驼峰信号自动控制课程设计报告.doc

自动化与电气工程学院驼峰信号自动控制课程设计报告指导教师评语：专 业 自动控制 班 级 自控073班 姓 名 刘维民 学 号 200708538 指导教师 刘伯鸿 日 期：2010年11月22日I目 录1驼峰调车场头部信号平面布置图11.1调车场头部平面设计要求11.2调车场头部平面设计的具体规定11.2.1道岔类型11.2.2道岔绝缘区段11.2.3线束的布置11.2.4减速器制动位的位置21.2.5推送线和溜放线21.2.6迂回线和禁溜线21.3驼峰调车场信号机及相关表示器21.4道岔转换设备31.5轨道电路31.6自动化驼峰监测设备41.7信号楼及室内设备41.8其它设备42驼峰信号机继电联锁电路52.1定速、加速、减速三种溜放信号52.2向禁溜线或迂回线信号52.3后退信号53车辆减速器控制电路73.1车辆减速器控制方式73.2制动和缓解电路73.3表示电路84电空转辙机控制电路94.1运营技术要求94.2道岔控制系统对分路道岔特殊要求94.3电空转辙机控制电路工作原理9总结12附图1信号设备平面布置图13附图2驼峰信号机继电联锁电路13附图3车辆减速器控制电路13附图4电空转辙机控制电路13驼峰信号自动控制课程设计报告1驼峰调车场头部信号平面布置图驼峰调车场头部平面设计是计算峰高和设计纵断面的依据。头部平面的设计质量对调车作业的效率、安全和工程投资都有直接影响。1.1调车场头部平面设计要求(1)尽量缩短自峰顶至各条调车线计算点的距离；(2)各条调车线自峰顶至计算点的距离及总阻力相差不大；(3)满足正确布置制动位的要求，尽量减少车辆减速器的数量；(4)使各溜放钩车共同走行径路最短，以便各钩车迅速分散；(5)不铺设多余的道岔、插入短轨及反向曲线，以免增加阻力；(6)使道岔、车辆减速器的铺设以及各部分的线间距等均符合安全条件。1.2调车场头部平面设计的具体规定1.2.1道岔类型为了缩短由峰顶至调车场计算停车点的距离，并便于车场内股道成线束形对称布置，一般在调车头部采用6号对称道岔或三开道岔。当调车场内股道较多时，最外侧线束的最外侧道岔可以采用交分道岔或9号单开道岔。1.2.2道岔绝缘区段在采用集中控制道岔的情况下，为了防止在道岔转换过程中驶入车辆以致造成事故，应在每一分路道岔的尖轨尖端前设一段保护区段。其长度决定于道岔转换时间t和车辆驶入各该道岔的最大速度V。1.2.3线束的布置当调车场的线路在16条以上时，为了满足上述各项要求，一般都采用两侧对称的线束形布置（表1）。在大、中型驼峰上，往往是在每一线束之前设有一个制动位。如果调车线总线一定时，则每一线束内的股道数增多，线束数就可以减少，因而可以节省一些制动设备，但是却会增加溜经这一制动位的车数，也会增加这一制动位至最后分路道岔的距离，这将使前后钩车在最后道岔分路时加长共同径路，降低驼峰解体能力。所以，当采用对称道岔时，一般采用6或8股一束。在调车线多的调车场，由于中间线束比较顺直，曲线阻力较小，因此中间线束的股道可以较外侧线束稍多，以平衡各股道的总阻力。表1.1 线束分配方案调车线数量（条）12161820242832364048调车线（束）及每束线路数量（条）2x62x83x61x8+2x64x6或3x82x6+2x84x86x64x6+2x86x8本次设计的编组站为纵列式编组站，驼峰调车场头部信号平面布置图采用调车线数量为32条，分4束，每束线路数量为8条的方案，具体见附图1。1.2.4减速器制动位的位置减速器制动位一般应设在直线上，减速器前后有道岔或曲线时，不能直接连接，要有一段直线段。减速器前的直线段是为了设置护轮轨，使车辆的转向架进入减速器时运行平稳，避免对减速器产生侧向冲击。直线段的长度要视所采用的护轮轨的长度而定，一般采用6号对称道岔的护轮轨。在减速器之后也应有一段直线段，以便设置复轨器。相邻线路上两减速器始端之间的线路间距：TJK 型减速器不应小于 4m,以便装设制动风缸；TJK 3 型减速器不小于 3.8m。1.2.5推送线和溜放线驼峰前设有到达场时，应设1条推送线；如采用双溜放作业时，可设3-4条推送线；峰前不设到达场时，根据解体作业量的大小，可设1条或2条推送线(即牵出线)。推送线经常提钩地段应设计成直线，推送线不宜采用对称道岔。两推送线间不应设置房屋，两推送线的线间距不应小于6.5m。当需要设置有关设备时，不应妨碍调车人员的作业安全。经常提钩地段的主提钩一侧，应在提钩人员跨越的道岔范围内铺设峰顶跨道岔。该场设有2条推送线和2条溜放线。1.2.6迂回线和禁溜线在车列解体过程中遇有因车辆所装货物的性质不能溜放和车辆本身结构的原因不能通过驼峰或减速器的车辆，要送往靠近峰顶的禁溜线暂存，以便车列的继续溜放。待车列解体完毕，且禁溜线上已满载时，由调机经由绕过峰顶和减速器的迂回线送往峰下调车场。1.3驼峰调车场信号机及相关表示器驼峰调车场信号机包括驼峰信号机、线束调车信号机、其他调车信号机。（1）驼峰信号机：应设在驼峰峰顶平坡与加速坡变坡点左侧，每个峰顶设一架。用来指挥调车机车进行推送解体作业。如附图1所示T1、T2。（2）线束调车信号机：一般设在线束头部。其作用是指挥机车在峰下线路间进行转线调车作业。如附图1所示：D17、D19、D33D47等。（3）其他调车信号机：如附图1所示：D1、D49、D13和D15等。其中百位数表示驼峰调车场在编组站的顺序号。（4）线路表示器：调车线路表示器是上峰线束调车信号机的复示信号。采用一个单机构矮型色灯信号机，灯光为白色。如附图1中的B1B32。 1.4道岔转换设备驼峰场采用的转辙机有电动转辙机、气动转辙机、液动转辙机。驼峰用电动转辙机有两种类型，除了溜放进路上的对向道岔以外的道岔，使用与一般车站相同的电动转辙机；在溜放线路上的分路道岔使用快速动作的电动转辙机。两者的结构大体相同。差别仅在于快动转辙机减少一级减速齿轮以缩小减速比，达到快速的目的。它的动作电流也比一般电动转辙机大。在有风压设备的条件下(如有采用风压减速器的驼峰场)，应尽可能采用ZK型电空转辙机。 1.5轨道电路驼峰场采用的轨道电路一般有驼峰交流连续式轨道电路、驼峰高灵敏度轨道电路，其它区段采用非电码化安全型轨道电路。驼峰交流连续式轨道电路，这种轨道电路限流电阻调整合适，分路效应良好，继电器释放快。因为受电端采用硒片，利用其非线性特性。当分路时，硒片上的正向电压降低，其正向阻值急剧上升，使受电端电阻增大，因而加速了继电器的释负（因继电器的时间常数为=R/L）。在溜放进路上，为了防止轻车跳动造成瞬间失去分路作用，造成轨道继电器错误动作，分路道岔的轨道区段一般采用双区段轨道电路，就是把一段轨道区段电路分割成两段。其主要特点是：为防止轻车跳动采用双区段和FDGJ1的缓放。利用硒整流器的非线性特点以及轨道继电器的线圈并联加速了轨道继电器的失磁落下。用电磁踏板检测车轮压入，采用高灵敏度轨道电路预防高阻轮对分路不良。驼峰高灵敏度轨道电路，高灵敏度轨道电路针对提高分路灵敏度和快速动作两个目标设计。采用高压脉冲和新型脉冲接收器达到设计目的。双区段轨道电路具有反应迅速、安全可靠等优点，正好符合驼峰作业的要求。驼峰高灵敏度轨道电路主要以2.3型双区段轨道电路为主。 1.6自动化驼峰监测设备为实现计算机实时控制设有各种监测设备：传感器、测速设备、测长设备、测重设备、光挡和气象站等。 1.7信号楼及室内设备驼峰信号楼及动力站均设于驼峰调车场内，其数量应根据制动位、调车线数以及制动设备控制方式确定。信号楼：信号楼的设置位置必须考虑操作员能够很好的瞭望车辆的溜放状态，信号楼一般设在靠近车辆减速器处。在第一减速器部位附近设有上部信号楼(亦称指挥信号楼)；在第二减速器部位附近设有一个(一般不超过三个线束时)或二个下部信号楼(亦称执行信号楼)。动力设备：为信号设备供电及转辙机和减速器提供动力来源。该设计是一个自动化驼峰调车场，调速工具是自动控制的，溜放状态的人工瞭望有测试机械替代，一般只需设置一个集中指挥和控制信号楼就可以满足。 1.8其它设备限界检查器：凡设置车辆减速器的驼峰调车场，应该配置车辆减速器的限界检查器，用以检查超下限车辆，达到保护车辆减速器的目的, 对不符合减速器限界要求的车辆，不准溜放，以免撞坏减速器。限界检查器的设置位置受线路布置限制，应在每条推送线上，一般距离峰顶80100m处，如附图1中的XJQ1和XJQ2。按钮柱：为使有关人员在发现影响或危及作业安全的问题时，在适当的地点设有用于关闭驼峰信号的按钮住, 一般设在驼峰信号机前方推送线左侧的适当地点。驼峰信号关闭时，为了引起相关作业人员的注意，在驼峰信号机柱上还装有一个大电铃。 2驼峰信号机继电联锁电路为保证行车、调车安全，使铁路信号系统中的信号、道岔、进路及其他一些有关设备之间保持一定的相互制约的关系，即所谓的联锁。驼峰溜放信号开放，不检查溜放进路上的分路道岔位置，没有进路锁闭道岔，也不检查进路是否空闲，但它与作业过程中危及溜放安全的“因素”要联锁。危及溜放作业安全及影响作业效率的因素一般分为两大类：一类属于设备故障或工作不正常造成的。这类因素一般是可检测的。当检测出设备不能正常工作时，可以自动关闭信号。例如：在溜放作业过程中，减速器动力源压力不足；分路道岔被挤岔；限界检查器被超限车辆碰到等均属于这一类。另一类是偶然产生的不安全因素。一般是难于用设备检测到的。它不仅危及溜放车辆及设备的安全，还可能危及作业人员的安全。对此类安全因素需有关作业人员通过加强观察来发现，发现后由人工关闭信号。2.1定速、加速、减速三种溜放信号定速、加速、减速三种溜放信号有相同的联锁条件，即LJ、LSJ、USJ除由对应的信号按钮控制外，它们检查相同的联锁及其他约束条件，即：推送线上道岔和溜放线上的顺向道岔位置正确(道岔定位表示继电器或信号继电器条件：1DBJ、3DBJ、15 DBJ、12 FBJ)；敌对信号在关闭状态(进路开始继电器或信号继电器条件：D1KJ、T1DKJ、D35XJ、D39XJ、D13XJ、B1ZJ或D47XJ、D43XJ、D15XJ、B32ZJ)；限界检查器在定位(限界检查继电器XJJ)；减速器动力正常(BOJ)；灯丝完好(灯丝继电器DJ)；驼峰推送进路锁闭(驼峰推送进路锁闭继电器TSJ)；防止重复开放信号条件具备(防止重复继电器FCJ)和现场无意外情况发生(各取消信号按钮QXA在定位)。2.2向禁溜线或迂回线信号向禁溜线或迂回线信号开放检查：道岔位置正确(1FBJ或者1DBJ、3FBJ)；敌对信号在关闭状态(D5XJ、D23ZJ或D9XJ、D23ZJ；D1KJ、T1DKJ)以及推送进路锁闭、灯丝完好(灯丝继电器DJ)、防止重复开放信号条件具备(防止重复继电器FCJ)和现场无意外情况发生(各取消信号按钮QXA在定位)。2.3后退信号后退信号开放除检查道岔位置正确(1DBJ、3DBJ或3FBJ、1FBJ)；敌对信号在关闭状态(D1KJ、T1DKJ)；推送进路锁闭；灯丝完好；防止重复开放信号条件具备和现场无意外情况发生外，还要检查与到达场的照查条件(照查继电器ZCJ或总信号继电器ZXJ)。有几点需要说明的是：由于在1号和3号道岔轨道区段电路区段之间是超限绝缘节，故后退信号经1FBJ条件时要检查3号道岔轨道区段空闲(轨道继电器3DGJ)；在闪光信号自闭电路中接有XSJ条件外，还接有检查闪光电路工作正常的条件(闪光照查继电器SZJ)。后退信号与到达场的照查条件中，接有ZXJ和ZCJ的条件。当到达场向驼峰场进行推送作业时，当车列尚未出清到达场时，由于推送进路处于锁闭状态，这时是可以后退的，在这种情况下通过ZXJ(办理推送进路并使用后该继电器吸起)接通HTJ电路。车列出清到达场后，到达场推送进路已一次解锁，只有在ZCJ(到达场未向TG区段调车，ZCJ是在驼峰场或到达场任一方向对方调车时均失磁落下)状态下才能开放后退信号在图中接有的敌对信号条件，有的用敌对信号的信号继电器XJ，有的用开始继电器XJ，有的用终端继电器ZJ。具体电路见附图2。3车辆减速器控制电路3.1车辆减速器控制方式车辆减速器可在驼峰信号楼内集中进行自动、半自动或手动控制。手动控制优先于自动、半自动控制。自动或半自动控制时，由计算机系统输出制动控制命令，动作制动阀，使车辆减速器制动。停止发送制动控制命令，动作缓解阀，使车辆减速器缓解。手动控制时，按下控制台上的自复式制动按钮ZA，动作制动阀，使车辆减速器制动。按下自复式缓解按钮HA，动作缓解阀，使车辆减速器缓解。当维修人员需对某车辆减速器进行检修时，征得驼峰信号楼值班员同意后，按下非自复式的检修按钮JXA，车辆减速器就不能进行制动和缓解操作，可以安全地检修车辆减速器，检修完毕，拉出JXA，即可对车辆减速器进行操作。3.2制动和缓解电路对于每台重力式车辆减速器设一个制动继电器ZJ和一个缓解继电器HJ。ZJ的3-4线圈受计算机系统控制。计算机系统发出制动控制命令，使ZJ吸起，接通制动阀ZF电路，车辆减速器进行制动动作，ZJ吸起后，使HJ吸起，但此时缓解阀HF电路被ZJ后接点断开。此后HJ经缓解表示继电器HBJ后接点、制动表示继电器ZBJ前接点的电路自闭。在车辆减速器处于制动位置和未达到缓解位置时保持吸起，以确保车辆减速器缓解。车辆减速器脱离制动位置后，ZBJ落下，HJ缓放(其线圈上并有RC电路)23s时间内，缓解阀HF动作，使车辆减速器缓解。HF仅短时间动作，一经缓解即自动断开其电路。手动控制时，作业员按下制动按钮ZA，使ZJ吸起并自闭，动作制动阀ZF，车辆减速器制动。此后ZJ保持吸起，即在制动过程中ZF一直工作，直到按下缓解按钮HA，使ZJ落下，ZF才停止工作。ZJ吸起后，接通HJ电路，其过程同自动控制时的电路动作。人工缓解时，按下缓解按钮HA，使ZJ落下，HJ吸起，立即接通缓解阀HF电路完成车辆减速器的缓解。为正确区分自动和手动控制，设有手动操纵继电器SCJ。平时，在未进行手动操纵时即未按下ZA和HA；未进行制动动作，ZJ未吸起；车辆减速器处于缓解位置，HBJ吸起；车辆减速器区段空闲，减速器区段轨道继电器JGJ吸起，SCJ吸起并自闭。只有SCJ吸起，才接通自动控制电路。只要有手动制动或缓解动作，SDJ即落下，断开自动控制电路，接通手动控制电路。3.3表示电路控制台上对于每台车辆减速器设一个缓解表示灯HB(绿色)和一个制动表示灯ZB (红色)。平时，车辆减速器的缓解干簧接点HGK闭合，使缓解表示继电器HBJ吸起，点亮HB。制动时，HGK断开，HBJ落下，HB熄灭。车辆减速器在制动位置，其制动干簧接点ZGK闭合，使制动表示继电器ZBJ吸起，点亮ZB。在ZBJ、HBJ线圈上并联二极管，使它们在断开时产生的感应电势经二极管构成通路。减少干簧接点上出现的电弧，以保护干簧接点。用于、部位用作间隔制动的车辆减速器的控制电路与用于部位用作目的制动的车辆减速器控制电路基本相同。区别仅在于控制台上对于、部位的两台车辆减速器分别设ZB和HB，由ZBJ1、ZBJ2、HBJ1、HBJ2前接点点亮。而对部位的两台车辆减速器只设一个ZB和HB，各由ZBJ1、ZBJ2和HBJ1、HBJ2前接点点亮。4电空转辙机控制电路 采用风压减速器的驼峰场，一般都以ZK型电空转辙机作为道岔转换设备。电空转辙机的转换速度快，其转换时间约为0.6秒。4.1运营技术要求(1) 在锁闭状态的道岔不能转换。(2) 道岔转换完毕，应立即切断转辙机动作电源和启动继电器电路。(3) 道岔在转换过程中，车辆未进入道岔区段时，可以中途改变道岔的转换方向。(4) 道岔的定反位表示，应符合道岔的实际位置。定位绿灯，反位黄灯，扶岔时应有红灯和音响信号。(5) 车辆在道岔转辙机启动后进入轨道区段，道岔应能继续转换到底，尖端应密贴基本轨。4.2道岔控制系统对分路道岔特殊要求(1) 道岔因故不能转换到底，在车辆未进入该道岔区段以前，应自动转换至原来位置，同时有音响信号和红灯表示。 (2) 启动电路接通，因故转辙机的机械锁闭装置未解锁，若此时车进入该道岔轨道区段，就立即切断启动电路和转辙机的电源。 (3) 道岔接受两重控制，可纳于程序自动控制；也可手柄控制。当手柄置于左、右两个极端位置时，用于手柄控制；当手柄于中间位置时，接入程序自动控制。4.3电空转辙机控制电路工作原理电空转辙机采用多级控制电路，第一级控制为道岔操纵继电器DCJ电路；第二级控制为道岔启动继电器DQJ电路；第三级控制电路是第二级是启动电路即定位和反位电磁阀电路。电空转辙机的道岔电路包括道岔启动电路、道岔表示电路和表示灯电路。道岔启动电路是控制道岔转换的。当道岔的各项解锁条件均已满足（即道岔处于解锁状态时），值班员可用道岔手柄扳动该道岔。现已向反位扳动道岔为例，各继电器电路的动作。值班员将道岔手柄扳至反位时，道岔操纵继电器DCJ的3、4线圈被接通，并得到反极性电流。其电路为：KZDS（F）FDGJ41-43DGJ41-42DGJ141-42DCJ4-3线圈SJ31-32KFDCJ因得到反极性电流而转极，故切断了DBJ的电路，使DBJ落下。与此同时，DCJ以其第二组有极接点（121123）接通了道岔启动继电器DQJ的电路，使DQJ励磁吸起。DQJ吸起后，构成了反位电空阀的电磁铁线圈电路，反位电空阀的电磁铁吸起后，将道岔转换至反位，自动开闭器接点也随之接通反位，使FBJ励磁吸起。FBJ吸起后，使DQJ落下，因而切断了反位电空阀的电磁铁电路，道岔则被关节型锁闭器锁闭在反位状态。第二级控制为道岔启动继电器DQJ电路，根据需要设有两个启动继电器1DQJ、2DQJ。1DQJ用于接受控制命令和检查轨道区段空闲和有关的联锁条件，并由它来监督电空转辙机是否正常工作。在道岔手柄人工控制道岔转换时，1DQJ的3、4线圈手柄定(或反)位接点、2DQJ的极性保持接点、轨道继电器前接点和有关联锁条件(检查道岔处于解锁状态)接通，使其励磁吸起。1DQJ的1、2线圈与电机动作电路串接，用以监督电机能否正常工作。2DQJ是具有加强接点的有极继电器。当1DQJ吸起后，2DQJ随之转极。2DQJ的极性接点接在电机的动作电路中，由2DQJ的转极改变了激磁绕组的电流方向，使电机正转、反转或转换途中改变转动方向。DCJ为有极继电器，完成联锁条件检查，在DHJ的配合下，满足在规定的时间内，道岔因故未能转换到密贴位置，在车辆未进入该道岔所在的轨道区段之前，半自动或自动控制的道岔应能自动转换到原来位置，并给出声光报警信号的特殊技术要求。由DBJ、FBJ和DGJ1配合完成特殊技术要求2，即启动电路接通因故转辙机的机械锁闭装置未解锁，若此时车辆进入该道岔轨道区段，应立即切断转辙机的电源和启动电路。当车辆已进入DG1，此时若道岔尚未启动（DBJ或FBJ）使DCJ转极，接通道岔原位置电路。驼峰调车场头部的道岔因其所在的位置不同，它们的锁闭条件也有所不同。1除了溜放线上的对向道岔以外的道岔，由道岔轨道区段的锁闭继电器SJ锁闭。2推送线上的道岔除了检查道岔区段锁闭继电器条件外，还受推送和预先推送条件的锁闭。办理推送作业时，由驼峰信号继电器XJ的条件锁闭道岔；当办理预先推送作业时，由预先推送锁闭继电器YSJ锁闭道岔。3溜放线上的交叉渡线的道岔设计成单动，这组道岔除与溜放进路有关外，还与机车下峰的调车进路有关。溜放进路上的对向道岔(图1中的9和13号道岔)除SJ条件(调车进路的进路和区段锁闭)外，还接有道岔轨道区段的轨道继电器DGJ条件(溜放进路的区段锁闭)。图中加有的11和13号道岔表示继电器(FBJ、DBJ)条件，设计时的考虑是只有当11和13号道岔处于规定位置时，9号道岔才能解锁。因为溜放信号开放要检查顺向道岔(图1中的11和15号道岔)正确，在溜放过程中不能转换。它们的锁闭条件除了SJ以外，还要由溜放信号开放条件锁闭。图中的11和13号道岔表示继电器条件亦是要求它们处