单片机仿真64D半自动继电逻辑关系

骆燕胜

骆燕胜:南京铁道职业技术学院通信信号学院 高级工程师210031 南京

我国大约有4万多公里的单线铁路，区间闭塞采用64D半自动闭塞设备的车站约有3000个。这种区间闭塞是由半自动闭塞机、轨道电路、进出站信号机、操纵和表示设备以及闭塞电源、闭塞外线等组成，区间两端车站各有1套64D设备成对使用。

1 继电64D半自动闭塞存在问题

虽然继电联锁现在大多数已经被计算机联锁取代，减少了继电器的使用，功能也有很大的提升，但单线区间依然使用的是64D型继电半自动闭塞，设备成本高、体积大、笨重、继电逻辑关系复杂，功能单一，缺乏自检、记录、回放等，没有冗余功能，跟不上技术发展的步伐。此外，闭塞外线采用实回线传送直流脉冲，当站间通信是数字通道时只能采用光电转换，增加了故障点。

如今单片机功能已经非常强大，利用最简单的单片机就可以轻松完成十几个继电器的逻辑功能。而且单片机进行站间信息传输时，可以采用各种数字通道。

2 单片机64D半自动闭塞机

在64D型单线继电半自动闭塞办理过程中，用正极性脉冲作为值班员办理闭塞或发车通知用的信号，用负极性脉冲作为闭塞机的自动回执或复原信号，图1所示为64D站间传递闭塞信号示意图。

可以用单片机完成64D半自动的13个逻辑继电器的功能。值班员的操作按钮由单片机采集，接发车表示灯由单片机驱动。值班员的按钮操作方式与接发车表示灯显示的意义与继电半自动完全一致。继电半自动机改为单片机半自动闭塞机，对于值班员来说操作相同。

图1 64D站间传递直流脉冲闭塞信号示意图

2.1 单片机采集驱动

单片机采集值班员的操作闭塞按钮BSA、复原按钮FUA、事故按钮SGA，并根据闭塞机的实际状态，驱动接发车指示灯显示红绿黄灯。单片机采集驱动见图2。

图2 单片机64D的采集驱动示意图

两站间采用国际标准的RS-232通用串口通信协议交换站间闭塞信息，适用于现有各种有线、无线，光缆、电缆站间通信技术。

2.2 闭塞机状态变化的触发条件

半自动闭塞机的状态变化触发条件有6个:①值班员按下BSA;②值班员按下FUA;③值班员按下SGA;④对方站发正脉冲;⑤对方站发负脉冲;⑥列车压轨道电路。

其中值班员办理的触发条件有3个:①BSA，请求闭塞或同意接车;②FUA，列车到达复原或办理过程中的取消复原;③SGA，停电恢复复原或轨道电路故障复原等非正常复原。

接收到邻站发来的正负脉冲触发条件有2个:①正脉冲，请求、同意列车出发站间通信编码;②负脉冲，回执、复原站间通信编码。

列车压轨道电路触发条件有1个:轨道继电器落下，列车出发、到达压入轨道电路。

2.3 软件仿真继电器逻辑关系

对应半自动闭塞6个触发条件，编制含有6个触发条件的软件处理模块，程序框图见图3。

同一个触发条件根据逻辑继电器的不同状态，会产生不同的结果。

例如:值班员按下闭塞按钮BSA条件，如果是初始状态，则会产生:向对方站发请求发车码、本站置逻辑继电器状态为发车状态、发出语音提示提醒值班员已办理请求闭塞等状态。如果逻辑继电器状态处于接车状态，则同一个触发条件会产生:向对方站发同意接车码、本站置逻辑继电器状态为同意接车状态、接车指示灯点绿灯、发出语音提示提醒值班员已办理同意接车等状态。如果逻辑继电器状态不是以上2种，则会产生出错提示，提醒值班员按压闭塞按钮无效。

同样，其他5个触发条件，根据不同逻辑继电器状态，会有不同的结果。

6个触发条件除了发出正、负闭塞脉冲串口通信编码信号以外，还会改变13个逻辑继电器的状态，给出相应的表示灯显示及语音提示或报警，输出区间开通联锁条件 (连续输出区间开通联锁条件，计算机联锁连续不间断检查区间开通联锁条件，保证区间开通联锁关系的正确)。

3 单片机64D半自动闭塞机的特点

单片机64D半自动机仿真继电半自动闭塞所有逻辑关系时，关键是找出所有的触发条件。每个触发条件对应于一个软件处理模块。在判断13个继电器状态时，根据实际情况减少判断继电器的数量，简化判断条件。这样软件开发会简单很多，不确定性会大大下降。单片机64D半自动闭塞机可以广泛运用于我国的单线铁路。

单片机64D半自动闭塞机可适用于现有的各种数据通信技术，不需要光电转换，减少了故障点。还可以缩短现场施工调试工期，便于维修和更换，提高铁路运输效率。

图3 6个触发条件程序框图

采用单片机64D半自动闭塞机，不仅可以增加双套冗余、通道检测、报警、记录回放等新增功能，而且两站间单片机不用正负直流脉冲，而是通过串口通信交换信息，因此可以适用于任何站间数据通道 (64 kb/s音频电话线通道，2 Mb/s数字通道，光缆通道，数字无线通道 400 MHz、800 MHz、2.4 G频段)，根据现场通道的情况可以增加通道冗余功能，减少通道故障对运输的影响。如果现场可以采用有线/无线的通道冗余方式，那通道的可靠性更高。

我校在实训室的2个车站之间使用了学校研制开发的单片机64D半自动闭塞机，作为单线站间闭塞的设备，可以完成继电64D半自动闭塞的所有功能。此外，我们还将继续研制开发具有双套冗余功能的单片机64D半自动闭塞机。

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