WJ系统说明书(广播式new).doc

WJ-D型驼峰无线机车信号系统说明WJ-D-II型驼峰无线机车信号系统说明书广播式北京全路通信信号研究设计院北京蓝峰电设科技有限责任公司2005.1 北京目 录1综述22功能33特点33. 1 工作安全性高33. 2 运行稳定性好433 建设投资小634 整体性强635 适用范围广636 后期维护方便637 开通风险低64组成与结构741 系统硬件配置7411 地面设备7412车载设备942 系统软件105主要技术条件及指标1251 无线频点：1252 电压范围：1253 功率范围：1254 电台参数：1255 信号变化响应时间：1256 环境温度湿度适应范围：1257 车载主机箱规格：1258 适用范围：126 故障-安全措施1361 故障导向安全1362 信号显示保护1363 通信保护1364 硬件电路的保护1465 电源的保护141综述“WJ型驼峰无线机车信号系统（广播式）”（以下简称“系统”）应用于编组场，目的是解决作业机车司机了望地面信号困难的问题，改善司机劳动条件，提高推峰作业的安全性及工作效率，降低事故发生率。本系统具有以下几方面的功能及特点： 系统采用了工业级无线数传电台通信技术，实现了站场内机车作业要求； 在机车内及时准确地复示驼峰辅助信号机和驼峰信号机的显示； 能实现地面联锁； 具有自检、离线/在线监测、声光显示信号状态和故障报警等功能； 符合信号故障安全原则； 可与编组站驼峰作业自动化和半自动化过程控制系统联机使用。 系统具有工作安全性高、运行稳定性好、结构简单、人机界面友好、功能丰富、整体性强、后期维护方便等显著特点。目前，本系统已通过铁道部技术审查，经铁道部专家组的技术测试，系统的各项性能技术指标均符合部颁驼峰无线机车信号技术要求和有关技术标准，其工作原理、构成模式方面在铁路驼峰领域属国内首创。2功能本系统通过多级闭环进行自动控制，采用无线通信的方式在编组场机车上复示驼峰主体、辅助信号，其主要功能如下：（1） 系统主要完成驼峰主体信号以及辅助信号的复示，在机车上显示八种推峰作业信号：即黄、绿、红、白、黄闪、绿闪、红闪、白闪；（2） 系统实现了机车信号与地面推峰进路之间，机车信号与地面信号之间的联锁，机车信号的工作受地面进路及信号控制系统的控制。系统实时地检查各种作业条件，确保信号安全；（3） 系统可满足“单机单峰”横列式站场作业需要；（4） 系统通过设置在驼峰信号值班员处的工作站上的人机界面，实时显示、记录机车信号显示情况，当前地面进路办理、地面信号开放状态，从而使误操作能被及时发现、纠正；（5） 设有报警功能，系统通过三个嵌套的反馈闭环，在三个层次检测故障，当发生故障时，系统按照故障安全的原则，控制机车信号自动导向安全，并发出报警，大大降低事故发生率；（6） 设有远程监视功能，远程用户可通过系统的远程拨号服务器相连接，监视系统工作和信号显示的状况。3特点与以往系统相比，本系统具有工作安全性高、运行稳定性好、建设投资小、使用范围广、整体性强、后期维护方便、开通风险低等显著特点：3. 1 工作安全性高本系统在研制过程中，一方面周全地考虑了编组场内到达场与驼峰场间进路办理及联锁，地面进路办理与信号开放，机车信号与地面信号联锁，准确传输等诸多方面的问题，从而保证整个系统安全。另一方面，在系统软硬件各个部分的设计中，始终贯彻了故障安全的原则，系统采用闭环反馈方式，按照由小至大的三个层次（见图1），实时地监控系统自身的运行，在出现任何不正常情况时，三个层次中任何一级控制系统都可以控制信号导向安全侧，并报警，杜绝了因软硬件设备的失效而产生事故的可能性。3. 2 运行稳定性好系统针对编组场内（特别是机车上），电磁干扰大、电源电压不稳定、冲击震动强、工作温度高等多方面的不利环境因素，在硬件结构设计、元器件选用以及应用软件编制等过程中，都采取了相应的保护措施。全部采用工业级、军用级的元器件产品，抗震动、耐高温、抗电磁干扰能力较强，使系统在工作条件恶劣的情况下也能正常运行；在电路插接件以及机笼、机架的制作中，系统采用了欧式插座、航空插头、铝制构架等工业级标准的部件，保证防腐蚀、霉变的特性，使系统整体寿命增长；基于模块的专用机车电源，不仅保证了电源良好的输出稳定性（波动的峰/峰值小于5%），其优越的温度/功率曲线，负载/温度特性以及很宽的输入电压范围，使其能够充分适应机车的环境，稳定工作；在系统电路硬件设计方面，所有输入、输出、信息采集电路均采用动态方式，防止因干扰，电路短路或断路导致电平突变引起误操作；在无线通信方面，采用专业数传电台，误码率低，数据延迟时间短，耐高温、抗干扰能力强，同时，利用软件对通信数据进行了四级保护，滤除了通信过程中可能发生的误码；在软件中广泛运用的“三取二”的机制，保证在出现突发性故障或干扰的情况下，保持系统正常、正确地工作；对于机车信号机，系统采用的是12V冷光源机车信号机，电源由车载主机供给，输出电压、电流稳定，不跳变、不抖动，以免因电压跳动造成的误显示。信号灯由发光二极管组成，发热低，故障率小，使用寿命长。机车实际信号显示 驼峰自动化控制系统 自动/手动控制 驼峰自动化系统控制闭环 地面进路办理与信号开放 值班员对机车信号显示情况回执信息监测 机车信号系统控制闭环 地面系统自检测 控制机车信号导向安全侧，报警 检测正常 反馈信息 发现异常 机车控制闭环 控制机车信号导向安全侧、报警 发现异常 车载系统自检测 检测正常 反馈信息 机车信号系统地面主机 车载主机 机车反馈信息 地面推峰信号输入信息 图 1 33 建设投资小本系统因采用与现有驼峰主控系统的一体化设计，作业信息得到了最大限度的共享，减少了以往因系统之间不兼容，而重复设置的信号设备的数量，因此整个工程的设备投资降低。34 整体性强本系统作为驼峰自动化控制系统的一个分支部分，与驼峰自动化控制系统有很强的一体性。本系统对地面信号以及进路开放条件的采集，可全部通过与驼峰自动化控制系统的计算机网络相连接，由驼峰自动化控制系统提供，并由计算机通信接口引入机车信号系统地面主机。而机车信号实际显示情况等信息，也通过与驼峰自动化控制统的计算机网络，反馈给驼峰值班员处的控制界面，使驼峰值班员能及时的跟踪监视机车信号显示情况。最终实现整个驼峰自动控制系统简化构成。35 适用范围广 系统不仅与现有驼峰控制系统可以无缝连接，一体化工作，同时也相对独立，可以作为单独的小系统使用，所以灵活性很高，针对编组场的特点做相应的调整，制定最佳的工程施工方案，从而提高整个系统的性能价格比。36 后期维护方便 本系统由于室内以及车载系统由计算机系统和数传电台等相对独立的模块组成，故障率低，更换容易；本系统自动化程度较高，操作简单易懂。机车信号机显示规范，地面系统显示界面简单明了，不需要另行引进操作人员，现有驼峰操作人员完全可操作本系统。本系统设有离线/在线检测口，配合无线机车信号检测仪使用可方便的检测到车载设备的工作是否正常。37 开通风险低由于构成简单，并且工程量小，本系统应用于现场，一般不需要对现有系统进行改造或新增设备及电缆；系统内部各个部件相对独立，各个部分的安装、测试与其他系统不发生关系，因此在实际的工程实施中，不仅施工周期短，而且不会因为系统调试，而影响正常作业的安全。4组成与结构41 系统硬件配置硬件配置主要包括地面设备和车载设备两大部分，如图2所示。411 地面设备地面设备包括地面主机柜、定向天线、工作站设备、防雷设备等：l 地面主机柜 地面主机柜内设有工控主机，地面电源/电台箱以及通信连接设备，如图3所示；图 3 地面主机及电源/电台箱地 面 设备 数传电台 串口1 接天线 地面主机 通信连接设备 本地工作站 用户界面 车 载 设备 车载主机 串口1 数传电台 信号 输出 车载信号机接天线 驼峰控制系统主机 串口2 离线/在线检测口 图 2l 地面天线 发射、接收无线电台信号，一般安装在地面机柜所在建筑物的楼顶（如图4所示）； 图 4 地面天线l 工作站设备 本地工作站，提供人机界面，主要用于显示机车状态信息、地面作业信息、报警信息等；412车载设备 车载设备主要包括车载主机箱、车载天线、机车信号机：l 车载主机箱 主机箱内设有CPU板、动态继电器输出板、车载电台、电源（如图5所示）；图 5 车载主机箱l 车载天线 安装在机车顶部，用于发射、接收无线电台信号（如图6）； 图 6 磁铁吸附型l 机车信号机 标准机车信号机，12V LED冷光源，由上至下色灯顺序依次为信号机黄、绿、红、白、黄闪、绿闪、红闪、白闪灯，中间有故障报警灯、语音喇叭，安装在司机室内（如图7所示）。 图 7 机车信号机42 系统软件 系统软件采用模块化设计，各模块间互不干扰，扩充能力强、独立性高、易于维护。 对于地面系统，采用C+语言编写，控制地面系统进行机车信息采集，作业机车识别，推峰信号、股道判断，推峰信号发送，显示信号回采，与驼峰计算机系统联网接口等工作。 车载系统软件由C语言编写，负责采集机车信息并发送给地面，接收推峰信号，驱动机车信号机显示推峰信号，采集信号机实际显示状态并送回地面及离线/在线检测等工作。5主要技术条件及指标51 无线频点： 无线数传电台的频点为： 一对频点，范围为450480MHz；52 电压范围： 车载设备：直流 85V150V （内燃机车）； 地面室内设备： 交流 220V10% 50Hz（工频）；53 功率范围： 车载设备： 150W； 地面室内设备： 300W；54 电台参数： 发射功率5W；设备控制距离2000米；收发转换时间5ms；55 信号变化响应时间： 信号应变时间1秒； 无线通信中断超过4秒后自动转为红灯，通信恢复后机车信号恢复；56 环境温度湿度适应范围： 温 度 湿度（25无结露）车载设备： 25 55； 20%95%；地面室内设备： 0 40； 20%95%；地面室外设备：40 70； 20%95%；57 车载主机箱规格： 300260220mm的矩形机箱；58 适用范围：系统可用于电气化和非电气化区段的自动化驼峰编组场；6 故障-安全措施 安全生产是铁路运营的重要环节，所以，系统的安全可靠性是本系统考虑的首要问题。本系统在故障导向安全、信号显示、通信、硬件电路、电源等方面都做了相应的保护措施。 61 故障导向安全 根据铁路技术管理规程的规定，设备在发生故障时应及时导向安全。本系统为一套闭环自动控制系统，在此整个系统的闭环控制中，每个子系统也均为小的闭环系统（如图1所示），所有的闭环系统都设有故障导向安全功能，一旦发生故障立即导向安全，尽量避免事故发生。62 信号显示保护 在机车信号机显示过程中共进行两次安全保护。 首先，由动态输出电路完成第一级输出保护。动态输出电路在接收到由软件控制、产生的频率为20毫秒的脉动信号时才会做相应的输出。若接收到的信号为单一的高电平或低电平信号（系统发生短路或断路时），均不做相应的输出。由于系统只有在软硬件均正常工作情况下才会产生并输出频率为20毫秒的方波信号，因此滤除了因故障引起误导通而导致的错误输出显示。 其次，系统采用了光电隔离技术，利用光耦将微机系统与其它系统进行电隔离，避免了外部高电压进入微机系统造成的故障。 在信息错误时，显示红灯停车命令。机车信号机的所有灯显示均配有语音提示，形成双冗余系统。63 通信保护 在无线通信过程中，无线电波、场内电磁波等外界因素都会对无线电台的通信造成干扰，为排除干扰造成误码而导致的通信错误，本系统采用了四级保护措施，即：“奇偶校验”、“包长校验”、“加和及CRC校验”与“三取二”。本系统的串行通信均采用数据包的方式进行，每个通信包有包头和包尾作标志，对于包内每个字节均采用奇偶校验，并设置一个包长校验字节、一个加和校验字节，两个CRC校验字节，数据在发送时，按照“包”的方式，并加入校验位（字节），接收时，解包后，进行奇偶、包长、加和及CRC三个环节的校验，最后再对整个通信过程进行三取二。 经过上述四级校验，同频率的干扰信息进入通信包中被而被采用的可能性在理论上的误码率为，几乎等于零。64 硬件电路的保护 系统信号灯驱动的硬件电路采用的是继电器板驱动，各灯显继电器实现输出联锁，保证了输出信号的唯一性。当系统发生较严重的故障被破坏时，灯显继电器自动掉下，切断电路，取消系统的所有输出，机车信号机显示为红灯，同时保护系统不被进一步破坏。65 电源的保护本系统采用内燃机车的直流110V作为输入电源