黃 俊

（湖南鐵道職業(yè)技術學院 株洲 412001）

1 引言

現(xiàn)有電力機車自動過分相裝置一般采用RFID射頻識別信息與GPS定位相配合判斷分相絕緣區(qū)的位置，再根據機車的速度計算出操控機車運行電流及主斷路器分合的時間；控制機車的電子屏柜相應設備動作，以控制機車主斷路器分合，同時控制對應的運行電流。由于GPS定位在線路運行中，常出現(xiàn)信號不穩(wěn)定、定位不可靠等問題，目前只是擺設，只能靠RFID射頻識別信息，一但射頻識別信息出錯，該系統(tǒng)就不能正常工作。

本設計根據機車實際情況，采用監(jiān)控系統(tǒng)為主，RFID射頻和GPS為輔的方案設計：由于機車上的監(jiān)控系統(tǒng)成熟穩(wěn)定，能準確提供公里標、車速、車站號、線路號、支線號等數(shù)據，所以利用監(jiān)控系統(tǒng)進行分相位置定位，精確定位誤差在10m左右，再利用現(xiàn)有RFID射頻識別與GPS信息做為輔助定位手段進行多重定位技術，提高了準確性和可靠性。

2 系統(tǒng)工作原理

該裝置基于車載監(jiān)控系統(tǒng)和RFID（無線識別系統(tǒng)）的車載自動過分相裝置。機車位置識別以車載監(jiān)控為主，RFID為用于備份和故障診斷，以保證自動過分相的安全可靠性。在每個相點無電區(qū)前安裝兩個定位卡，設置一個監(jiān)控定位點，在無電區(qū)后設置一個合主斷卡，如圖1所示。

當機車運行到接近無電區(qū)前時，主機根據車載監(jiān)控數(shù)據定位依次向機車發(fā)出降電流和分主斷信號。當機車越過分相區(qū)后，主機根據車載監(jiān)控數(shù)據與檢測到的接觸網電壓信號或合主斷卡信息向機車發(fā)出合主斷及升流信號。

車載監(jiān)控定位識別機車運行線路、方向及距離前方相點的距離，確定機車位置與分相點位置，RFID閱讀器與射頻卡配合起到輔助監(jiān)督和備份的作用，雙識別手段更有效地提高了系統(tǒng)的可靠性。

1）車載監(jiān)控正常，RFID故障

當?shù)竭_車載監(jiān)控805m處時，開始車載監(jiān)控分主斷計程，按照車載監(jiān)控定位信息、車速計算位置，進行降流，分主斷。

2）車載監(jiān)控定位和RFID識別系統(tǒng)均正常

當?shù)竭_車載監(jiān)控805m處時，開始車載監(jiān)控分主斷計程；到達275m主機根據車速計算出分主斷位置后，先降流至“0”位，控制機車分主斷。當讀車載監(jiān)控出現(xiàn)錯誤時，以RFID識別系統(tǒng)定位，當識別到1#卡后，按1#卡位進行575m分主斷計程；識別到2#卡后，以2#卡位進行275m分主斷計程。主機根據車速計算出分主斷位置后，先降流至“0”位，控制機車分主斷。

3）當機車越過無電區(qū)后，當過無電區(qū)計程100m后或者識別到5#（6#）卡、檢測到網壓信號由無到有變化，設備就發(fā)合主斷信號給機車合主斷回路，保證機車合主斷的可靠性。

有網壓信號變化后，設備發(fā)合主斷信號給機車。機車預備信號完成，零位離零，等劈相機機1、2啟后，主機控制機車逐級升流至斷主斷前的級位。

3 裝置硬件設計

系統(tǒng)硬件框圖如圖2。

圖2 系統(tǒng)硬件框圖

其硬件位置圖如圖3所示。

圖3 硬件位置圖

3.1 車載監(jiān)控裝置

機車上監(jiān)控系統(tǒng)，主機通過RS485通信可實時讀出機車當前位置，精度高，再與主機中的數(shù)據表比較，可以預先準確知道分相點在前方的位置，當機車到過分相點相應位置時，控制自動過分相動作。

3.2 車頂定位識別器（RFID射頻閱讀器）

RFID射頻閱讀器作為自動過分相裝置的輔助定位器件，由兩部分組成：識別器（S1566/S156640，車載），射頻卡（S1456，分相點前承力索上吊掛），其工作原理如圖4所示。

圖4 RFID硬件組成示意圖

4 機柜的設計實現(xiàn)

4.1 主機與顯示器

主機外觀及尺寸如圖5所示；顯示器外觀及尺寸如圖6所示。

圖5 主機外觀及尺寸圖

4.2 車頂定位識別裝置

外觀及尺寸如圖7所示：與原裝置完全互換。

圖6 顯示器外觀及尺寸圖

圖7 車頂定位識別外觀及尺寸圖

5 系統(tǒng)的軟件設計

自動過分相裝置系統(tǒng)的軟件設計分為兩大部分：斷電過程控制和斷電恢復過程控制。

自動過分相裝置在開機時對裝置的主要通道進行自檢，在裝置的運行過程中，定期對這些通道進行檢查，其中包括4路地感器信號輸入通道、3路控制狀態(tài)信號輸入通道和1路速度信號輸入通道。對發(fā)現(xiàn)的問題做相應的標記，當裝置已不能完成過分相的控制過程時，封鎖裝置的執(zhí)行通道，并點亮相應的信號燈。

圖8 斷電過程軟件設計流程圖

為了保證機車安全可靠的通過分相點，裝置加入了冗余信號。信號1與信號2互為冗余；信號3與信號4互為冗余；信號5、6、7與信號8互為冗余。

圖9 斷電后恢復過程軟件設計流程圖

6 結語

經過以上設計的過分相裝置，地面的地傳感器與地面控制自動過分相兼容技術在高坡區(qū)段可以大幅減小機車沖動，防止斷鉤事故的發(fā)生，提高列車的安全運行條件，由于中性段連續(xù)供電，可以防止機車掉入無電區(qū)，經過在肅寧北與黃驊港區(qū)間段一年多的運行，安全可靠，達到設計要求。

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