铁路信号用现场总线的基本研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 铁路信号用现场总线的基本研究 【摘 要】随着社会的不断进步 与发展，铁路交通变得复杂与多样，铁 路信号信息化、数字化、智能化技术也 在不断的进步，为满足铁路信号信息化 的要求，现场总线技术被广泛的应用到 铁路信号当中。 中国论文网 /1/view-13039827.htm 【关键词】铁路信号；现场总线； 控制系统 一、前言 目前铁路信号已经进入信息化、 数值化，传统的控制系统已经随着时代 的进步而逐步淘汰，现场总线技术的诞 生为铁路信号的信息化带来了巨大的便 捷性，从而使铁路信号变得智能化、简 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 单化、数字化。社会在不断进步，科技 在不断发展，铁路信号在不断的功能多 样化，因此要求现场总线技术也要不断 的革新与改进，以满足社会发展的需要。 二、铁路信号控制系统的定义 铁路信号控制系统是由各种类型 的铁路信号设备组成的，这些设备是铁 路支使行业的必要基本设备，正是这些 设备保障了铁路行业安全、改善了运输 效率、提升了铁路行业的劳动条件。从 我国的信息技术的发展水平来看，当代 的信息技术已经具备了服务于铁路运输 行业的能力，可以将最新的实时信息提 供给铁路运输行业，还可以使铁路行业 的工作人员轻松地实现对于铁路运行情 况的控制。现代的信息技术已经成为了 解决铁路运输行业中种种矛盾的重要且 有效的手段。比如说，铁路行车的事故 发生率、行车路线的点线不协调问题等 等，都可以通过现代的信号技术加以解 决。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 三、现场总线技术简述与特征 （一）现场总线技术简述 现场总线按管理模式分为中心管 理级、车间监控级和现场设备级 3 层结 构。 根据目前铁路车站联锁系统的应 用情况，只需要考虑车间监控级和现场 设备级 2 层结构即可，中心管理级的功 能由调度中心行车指挥 CTC 系统实现。 总线的种类和应用领域繁多，按 其传输数据的大小可分为 3 类：传感器 总线（sensorbus）属于位传输；设备总 线（devicebus）属于字节传输；现场总 线属于数据流传输。目前比较流行的总 线技术有：FF 现场总线、LonWorks 现 场总线、CANBus 现场总线及 Profibus 现场总线等。通过对现场总线的功能和 用途综合考虑，采用 ProfibusDP 现场总 线技术完全能够满足铁路信号控制系统 方案的要求。 （二）现场总线技术特征 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 从某种角度来看，现场总线技术 是 3C 技术的延伸和发展。所谓 3C 技 术是指 COMPUTER 计算机技术， CONTROL 控制技术和 COMMUNICATION 传输技术。现场总 线技术是将这三种技术从控制级升级到 工艺设备的现场技术的结果。关于现场 总线技术的特点，主要有以下几点： 首先是数字。大多数原始控制系 统都是不完整的数字系统。如今，现场 总线技术是不同的。现场总线技术已经 完全实现了数字通信和数字信号传输， 使信号的安全性，可靠性和精度都得到 了很大的提高，自纠功能也得到了实现， 而现场总线技术结构相对简单，成本低。 第二，实用性强。现场总线技术 有许多优点，最重要的是它的实用性。 它也可以说是互操作性和互操作性。所 谓的互操作性是指在彼此连接的系统和 设备之间传输和接收信号。所谓的互操 作性意味着在不同的制造商中，具有相 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 似性能的设备可以互换使用。 四、分布式现场总线控制结构 分布式现场总线控制技术是通过 现场总线连接分散在不同区域的设备。 控制中心通过现场总线向各设备发送控 制命令，并通过现场总线收集各设备的 工作状态。铁路信号系统的控制对象可 以按照地理区域分为两部分：车站和区 间。其中，车站信号设备主要包括信号 C，轨道电路和道岔；区间信号器主 要有信号机和跟踪电路。所有的控制信 息由信号建筑中的信号系统发出。同时， 信号系统及时收集每个设备的工作状态。 因此，如何及时准确地向各种信号设备 传输控制指令和信息是工程应用中的关 键和难点。 传统的控制技术采用信号电缆以 点对点的方式控制现场信号设备。因此， 进入信号楼的信号线数量和种类非常多， 室内电路复杂。采用分布式现场总线控 制技术，采用单一或混合现场总线方式， 可充分利用大量的光纤通信信息，抗电 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 磁干扰等特点，将每台设备现场连接到 车站信号中心。分布式现场总线在铁路 信号系统应用中有：全光缆结构和光缆 +电缆结构 2 种方案。 （一）全光缆结构 使用点对点光缆完全替代信号电 缆。通过信号控制盒，将光缆信息通道 中的控制信号通过分支电缆发送到现场 的每个轨道旁信号设备。在轨道信号设 备箱中需要增加相应的通信设备。车站 信号控制箱可根据车站规模和车站类型 结构合理增加控制箱数量。为了避免由 于箱体之间的分支电缆的轻敲而引起的 故障，控制箱和设备箱以点对点的方式 连接（星形） 。 该方案存在以下几个问题：信 号设备箱较为分散，采用星形连接方式， 支线光缆多，而且支线光缆细小，容易 损坏；需给每个轨旁设备敷设信号电 缆，为信号设备提供电源通道；靠光 缆连接的驱采模块，如放置在信号设备 箱内，对既有信号设备的结构影响较大； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 支线光缆的发散性连接，对施工工艺、 熔接技术和施工难度都有很大提升，不 利于现场实际操作。 （二）光缆+电缆结构 将光缆与电缆结合使用，使用光 纤电缆代替大量中继电缆，以及使用来 自轨道旁信号控制箱的分支电缆来控制 现场信号设备。该方案可以有效避免全 光缆结构的问题，同时可以保持现有信 号设备的连接方式和内部结构不变。但 对信号控制箱的要求较高，信号控制箱 需要具有控制指令分配和光电转换功能。 因此，它具有强大的可实施性和可操作 性。 五、铁路信号控制系统的重大意 义 在科技和信息技术不断发展的时 代，铁路信号技术进入了全面发展和应 用的阶段。铁路信号技术，计算机技术 和通信技术正在逐步融合。随着新兴网 络技术的发展，中国铁路信号控制系统 得到进一步升级。铁路信号的原始概念 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 也在发生变化，铁路信号的功能不断增 加。铁路信号不再是铁路运输的“眼睛” ， 它不再是“耳朵 ”。在一定程度上，铁路 信号控制系统已成为铁路运输业的核心， 相当于人体中枢神经系统。铁路运输业 的作用正在逐步增加。 铁路信号控制系统是优化铁路行 业安全，交通正规化，行业效率优化， 劳动力分配优化的重要功能体系。近年 来，随着科学技术的发展和两者的不断 融合，铁路信号系统发生了翻天覆地的 变化。最初，铁路信号系统只能为铁路 运输行业提供最明显的信号显示信息。 如今，它已经可以处理信号信息并控制 和引导高级列车。它已经成为一个综合 信号系统。铁路运输业最重要的是火车 的安全运行，铁路信号对火车的安全运 行有着重要的影响。随着我国经济的发 展，工业生产和人民生活对铁路运输的 需求也越来越大。我国铁路运输业也不 断蓬勃发展，列车运行数量也在不断增 加。铁路运输的安全问题引起了公众更 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 广泛的关注。铁路信号控制系统