课程设计驼峰信号自动控制课程设计报告

目录1驼峰调车场头部信号平面布置图 1调车场头部平面设计要求 1调车场头部平面设计的具体规定 1道岔类型 1道岔绝缘区段 1线束的布置 2减速器制动位的位置 2推送线和溜放线 3迂回线和禁溜线 3驼峰调车场信号机及相关表示器 4道岔转换设备 4轨道电路 4自动化驼峰监测设备 5信号楼及室内设备 5其它设备 52驼峰信号机继电联锁电路 7定速、加速、减速三种溜放信号 7向禁溜线或迂回线信号 7后退信号 83车辆减速器控制电路 9车辆减速器控制方式 9制动和缓解电路 93.3表示电路 104电空转辙机控制电路 11道岔操纵继电器DCJ电路 11转辙机控制的一般运营技术要求 11道岔控制电路满足的特殊技术条件 114.2电空转辙机的工作原理 11总结 131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。驼峰调车场头部布置的主要信号设备有调车信号机、转辙机、轨道电路、调速工具、信号楼、动力室、按钮柱及限界检查器等。有些站场还装备机车信号设备。调车信号用于指挥各类调车作业，且通常分为驼峰信号机、线束调车信号机及其他调车信号机；驼峰调车场溜放进路上的对向道岔，要求使用快速动作的转辙机；对监督机车车辆运行的轨道电路，在溜放部分要有防止轻车跳动造成轨道电路错误动作等要求；机械化驼峰调车场设置两个部位的车辆减速器，在调车线使用机械铁鞋调速，车辆减速器动力室供给车辆减速器制动能量或控制动力；信号楼的作用是集中控制信号、溜放进路、和调速工具，设置有关的控制机械和维修工区等工作用房；限界检查器用来检查超下限车辆，达到保护车辆减速器的目的；按钮柱是为了使有关现场作业人员在发现影响或危及作业安全的问题时，能够及时关闭驼峰信号。 （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。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。溜放线上的交叉渡线的道岔设计成单动。道岔绝缘区段在采用集中控制道岔的情况下，鉴于车组溜放作业的特点及溜放进路上的道岔只设区段锁闭，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，此距离应当保证：当车组进入转辙机刚启动的道岔轨道电路区段，至车组第一轮对到达尖轨时，转辙机已转换完毕，道岔处于密贴位置。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。保护区段的长度由下式计算：式中：—溜放车组通过保护区段的最大速度；—轨道继电器、道岔转极继电器等的动作时间；—转辙机动作时间；0.2—安全量。由上式可以看出，采用快速动作的控制电路和转辙机，可以缩短保护区段的长度，从而缩短了道岔轨道电路区段的长度，达到减少溜放路径长度，提高作业效率的目的。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24条，分4束，每束线路数量为6条的方案，具体见附图1。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：T·JK型减速器不应小于4m,以便装设制动风缸；T·JK3型减速器不小于。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或两个下部信号楼。上部信号楼负责控制第一制动位的减速器，全场信号机，下部楼控制管辖线束内的道岔和第二部位减速器。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。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。驼峰平、纵断面结构示意图如图，该场设有2条推送线和2条溜放线。图1.1驼峰平、纵断面结构示意图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。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：D217、D219、D233～D247。（3）其他调车信号机：如附图1所示：D201、D203、D205、D225、D229和D271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B1～B24。驼峰场采用的转辙机有驼峰场溜放进路上道岔转换设备要求快动型的。一般采用ZD型快动电动转辙机（目前较多的ZD7型）和ZK型电空转辙机（目前较多的ZK3型）。在本此课程设计中，采用的是ZK型电空转辙机。驼峰场采用的轨道电路一般有两种类型：驼峰交流连续式轨道电路和驼峰高灵敏度轨道电路。（一）驼峰交流连续式轨道电路电路原理图如图所示图1.2双区段轨道电路原理图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τ=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：=1\*GB3①为防止轻车跳动采用双区段和FDGJ1的缓放。=2\*GB3②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。=3\*GB3③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。（二）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。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。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。本次设计的是一个自动化驼峰调车场。信号楼：信号楼的作用是集中控制信号、溜放进路和调速工具（为此设有控制台）；设置有关的控制机械和维修工区等作业房。信号楼的位置必须考虑操作员能够很好的瞭望车辆的溜放状态，因此信号楼一般设在靠近车辆减速器处，但是也需要根据站场地理位置条件、节省电缆等因素，经技术比较后方可决定。信号楼内的控制台室一般设在顶层，三面能瞭望站场，控制台为斜面桌。如附图一所示动力设备：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。限界检查器：在装设有车辆减速器的驼峰调车场应装设限界检查器，用以检查超下限车辆，达到保护车辆减速的目的。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，一般距峰顶80~100m处。因为我设计的驼峰调车场中设有车辆减速器，所以装有限界检查器，如XJQ1和XJQ2。按钮柱：为使有关现场作业人员在发现影响或危及作业安全的问题时，能够及时关闭驼峰信号，在适当地点设有用于关闭驼峰信号的按钮柱。例如该站场中的AZ1、AZ3、AZ5和AZ7。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反位表示继电器条件：201DBJ↑、203DBJ↑、215DBJ↑、211FBJ↑）；敌对信号在关闭状态（进路开始继电器或信号继电器条件：D201KJ↑、T1DKJ↑、D235XJ↑、D239XJ↑、D213XJ↑、B1ZJ↑或D247XJ↑、D243XJ↑、D215XJ↑、B24ZJ）；限界检查器在定位（限界检查继电器XJJ↑）；减速器动力正常（报警继电器BOJ↓）；灯丝完好（灯丝继电器DJ↑）；驼峰推送进路锁闭（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↑）；现场无意外情况发生（各取消信号按钮QXA在定位）。向禁溜线或迂回线信号开放检查：道岔位置正确（201FBJ↑或者201DBJ↑、203FBJ↑）；敌对信号在关闭状态（D205XJ↓、D223ZJ↓或D209XJ↓、D221ZJ↓；D201KJ↓、T1DKJ↓）以及推送进路锁闭、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。后退信号开放除检查道岔位置正确（201DBJ↑、203DBJ↑或203FBJ↑；201FBJ↑）；敌对信号在关闭状态（D201KJ↓、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201号和203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201FBJ↑条件时要检查203号道岔轨道区段空闲（轨道继电器203DGJ↑）；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。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）2～3s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Ⅰ、Ⅱ部位用作间隔制动的车辆减速器的控制电路与用于Ⅲ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Ⅰ、Ⅱ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Ⅲ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电空转辙机采用多级控制电路。它由道岔操纵继电器DCJ电路、电磁阀控制电路和表示电路构成。电路原理图如附图4所示。采用二级控制方式的六线制电路。第一级是道岔操纵继电器DCJ电路；第二级是定、反位电空阀DK与FK电路。道岔的控制线和表示线各用三条，以完成对道岔的控制和表示作用。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。道岔操纵继电器DCJ电路道岔操纵继电器DCJ采用极性保持继电器（JYXC-600型），改变其电流极性，即可转换道岔。附图4所示，是道岔处于定位时的电路状态。这时，道岔手柄在定位（或中间位置），定位表示继电器DBJ吸起，而DCJ虽然断电，但其接点仍保持在“定位吸起”状态。现以手柄控制为例，说明道岔由定位向反位转换过程中的电路动作。若道岔处于解锁状态，作业人员可将道岔手柄DS扳至反位，使DCJ的4-3线圈获得反极性电流而转极，电路为：KZ-DS(F)-FDGJ141-43-DGJ41-42-DGJ141-42-DCJ4-3线圈-SJ31-32-KFDCJ因得反极性电流而呈“反位打落”状态，从而构成反位电空阀FK的励磁电路；HDZ24-DCJ111-113-FBJ51-53-RD2-外线-X2-FK-BJD-外线-X5-FBJ63-61-DCJ123-121-HDF24转辙机控制的一般运营技术要求（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。道岔控制电路满足的特殊技术条件根据驼峰作业的特点，溜放进路上的分路道岔控制电路应满足如下特殊技术条件：（1）在规定的时间内，道岔因故不能转换到底，在车辆未进入该道岔区段之前，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。（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，应立即切断转辙机的电源和启动电路。（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。4.2电空转辙机的工作原理电空转辙机采用多级控制电路。它由道岔操纵继电器DCJ电路，电磁阀控制电路和表示电路构成。DCJ电路原理图见附图4。DCJ为有极继电器，完成联锁条件检查，在软件(在继电联锁中用DHJ完成)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\*Arabic1．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209和213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211和213号道岔表示继电器（FBJ、DBJ）条件，设计时的考虑是只有当211和213号道岔处于规