黃笑蕊

摘 要：隨著鐵路技術的飛速發(fā)展，鐵路信號系統(tǒng)越來越復雜，設備間和信號間的相關性越來越大，這使得實際中出現(xiàn)的故障呈現(xiàn)復雜化和多樣化。為了更好的發(fā)現(xiàn)和診斷故障，保障鐵路安全、高效運行，因此研究開發(fā)一種新型鐵路信號測試系統(tǒng)是十分必要的。

關鍵詞：鐵路信號；測試系統(tǒng)；安全

鐵路信號系統(tǒng)，通常是由多種機電設備組成的復雜控制系統(tǒng)，對鐵路運行的安全、高效、快捷起著重要作用。為了更好的發(fā)現(xiàn)和診斷故障，保障鐵路安全、高效運行，因此研究開發(fā)一種新型鐵路信號測試系統(tǒng)是十分必要的。信號設備是鐵路運輸?shù)亩浚瑢π熊嚢踩P系很大。它分為信號、聯(lián)鎖設備和閉塞設備三類。為了保證設備質量，鐵路信號設備所命名用的器材和配件，必須符合部頒標準。當變更設備結構時，須經(jīng)鐵道部批準。

1 對各類信號設備安全的共同要求

各種信號均須符合下列各項要求：①除與機車車輛發(fā)生直接相互作用的設備如車輛減速器、限界檢查器等以外，信號設備的任何部門不得侵入現(xiàn)行國標GB146-59規(guī)定的建筑接近限界（包括曲線部分的加寬）。②所有信號設備的安裝，均須符合批準的安裝標準圖和設計圖的要求。③信號設備的聯(lián)鎖關系，必須與批準的聯(lián)鎖圖表一致，并滿足《鐵路技術管理規(guī)程》的要求。④各種基礎或支持物不應有影響強度的裂紋，安裝穩(wěn)固，其傾斜限度不得超過10mm。信號機柱應垂直安裝，其傾斜限度不應超過36mm。⑤各種信號設備的機械部分和電氣特性，都應符合規(guī)定的技術標準。⑥對設有加鎖、加封的信號設備，均應加鎖、加封或裝設計數(shù)器。⑦鐵路信號設備及其電路，應保護在發(fā)生故障時導向安全，以免出現(xiàn)危及行車安全的后果。⑧凡與交流電源引入、架空線（包括架空線電纜接入）及軌道電路等外線連接的信號設備，必須設置外部防護設施（雷電防護、安全地線等）。⑨在交流電力牽引區(qū)段的防護要求：a為了保證人身安全，信號設備外緣距接觸網(wǎng)帶電部分的距離不得少于2m；b距接觸網(wǎng)帶電部分5m范圍內(nèi)的金屬結構如信號機構、梯子、安全柵網(wǎng)以及繼電器箱箱體、轉轍握柄等均須接地。c同一設備接地時，嚴禁既接向牽引軌條或扼流變壓器中點，又接向專用地線。

2 對各類信號設備的具體安全要求

1、對信號（裝置或顯示）的安全要求：①對信號的基本要求是顯示明確，有足夠的顯示距離，當發(fā)生故障時能給出最大限制的顯示，保證行車安全。②信號機（含表示器，下同）的顯示方向，應使接近的列車或車列容易辯認信號顯示，并不致被誤認為鄰線的信號機。 信號機的顯示，均應使其達到最遠。曲線上的信號機，應使接近的列車能盡量不間斷地看到它的顯示。③各種信號機及表示器的顯示距離，在正常情況下應符合下列規(guī)定：a.進站、通過、遮斷、防護信號機，不得少于100m；b.出站、進路、預告、駝峰、駝峰輔助信號機，不得少于400m；c.調車、矮型出站、復示信號機，容許、引導信號機及各種表示器，不得少于200m；在地形、地物影響視線的地方，進站、通過、預告、遮斷、防護信號機的顯示距離，最少不得少于200m。④各種信號機開放后，均應按《鐵路技術管理規(guī)程》規(guī)定的條件，在列車或車列運行的適當時期及時關閉，若恢復定位狀態(tài)。⑤進站、出站、進路、通過和防護信號機的燈光熄滅、顯示不明或顯示不正確時，均應視為停車信號。⑥色燈信號機的機構及燈光配列形式，應符合規(guī)定的標準。以兩個基本燈光組成一種信號顯示時，應在一條垂直線上，并應有一定的間隔。由兩個同色燈光組成的一種信號顯示時，其顏色一致。⑦同一機柱上有幾塊臂板時，各臂板的顯示方向應一致，動作角度互相偏差不得超過5°。在關閉狀態(tài)時，主臂板和通過臂板應水平，上下誤差均不得超過2°角。開放信號時，臂板開放角度為40～70°。

2、對聯(lián)鎖設備的安全要求：為保證站內(nèi)的列車運行、調車作業(yè)安全，站內(nèi)正線、到發(fā)線上的道岔，及聯(lián)鎖區(qū)范圍內(nèi)的道岔，均須與有關信號機聯(lián)鎖。區(qū)間內(nèi)正線上的道岔，也必須與有關信號機或閉塞設備聯(lián)鎖。①各種聯(lián)鎖設備均須滿足下列安全、要求：a.當進路上的道岔開通位置不正確、或敵對信號機未關閉時，防護該進路的信號機不能開放；信號機開放后，該進路上的有關道岔不能扳動，其敵對信號機不能開放。b.正線上的出站信號機未開放時，進站信號機不能開放為通過信號；主體信號機未開放時，其預告信號機不能開放；色燈復示信號機應保證不間斷地檢查主體信號機的開放條件。c.裝有轉換鎖閉器、電動或電空轉轍機的道岔，當?shù)谝贿B接桿處的尖軌與基本軌間有4mm及其以上間隙時，不能鎖閉或開放信號機。②電氣集中聯(lián)鎖設備還應保證下列要求：a.當機車車輛通過道岔時，該道岔不能轉換。b.向有車占用的線路排列列車進路時，有關信號機不能開放。c.能監(jiān)督道岔是否被擠，并能在擠岔的同時，使防護該進路的信號機自動關閉。d.在控制臺上應能監(jiān)督線路和道岔區(qū)段是否占用、進路的開通與鎖閉狀態(tài)，復示有關信號機的顯示等。③電鎖器聯(lián)鎖設備應保證：車站值班員能控制與監(jiān)督接、發(fā)車進路的排列、信號機的開放與關閉等。

3 對閉塞設備的安全要求

①區(qū)間內(nèi)正線上的道岔必須與閉塞設備聯(lián)鎖。當區(qū)間道岔未開通正線時，兩端站不得開放有關信號機。②當列車或后部補機需由區(qū)間返回原發(fā)車站時，自動閉塞或半自動閉塞應設鑰匙路簽。在鑰匙路簽未放入原設備以前，摻有鑰匙路簽的列車或后部補機占用的區(qū)間，不得解除閉塞，出站信號機不得開放。③自動閉塞設備應保證：當閉塞分區(qū)被占用或軌道電路失效時，防護該分區(qū)的信號機自動關閉；當進站及通過信號機紅燈滅燈時，其前一個信號機應自動顯示紅燈；當閉塞設備中任何元件或部件發(fā)生故障時，不得出現(xiàn)信號的升級顯示；在站內(nèi)控制臺上應有相應的區(qū)間情況的表示。

④繼電半自動閉塞設備應滿足下列要求：①出站（或通過）信號機開放的條件是，單線區(qū)間在得到對方站的同意接車信號后，雙線區(qū)間在得到對方站的列車到達信號后。②電鎖器聯(lián)鎖的車站，操縱發(fā)車手柄（或按鈕）后，電氣集中聯(lián)鎖的車站，出站信號機開放后，均不能按正常辦法取消閉塞。③列車從發(fā)車站進入?yún)^(qū)間后，出站信號機應自動關閉，并使雙方站閉塞機處于閉塞狀態(tài)，在列車到達接車站以前不能解除，有關出站信號機，不能開放。

4 基于ARM9的通用鐵路信號測試系統(tǒng)的研究

一種基于ARM9的通用鐵路信號測試系統(tǒng)，用以幫助工作人員發(fā)現(xiàn)和分析診斷故障。整個系統(tǒng)分為兩大部分，即基于單片機的前端采集部分和基于ARM9的主板部分，兩部分之間通過雙口RAM進行雙機通信。前端采集部分選用SST公司的89E58RD單片機做主控制器，主要完成信號采集、數(shù)據(jù)存儲等功能。主板部分采用三星公司ARM9系列的S3C2440A處理器作為核心處理器，并采用Linux操作系統(tǒng)，實現(xiàn)對雙口RAM數(shù)據(jù)讀取、處理、顯示、存儲、傳輸和前端采集路數(shù)控制及存儲數(shù)據(jù)二次處理分析等功能。系統(tǒng)設計實現(xiàn)了對通用鐵路信號量的多路采集、處理顯示、帶時間信息的大容量數(shù)據(jù)存儲、組成柔性多點測試網(wǎng)絡和對存儲數(shù)據(jù)簡單二次分析處理等功能。本文在對系統(tǒng)采集量、功能要求、關鍵技術進行了分析基礎上，給出了系統(tǒng)總體設計方案。對于基于單片機的前端采集部分，設計了采集板硬件電路，并給出了相應信號采集和存儲等軟件程序。對于ARM9主板部分，設計了主板硬件電路，在此基礎上建立軟件開發(fā)環(huán)境，移植Bootloader和Linux操作系統(tǒng)，然后設計了雙口RAM驅動程序和相應應用程序，并進行基于QT的用戶圖形界面設計。

本文實現(xiàn)了對兩路牽引電流的測試、存儲和對存儲數(shù)據(jù)的片上二次處理分析，滿足基本功能要求，證實了系統(tǒng)可行性。為了完善系統(tǒng)對測試信號的分析能力，本文又采用了基于最小二乘法的曲線擬合對系統(tǒng)存儲的帶時間信息的測試數(shù)據(jù)進行了后期處理分析，得出了測試信號的基本規(guī)律，完善了系統(tǒng)功能。最后對本文所研究內(nèi)容進行了總結并指出系統(tǒng)的不足和改進方法。