基于信号的点灯电路设计

基于信号的点灯电路设计

在铁路信号系统中，信号调整器起着控制车辆调整操作的作用。平时调车信号机点禁止信号蓝灯;在通过信号允许时点白灯。现有的信号点灯电路,设计为蓝灯和白灯共用1个灯丝继电器,点蓝灯时检测蓝灯灯丝、点白灯时检测白灯灯丝。因平时常点蓝灯,白灯灯丝不能得到实时检查,从而造成白灯断丝时维修人员不能及时得知,造成允许信号不能正常开放,影响调车作业的效率和安全。通过对现场调车信号机长时间观察,发现对正常生产的影响比较大,特别是对厂矿专用线的影响更大。另外,随着计算机技术的发展,利用新技术解决这种情况有了可能。现总结一些想法形成一个系统,供读者探讨。1点灯和点灯电路设计(1)调车点灯电路随着新技术和新设备的涌现,铁路信号技术有了很大的发展,其产品向智能化、简便化和免维护的方向发展。但不管是6502系统还是计算机联锁系统,信号机室外点灯电路原理相同,如图1所示。(2)现有电路灯丝检测原理平常时开放禁止信号点蓝灯(XJ落下),电路由如下路径构成:XJZ220→KKA→DJ(线圈)→XJ落下→室外电缆→蓝灯信号机变压器→室外电缆→KKB→XJF220。开放通过信号点白灯(XJ吸起),电路由如下路径构成:XJZ220→KKA→DJ(线圈)→XJ吸起→室外电缆→白灯信号机变压器→室外电缆→KKB→XJF220。如图1所示,灯丝继电器的线圈串在点灯电路中,通过信号继电器的接点来检查点灯信号的灯丝状态。信号继电器落下点蓝灯,若蓝灯灯丝正常,则灯丝继电器吸起,控制台显示蓝灯正常;若蓝灯灯丝断开,则灯丝继电器落下(因电流小于100mA),控制台显示蓝灯断丝闪光。信号继电器吸起点白灯,若白灯灯丝正常,则灯丝继电器吸起,控制台显示白灯正常;若白灯灯丝断开,则灯丝继电器落下,控制台显示为表示灯闪几下自动变为蓝灯。从上面分析可知,蓝灯灯丝断丝可以实时检测到,而白灯灯丝断丝仅在信号开放时5s左右的时间能够观察到。这样就会造成,机车车辆需要通过而信号机白灯不亮,电务部门紧急处理,极大影响了生产运输的高效性和安全性。综上可知,白灯和蓝灯在点灯电路中通过信号继电器实现了互斥,灯丝继电器不能同时串在2个灯的点灯电路中。由于在技术规范中不允许2个灯位全部点亮,所以,即使再增加1个灯丝继电器也不能实现同时检查的功能。既有电路不能实现2个灯的灯丝均得到检测。2白灯丝检测电路设计时也需要注意的几个问题(1)技术要求1)检测系统使用时,不能对整个铁路信号系统的使用产生影响。2)检测系统使用时,满足“故障倒向安全侧”的要求。3)检测系统使用时,不能出现信号机乱显示的情况。4)检测系统需满足铁道部关于调车信号机的现有标准和规范。(2)实现原理检查灯丝是否完好的办法需要在灯丝两端加上电,通过检测设备测试相应的电气参数,根据测得值与设定值比较来决定灯丝的状态。白灯灯丝检测同样需要在灯丝两端增加检测电源,来测试整个回路的电阻。若电阻超过规定值,则认为灯丝故障;若电阻没有超过规定值,则认为灯丝完好。但为了保证对铁路信号主体设备无影响,在设计时要考虑如下情况。1)检测设备与铁路信号主体设备的接口方式。为了不影响信号主体设备,在接口时尽量避免与主体设备共同的通道。另外,若有共同通道,则检测设备与主体设备应通过继电器的接点实现互斥。在互斥中,主体设备可以无条件地夺取对通道的控制权。根据这个原则,检测设备可以通过信号继电器的落下来接入。平时信号机点蓝灯,信号继电器落下,检测电压和电流通过信号1、3电缆检测白灯灯丝的好坏;若信号机点白灯,信号继电器吸起,检测设备与主系统脱离,从而达到检测的目标。检测电路如图2所示。2)检测时需向电缆通电,电压和电流要合理选择,保证白灯的亮度不能被人眼所识别。另外,检测设备不能一直为信号机供电,应只在测试时供电。检测要隔一段时间测试一下,测试时间要尽可能短,从而保证信号机不会出现乱显示。3)检测设备故障时,自动与主体设备在物理上分开,保证检测设备故障不会影响铁路信号主体设备的安全和使用。3测试模块的软件设计(1)设备选型检测设备由电源模块、控制模块、测试模块和显示模块构成。电源模块提供检测用的AC12V和其他模块所需DC24V、5V电源;控制模块采用单片机或可编程控制器(PLC);测试模块包括通道电流、电压的采集设备;显示模块由液晶屏构成,用来显示断丝信号的名称和声音报警。整个系统工作流程:电源模块提供的测试电压,在控制模块的控制下周期地加在信号白灯的回路上;测试模块测试出整个回路的电压和电流,传送给控制模块;控制模块接收到电压、电流后算出电阻值,若此值比设定值大,则将信号名称和报警信号发送给显示模块;显示模块显示信号名称并发出报警信息提示维护人员。(2)软件设计软件流程,如图3所示。正常情况下软件不停地计时,到规定测试时间后进行检测。首先判断信号机是否点白灯(通过信号继电器的吸起),若点白灯,则灯丝正常不需检测;若点蓝灯则开始测试。程序驱动检测继电器使之吸起,将检测所需的电压和电流信号引入白灯电路中。在等待一定时间后,回路的各个电气参数都稳定下来,分别测试出回路的电压和电流值。根据测出值计算电路电阻,判断是否断丝。若断丝,则输出报警信息;若没断丝,则重新计时,进入下一次测试。在报警期间也要重新计时,从而进入下一次的测试。检测设备故障主要包括测试电压变大使白灯点亮和控制器故障不能使用。这2种故障中,第一种比较严重,需在软件和硬件上避免。在硬件上使用质量较好的电源;在软件上要实时测试检测电压的大小,一旦变化较大,则强制停止灯丝的检测工作。第二种故障会导致检测继电器落下,从而保证检测设备与主体设备隔离。4