張弘志 劉 武

無線調(diào)車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)的模擬子系統(tǒng)(聯(lián)鎖、車列)

張弘志*劉 武*

聯(lián)鎖、車組模擬子系統(tǒng)是對STP-yh型無線調(diào)車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)進行工程化的研究成果,是實驗室模擬測試平臺中的一個重要組成部分。介紹了這一模擬子系統(tǒng)的專有功能。

STP-yh型無線調(diào)車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng);工程化;聯(lián)鎖;車列;模擬

1 現(xiàn)實需求

無線調(diào)車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)(簡稱調(diào)車監(jiān)控系統(tǒng))通過機車車載設(shè)備和地面設(shè)備聯(lián)控來實現(xiàn)調(diào)車機車在集中區(qū)車場安全作業(yè)。其中,車載設(shè)備通過機車下的查詢器經(jīng)站場各個出入口處的傳感器(應(yīng)答器),將相關(guān)信息納入或退出此安全控制系統(tǒng)。地面設(shè)備接收計算機聯(lián)鎖設(shè)備發(fā)來的站場信息,了解站場信號開放情況。地面設(shè)備和車載設(shè)備通過無線電臺進行信息交互,使地面車站人員、調(diào)車司機均能實時掌握站場使用情況。

調(diào)車監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)站場設(shè)備狀態(tài),監(jiān)視、控制機車安全走行,必要時采取制動等安全措施,以防止調(diào)車機發(fā)生諸如出入庫冒進信號、了望信號錯誤,造成擠岔事故、沖入正線造成重大影響、沖出土擋造成翻車事故、超速行車造成脫線事故、超速聯(lián)掛撞壞車鉤等問題。

為便于推廣應(yīng)用,對調(diào)車監(jiān)控系統(tǒng)進行了工程化改造,將各個子系統(tǒng)進行標準化重構(gòu),以期形成數(shù)據(jù)創(chuàng)建自動化、現(xiàn)場調(diào)試工程化和短期開通便利化。同時在實驗室內(nèi)最大限度地對現(xiàn)場情況進行模擬再現(xiàn),即實驗平臺中的模擬子系統(tǒng)(聯(lián)鎖模擬、車列模擬)。此模擬子系統(tǒng)采用Visual C++6.0編程實現(xiàn)。

2 模擬子系統(tǒng)在調(diào)車監(jiān)控模擬測試平臺中的位置

模擬子系統(tǒng)是調(diào)車監(jiān)控模擬測試平臺中的一個組成部分。圖1和圖2可以看到它在仿真實驗平臺中所處的位置。

如圖2所示,即使用模擬子系統(tǒng)代替真實現(xiàn)場聯(lián)鎖和站場內(nèi)所用的應(yīng)答器的反饋信息。針對模擬子系統(tǒng),其輸入輸出流分為:①發(fā)送給地面主機的站場設(shè)備信息(模擬聯(lián)鎖的通信機);②發(fā)送給車載主機的車載查詢器信息(模擬車載查詢器主機);③接收自LKJ2000監(jiān)控裝置模擬/轉(zhuǎn)發(fā)軟件(轉(zhuǎn)發(fā))或監(jiān)控裝置模擬/轉(zhuǎn)發(fā)軟件直接模擬并發(fā)送的機車走行方向、位移信息。

3 功能體現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)展示

主界面展示站場平面圖,其他窗口界面采用類似Visual C++6.0的界面,上、下、左、右均可浮動、可變大小、可?？?、可關(guān)閉控制窗口。

3.1.1 進路數(shù)據(jù)(基本、復(fù)合、限速)

在進路數(shù)據(jù)展示中將基本進路、復(fù)合進路、限速進路數(shù)據(jù)的細節(jié)呈現(xiàn),以便查閱。各種進路的稱呼均是調(diào)車監(jiān)控系統(tǒng)對進路的描述。這3種進路在調(diào)車監(jiān)控系統(tǒng)中為車載主機和地面主機所用,用于監(jiān)控機車走行的前方進路是否暢通。

1.基本進路:類似聯(lián)鎖系統(tǒng)中所謂的短調(diào)車進路,其特點是只有一對起始、阻擋信號機。

2.復(fù)合進路:類似聯(lián)鎖系統(tǒng)中所謂的長調(diào)車進路,其特點是由多個基本進路即短進路拼接而成,又可以組成多級。

3.限速進路:是基本進路(短進路所包含的)的進路設(shè)備中具備特殊限速道岔相關(guān)進路。

3.1.2 站場設(shè)備信息

只需要將鼠標移動到站場圖上顯示的各個設(shè)備處,就可以看到站場相關(guān)信息(區(qū)段屬性、信號機屬性、道岔屬性、道岔區(qū)段、限速道岔屬性和應(yīng)答器安裝位置),使用非常方便。

3.2 多種聯(lián)鎖碼位的發(fā)送模擬

通常情況下,模擬平臺使用調(diào)車監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)定的內(nèi)部碼位格式作為地面設(shè)備的外部碼位接收數(shù)據(jù)。必要時聯(lián)鎖模擬可以按照真實聯(lián)鎖系統(tǒng)的碼位發(fā)送格式發(fā)送給地面設(shè)備站場碼位信息,如按照鐵科院Ⅱ型聯(lián)鎖、交大微聯(lián)公司聯(lián)鎖、通號公司K5B聯(lián)鎖等等,靈活性比較好。

3.3 聯(lián)鎖設(shè)備的模擬

3.3.1 現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)的模擬

具備展現(xiàn)站場平面示意圖、模擬道岔的定/反位狀態(tài)、模擬區(qū)段的占用/出清狀態(tài)、模擬信號機的開/關(guān)狀態(tài)、模擬區(qū)段的鎖閉/解鎖狀態(tài)等設(shè)備狀態(tài)功能。

3.3.2 現(xiàn)場設(shè)備相關(guān)聯(lián)鎖命令執(zhí)行模擬

實現(xiàn)了道岔的定/反位命令、信號機的開/關(guān)命令、區(qū)段的鎖閉和解鎖命令、進路的開放/取消等設(shè)備命令執(zhí)行的模擬。

3.4 進路的開放和取消

3.4.1 進路開放

點擊始、終端信號機,系統(tǒng)會自動搜索其間的進路,將所有當前可開進路羅列于進路搜索結(jié)果中,由用戶自己選擇所要的進路,進路信息中包含途經(jīng)道岔和區(qū)段,所要排放的進路類型。當然若是能夠直接確定進路線路和類型,系統(tǒng)會直接排放進路。模擬系統(tǒng)會自動搬動道岔,鎖閉區(qū)段,開放信號機。

3.4.2 進路取消

將鼠標移至進路始端信號機處,通過對應(yīng)的右彈菜單,即可點中取消進路選項,來取消進路。若條件滿足,進路會自動取消已開放的進路。

3.5 車列的模擬

3.5.1 車列的顯示

車列分成2種:帶有機車的車列和不帶有機車的車列。

帶有機車的車列表示車列中至少有機車,當然也可有車輛加入,它們且連在一起。含有車輛時,其車輛可以在機車的上行端或下行端或兩端均有。因為有機車,所以此種車列有動力源。而具備機車的車列是以機車車號作為車列的唯一標識。

不帶有機車的車列表示車列中只有車輛,車輛均連在一起。因為沒有機車,所以沒有動力源,但可以在與有動力的機車走行時脫離而具備初始速度,即所謂的遛放作業(yè)展示。

在站場圖形中,帶機車的車列和不帶有機車的車列以不同顏色線段進行區(qū)分,且車列的機車部分進行了突出展示,所以機車在車列線段中的位置一目了然。

車列的線條均畫于區(qū)段上方,而各個區(qū)段的長度值均是按照現(xiàn)場實際長度進行賦值的,線條長度比例均按區(qū)段的實際現(xiàn)場長度和在圖上的長度比例進行伸縮后而畫出,所以區(qū)段相對短但實際線條畫的長時,車列在其上畫得也相對較長;反之則較短,總之是反映實際車列與區(qū)段的關(guān)系。隨著位移的變化,車列的線條也隨著移動,非常直觀地體現(xiàn)出車列的實際走行。如圖3所示,圖中深黑色粗線表示整個車列,其中車列頭部進入ⅡG是機車在進行牽引,可以看到雙劃線的機車標示。(注:圖3中車列以黑色示意,實際程序是以彩色展示。)

3.5.2 車列走行信息展示

圖3 車列在站場圖中的展示

在車列走行過程中,實時顯示車列距離前方信號機距離;顯示針對所占用的區(qū)段,距離最外側(cè)占用區(qū)段最外側(cè)絕緣節(jié)距離;還有顯示機車上的查詢器距離所占用區(qū)段中的應(yīng)答器(通過“▲”標示)距離。同時,當機車判斷經(jīng)過站場布置的應(yīng)答器時,模擬系統(tǒng)會根據(jù)配置的查詢器的屬性來決定是否將已過應(yīng)答器信息發(fā)送給車載系統(tǒng),以模擬實際通過應(yīng)答器傳感器時的動作。與此同時,站場圖上相應(yīng)應(yīng)答器圖標會以紅閃的方式直觀的體現(xiàn)給使用者。

同時,為了地面設(shè)備與車載設(shè)備軟件計算結(jié)果類比,故將地面設(shè)備和車載設(shè)備計算的車列距前方信號機的長度也通過比較的方式復(fù)視在模擬程序中。這樣其中的誤差就真實而直觀的展示出來了。

車列在走行過程中,自動占用、出清區(qū)段,區(qū)段自動按照聯(lián)鎖條件解鎖,信號機自動根據(jù)聯(lián)鎖關(guān)系關(guān)閉。

3.6 車列的操作

1.車列的添加和刪除。

2.車列的走行操控,如車列的分解(摘車)、自動合并(掛車),平面遛放。

3.車列過應(yīng)答器時的自動報點。即車列中的機車通過站場地面應(yīng)答器時,自動將應(yīng)答器信息通知車載系統(tǒng)設(shè)備。

3.6.1 車列的添加

可以在站場任何區(qū)段位置添加車列(如道岔、無岔區(qū)段、股道),通過上述設(shè)備的相應(yīng)操作菜單項“添加車列”,就可以在當前選擇的區(qū)段上布置車列。車列就會按照要求,根據(jù)自身長度、站場區(qū)段長度、距離目標區(qū)段偏移位置,鋪畫于站場中。甚至于,可以將車列放置在站場邊緣區(qū)段的外側(cè),亦同樣可直觀地模擬出車列從場外進入,并軋上站內(nèi)軌道電路的過程。

車列不一定是緊靠目標區(qū)段絕緣節(jié)放置,可以以目標區(qū)段的某個方向的絕緣節(jié)為基準點(如圖4所示,以目標區(qū)段上行絕緣節(jié)為基準),可以把車列的上行起點放置在以此基準點規(guī)定的偏移距離的地方。所以車列在站場圖中的放置是很自由和靈活的。

圖4 車列添加位置示意圖

3.6.2 車列的刪除

通過帶機車車列數(shù)據(jù)列表和不帶機車車列數(shù)據(jù)列表,點選要刪除的車列,即可刪除相關(guān)車列的一切信息,同時站場圖中車列顯示自動消失。

3.7 車列的走行操控

3.7.1 車列的走行模擬操控方式

1.接入LKJ2000監(jiān)控裝置模擬系統(tǒng)軟件,由LKJ2000監(jiān)控裝置模擬系統(tǒng)軟件進行轉(zhuǎn)發(fā)或模擬,提供位移、走行方向和走行速度等信息。通過操控LKJ2000監(jiān)控裝置模擬調(diào)試儀或LKJ2000監(jiān)控裝置模擬軟件,調(diào)整機車走行的方向和速度,接收由LKJ2000監(jiān)控裝置轉(zhuǎn)發(fā)軟件傳來的機車位移及走行方向信息,模擬程序自動調(diào)整機車的走行于區(qū)段的占用和出清。這一操控方式體現(xiàn)在,車列工具條中的控制權(quán)設(shè)置欄——LKJ2000模擬控制。在此種方式下,車、地、聯(lián)鎖模擬軟件所獲知的機車信息均來自于LKJ2000監(jiān)控裝置,數(shù)據(jù)信息源統(tǒng)一。這樣模擬測試更接近于實際,便于再現(xiàn)現(xiàn)場問題。

2.不使用外界提供車列走行的位移和走行方向信息,所需的信息均由模擬車列程序自身提供,用于模擬那些非安裝調(diào)車監(jiān)控設(shè)備的機車車列走行。

3.7.2 車列的分解與合并

車列的合并是自動進行的,當車列前進端有車組(車輛)停留時,當兩者相接時,程序自動將兩者合并成一個車列。車列的分解功能可以模擬車列的摘車、平面溜放、甚至是駝峰溜放。只需要設(shè)置所摘車位于機車的位置,并設(shè)置摘開的車輛數(shù),即可。

摘車可有多種方式:停、減、加。

當以車列停在站場時,可以停方式摘車,摘出的車輛以停車方式停留在原先所在位置。分離開的2個車列位置(車列距離其占用的區(qū)段集合中的最外側(cè)區(qū)段的最外側(cè)絕緣節(jié)的距離)均可從車列列表中看出,可以讓控制系統(tǒng)觀察自身控制效果和精度,以便調(diào)整。

當使用車列平面溜放時,可以減方式摘車。即在溜放進路開放后,將機車速度提起,在車列走行到適當?shù)奈恢?按分解按鈕,而后人工控制機車減速到停車。即可看到分解出的不含機車的車列以分解時的初速度,并以一定的減速度走行在溜放進路中,直至停止。

而駝峰場推峰溜放模擬時,可以加方式摘車,點按分解按鈕,即可看到分解出的車輛以分解時車列的速度為初速度,并以一定的加速度走行在溜放線路中。

4 展望

聯(lián)鎖、車列模擬子系統(tǒng),在整個工程進行中起到了應(yīng)有的作用。在項目準備期,通過模擬實驗平臺可以對將要進行的站場進行整個系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)測試,用于測試硬件設(shè)備和站場數(shù)據(jù);在項目中期,可以隨時模擬現(xiàn)場發(fā)生的現(xiàn)象,便于在實驗室調(diào)試。

當然,聯(lián)鎖、車列模擬子系統(tǒng)可以進一步的擴展,模擬現(xiàn)場設(shè)備的故障現(xiàn)象,如站場數(shù)據(jù)區(qū)段長度測量不準確的再現(xiàn);對于設(shè)備電務(wù)終端存儲的故障回放數(shù)據(jù)進行智能分析再現(xiàn);對于多機車組成一體的車列進行分解連掛,再現(xiàn)現(xiàn)場實際使用方式。

聯(lián)鎖、車列模擬系統(tǒng)可以走得更遠,模擬編組站全站場車列走行,如駝峰場推送遛放、接發(fā)車自動走行模擬等等?？傊?一切都向著智能化、自動化和便利化方向邁進。

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The interlocking and Train Sets simulation subsystem was researched achievement in the engineering process of STP-yhmodelwireless shunting locomotive signaling and monitoring system.Itwas an important component in the laboratory simulation test platform.It's introduced on special function of the simulation subsystem.

Wireless Shunting Locomotive Signaland Monitor System;Engineering;Interlocking;Train Sets;Simulation

*中國鐵道科學研究院通信信號研究所助理研究員,100081北京

2011-01-21

(責任編輯:諸 紅)