一种无联锁调车进路指引系统

单亮亮

摘 要：本文介绍了基于西门子S7-200系列可编程控制器（PLC）、400MHz无线平面调车设备以及多种现场总线构成的一种无联锁调车进路指引系统，以及工业组态软件作为上位机监视系统在无联锁调车进路指引系统中的应用。

关键词：非集中调车作业区；无联锁调车作业；400MHz无线平面调车设备；尖轨密贴及开向检测；调车自动播报

中图分类号：U291 文献标识码：A

目前，在全路许多车站都存在非集中调车作业区，道岔无联锁，需要依靠作业人员目视确认准备进路的开通状态，一旦作业人员错误确认或闲杂人员扳动，极易造成错送、挤岔甚至脱轨事故。多年来，此类事故在全路屡有发生，已经成为车站安全作业的重点。因此，一种能够辅助作业人员确认调车进路的设备，既减轻作业人员的劳动强度，保证调车作业安全，同时提高调车作业效率和车站的改编能力，将产生良好的经济效益和社会效益。

1.无联锁调车进路指引系统结构组成

针对非集中调车作业区无联锁道岔调车作业特点，满足可靠确认调车进路的需求，对系统装置进行了模块化设计，各部分组成相对独立且互相连接，若某一部分功能模块损坏，不影响其他模块对调车进路的指示。系统主要由以下设备构成：

（1）现场道岔密贴及开向检测装置：由尖轨密贴顶杆、YBLX系列行程开关、安装盒组成，在尖轨尖部前端基本轨轨腰中部预置一孔，将L型密贴顶杆安装在尖轨上，顶杆顶针在相应安装侧密贴时，适当顶入预置孔，恰使安装于基本轨预置孔外侧安装盒内的行程开关动作，通过调整行程开关行程，确定尖轨密贴程度，在轨道两侧尖轨各安装一套检测装置以确认道岔开向。

（2）现场控制柜：由中央处理器（PLC）、开关量采集接口，显示输出接口、广播播报输出接口、PPi网络通信接口组成。开关量采集接口用于采集道岔开向，每组道岔两组开关量信号互锁，正常表示仅有一组信号表示为1，两组信号均表为0表示道岔挤岔，两组信号均表为1表示设备故障；显示输出接口与广播播报输出接口用于连接现场进路表示装置和无线平面调车设备；PPi网络通信接口用于连接远程监视设备。

（3）现场进路表示装置：由LED显示屏、自动语音播报控制板、现场广播组成。LED显示屏实时显示当前开通进路股道；自动语音播报控制板内分段存储预先录制好的进路开通的人工语音，接受中央处理器给予的指令，向现场广播发出相应的人工语音信号；场内作业人员通过显示屏、广播确认进路开通信息。

（4）无线平面调车设备：由400MHz无线平面调车发送电台、400MHz天馈系统、400MHz无线平面调车接受电台组成。进路开通语音信息由自动语音播报控制板通过音频输入接口AUX方式传输给无线平面调车发送电台，通过400MHz数字信道传输给无线平面调车接受电台；机车内、室内等不便于观测现场进路表示装置的作业人员通过无线平面调车设备确认进路开通信息。

（5）远程监视设备：具备实时监视道岔位置、进路开通信息功能；设备故障报警功能；道岔操作及进路开通历史记录、查询与导出功能；预置网络接口，可进行多站集中监视。

2.中央处理器、IO节点与通信接口

为满足无联锁调车系统的需求，选用西门子S7-200系列可编程控制器（PLC）作为中央处理器，西门子EM221数字量输入扩展模块作为道岔开向信息采集扩展，最多可采集68组道岔开向信息。如道岔较多（非集中调车区域多于68组道岔），则可选用一台PLC作为主站，多台PLC作为从站，主站与从站间通过RS485总线、modbus协议进行连接，由从站进行道岔开向检测，主站对多台从站的采集信息进行整合处理给出进路开通信息。

系统使用PLC输出节点驱动LED显示屏表示进路开通信息，使用RS485总线、modbus协议与两块语音播报控制板连接，通过PLC对道岔开向信息的综合处理给出的进路开通信息选取预先录制在语音播报控制板内的语音段进行播放。

3.自动语音播报控制板的设计

自动语音播报控制板选用WT588D-U语音芯片作为录播核心，32Mbit容量的SPI-Flash作为存储介质，LM2596作为稳压芯片，SP485EE作为通信芯片，STM8S003F3P6作为MCU，LM1875作为功放。其原理结构如图2所示。

4.无线平面调车电台改造

400MHz数字制式无线平面调车手持电台（摩托罗拉P8800、P8606等型号）在全路非集中调车作业中广泛应用，将无联锁进路指引系统与平面调车对讲电台有机结合起来，实现人工对讲电台的自动播报能够更加可靠有效的辅助作业人员确认调车进路。

首先，移除手持电台的锂电池，在手持电台与锂电池的原接触触点介入DC7.2V穩压电源。然后，利用手持电台原耳麦接口，接入自动语音播报控制板播报的音频信号；通过中央处理器的输出节点，依据语音时长，控制对讲PPT触点的接通时间。因手持电台的原耳麦音频输入接口为MIC接口，不能直接接入AUX音频信号，需对音频信号进行衰减处理，其原理结构如图3所示。

5.远程监视终端

远程监视终端主要由电源、通用工控机加装RS232-RS485通信协议转换器构成。平台软件选用的是工业组态软件，一个集成了人机界面（HMI）系统和监控管理（SCADA）系统的面向对象的软件，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、流程控制、动画显示、报警和安全机制、趋势曲线、报表输出等功能。并且提供各种PLC的驱动软件，因此使PLC与上位机的通信变得非常容易。

无联锁调车进路指引系统主要监视道岔开向、进路开通情况，根据现场要求，利用对组态软件的二次开发来完成无联锁调车进路指引系统监视和管理。实时数据库是组态软件的核心，控制系统的各个部分均以实时数据库作为公用区交换数据，实现各个部分协调动作。

结论

本文介绍了一种无联锁调车进路指引系统，经过现场试验，能够满足非集中调车作业区域调车作业指引的需求，能够通过多种方式提示作业人员进路变更，同时系统还具备网络扩展功能，为多站集中监视提供接口，能够有效地辅助作业人员确认调车进路，减轻作业人员的劳动强度，保证调车作业安全，提高调车作业效率和车站的改编能力，将产生良好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]周睿娟，胡小青.无联锁道岔及线路集中监控系统[J].铁道机车车辆，2006，26（4）：50-51.

[2]曹英德.铁路运营线路站场改造中非联锁道岔安全解决方案[J].硅谷，2009（15）：127.endprint