(chē)的車(chē)列以分解時(shí)的初速度,并以一定的減速度走行在溜放進(jìn)路中,直至停止。

而駝峰場(chǎng)推峰溜放模擬時(shí),可以加方式摘車(chē),點(diǎn)按分解按鈕,即可看到分解出的車(chē)輛以分解時(shí)車(chē)列的速度為初速度,并以一定的加速度走行在溜放線路中。

4 展望

聯(lián)鎖、車(chē)列模擬子系統(tǒng),在整個(gè)工程進(jìn)行中起到了應(yīng)有的作用。在項(xiàng)目準(zhǔn)備期,通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以對(duì)將要進(jìn)行的站場(chǎng)進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)測(cè)試,用于測(cè)試硬件設(shè)備和站場(chǎng)數(shù)據(jù);在項(xiàng)目中期,可以隨時(shí)模擬現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的現(xiàn)象,便于在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試。

當(dāng)然,聯(lián)鎖、車(chē)列模擬子系統(tǒng)可以進(jìn)一步的擴(kuò)展,模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障現(xiàn)象,如站場(chǎng)數(shù)據(jù)區(qū)段長(zhǎng)度測(cè)量不準(zhǔn)確的再現(xiàn);對(duì)于設(shè)備電務(wù)終端存儲(chǔ)的故障回放數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析再現(xiàn);對(duì)于多機(jī)車(chē)組成一體的車(chē)列進(jìn)行分解連掛,再現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用方式。

聯(lián)鎖、車(chē)列模擬系統(tǒng)可以走得更遠(yuǎn),模擬編組站全站場(chǎng)車(chē)列走行,如駝峰場(chǎng)推送遛放、接發(fā)車(chē)自動(dòng)走行模擬等等?？傊?一切都向著智能化、自動(dòng)化和便利化方向邁進(jìn)。

[1] 高繼祥.鐵路信號(hào)運(yùn)營(yíng)基礎(chǔ)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,1998,2.

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The interlocking and Train Sets simulation subsystem was researched achievement in the engineering process of STP-yhmodelwireless shunting locomotive signaling and monitoring system.Itwas an important component in the laboratory simulation test platform.It's introduced on special function of the simulation subsystem.

Wireless Shunting Locomotive Signaland Monitor System;Engineering;Interlocking;Train Sets;Simulation

*中國(guó)鐵道科學(xué)研究院通信信號(hào)研究所助理研究員,100081北京

2011-01-21

(責(zé)任編輯:諸 紅)