易翠英，童川

（四川鐵道職業(yè)學(xué)院，四川 成都 610097）

1 選題的意義

城軌信號(hào)機(jī)是城市軌道交通系統(tǒng)中非常重要的設(shè)備，用來(lái)指示城軌列車運(yùn)行，保障行車安全。雖然在正常運(yùn)行時(shí)城軌信號(hào)機(jī)處于滅燈的狀態(tài)，但是，在降級(jí)模式和車輛段運(yùn)行時(shí)，信號(hào)機(jī)還是處于點(diǎn)燈狀態(tài)。對(duì)于信號(hào)專業(yè)的學(xué)生而言，熟練掌握城軌信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈電路檢修和維護(hù)的技能還是非常有必要的。但是，學(xué)校既有的點(diǎn)燈電路與6502 綁定，影響大、安全隱患大、故障設(shè)置和修復(fù)都非常困難，而且與城軌信號(hào)機(jī)的顯示也有差異。因此，在調(diào)研當(dāng)前城市軌道交通信號(hào)顯示的情況下，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電接口電路結(jié)合，通過(guò)I/O 控制器設(shè)置故障，開(kāi)發(fā)一套貼近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的城軌信號(hào)機(jī)模擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，有利于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)點(diǎn)燈電路繼電器動(dòng)作規(guī)律的掌握、城軌信號(hào)機(jī)燈光顯示含義的理解以及點(diǎn)燈電路斷線故障查找和處理能力的培養(yǎng)等，為《城軌信號(hào)基礎(chǔ)課程》《城軌聯(lián)鎖》等課程的學(xué)習(xí)提供設(shè)備支撐，為實(shí)踐教學(xué)提供有利條件。

2 硬件結(jié)構(gòu)

城軌信號(hào)機(jī)模擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1 所示。系統(tǒng)包括控顯機(jī)、I/O 控制器、城軌信號(hào)機(jī)繼電器接口電路、LED 信號(hào)機(jī)、24V 直流模塊和220V 交流電源。

圖1 城軌信號(hào)機(jī)模擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

（1）控顯機(jī)通過(guò)RS232 接線與I/O 控制器之間進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，并通過(guò)軟件仿真實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能，如圖1 所示。通過(guò)顯示器為實(shí)訓(xùn)學(xué)生提供操作控制和實(shí)時(shí)顯示的人機(jī)交互界面，可以完成站場(chǎng)圖形的顯示、電路圖的顯示和縮放、信號(hào)開(kāi)放的操作、點(diǎn)燈電路斷線故障的設(shè)置和恢復(fù)等功能。

（2）I/O 控制器采用DAM3200 驅(qū)動(dòng)模塊和DAM3208D 采集模塊。通過(guò)DAM3200 驅(qū)動(dòng)模塊接收控顯機(jī)下發(fā)的命令，控制點(diǎn)燈電路中各接點(diǎn)斷開(kāi)或閉合，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路斷線故障的設(shè)置和恢復(fù)。通過(guò)DAM3208D 采集模塊可以采集各繼電器的狀態(tài)信息并送給控顯機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)也將信息存儲(chǔ)作為聯(lián)鎖運(yùn)算的依據(jù)。

（3）圖2 為部分城軌信號(hào)機(jī)繼電器接口電路。該電路由燈絲繼電器DJ、二燈絲繼電器2DJ、列車信號(hào)繼電器LXJ、引導(dǎo)信號(hào)繼電器YXJ、正線信號(hào)繼電器ZXJ、點(diǎn)燈繼電器DDJ 構(gòu)成。DDJ 接收到DAM3200 驅(qū)動(dòng)命令后勵(lì)磁吸起，控制室外信號(hào)機(jī)滅燈，當(dāng)DDJ 接到命令斷開(kāi)勵(lì)磁電路DDJ 落下，接通室外點(diǎn)燈電路DJ 吸起，室外信號(hào)機(jī)點(diǎn)亮紅燈；排列正線接車進(jìn)路后，LXJ 和ZXJ 接收到DAM3200 驅(qū)動(dòng)命令后勵(lì)磁吸起，接通點(diǎn)燈電路DJ吸起，信號(hào)機(jī)顯示綠色燈光；排列側(cè)線接車進(jìn)路后，LXJ 接收到DAM3200 驅(qū)動(dòng)命令后勵(lì)磁吸起，接通點(diǎn)燈電路DJ 吸起，信號(hào)機(jī)顯示黃色燈光；排列引導(dǎo)接車進(jìn)路后，YXJ 接收到DAM3200 驅(qū)動(dòng)命令后勵(lì)磁吸起，接通點(diǎn)燈電路2DJ 吸起，信號(hào)機(jī)顯示紅+黃燈光。在點(diǎn)燈電路上設(shè)置了57 個(gè)故障點(diǎn)，每個(gè)故障點(diǎn)與DAM3200 的接點(diǎn)一一連接，通過(guò)DAM3200 控制這些接點(diǎn)的閉合和斷開(kāi)，從而控制實(shí)際點(diǎn)燈電路的閉合和斷開(kāi)，方便進(jìn)行電路斷線故障的設(shè)置和恢復(fù)。

圖2 部分城軌信號(hào)機(jī)繼電器接口電路

（4）信號(hào)機(jī)采用三顯示LED 信號(hào)機(jī)，從上到下的燈位分別是黃、綠、紅。

（5）需要兩種電源，一種是220V 交流電源，作為信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈、I/O 控制器工作以及計(jì)算機(jī)工作電源；另一種是24V 直流電源，作為繼電器的動(dòng)作電源，通過(guò)24V 直流模塊，可以將220V 交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)?4V 直流電源。

3 軟件結(jié)構(gòu)

根據(jù)教學(xué)需求以及實(shí)訓(xùn)學(xué)生的訓(xùn)練習(xí)慣，將實(shí)訓(xùn)軟件系統(tǒng)劃分為四個(gè)模塊，分別是電路圖模塊（顯示和縮放）、站場(chǎng)模塊、故障設(shè)置模塊及通信模塊。模塊劃分如圖3 所示。

圖3 軟件系統(tǒng)模塊劃分

圖4 電路圖

（1）在電路圖模塊上，可以實(shí)現(xiàn)電路圖顯示和縮放功能。當(dāng)系統(tǒng)與I/O 控制器建立通信后，根據(jù)采集模塊采集各繼電器的狀態(tài)信息，顯示由各繼電器接點(diǎn)溝通的點(diǎn)燈電路圖，比如，采集到DJ 是勵(lì)磁狀態(tài)，電路圖上的DJ 繼電器圖形符號(hào)也會(huì)隨之變?yōu)閯?lì)磁狀態(tài)，也就是說(shuō)，整張電路圖會(huì)隨著繼電器的狀態(tài)（吸起或落下）溝通不同的電路走向。并且在電路上的不同位置會(huì)顯示1-57 個(gè)斷線故障點(diǎn)，每個(gè)故障點(diǎn)與室外控制器的接點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，控制器的接點(diǎn)常態(tài)為閉合，也就是說(shuō)，常態(tài)下電路上的各故障點(diǎn)都是接通的。為了看圖方便，通過(guò)鼠標(biāo)滾動(dòng)可以進(jìn)行電路圖像的放大和縮小。

（2）在故障設(shè)置模塊上，可以實(shí)現(xiàn)故障設(shè)置、修復(fù)以及評(píng)分功能。在進(jìn)行故障設(shè)置時(shí)，操作人員需要點(diǎn)擊點(diǎn)燈電路圖上的各個(gè)故障點(diǎn)，系統(tǒng)會(huì)依次記錄下所有的故障點(diǎn)并進(jìn)行排序處理，保證一次只會(huì)出現(xiàn)一個(gè)故障點(diǎn)，如圖5 所示。

圖5 設(shè)置故障點(diǎn)

在進(jìn)行故障修復(fù)時(shí)，操作人員點(diǎn)擊點(diǎn)燈電路圖上的故障點(diǎn)，然后確認(rèn)即可，如圖6 所示。查找訓(xùn)練時(shí)，不管前一個(gè)故障點(diǎn)是否正確修復(fù)，系統(tǒng)都會(huì)修復(fù)前一個(gè)故障點(diǎn)，然后再出現(xiàn)下一個(gè)故障點(diǎn)，直到所有的故障點(diǎn)全部出現(xiàn)。一旦設(shè)置為故障點(diǎn)，與之連接的控制器的接點(diǎn)變?yōu)閿嚅_(kāi)，對(duì)應(yīng)的繼電器接口電路也斷開(kāi)，DJ 或2DJ 兩端沒(méi)有電流經(jīng)過(guò)，DJ 或2DJ 落下，電路故障。反之，進(jìn)行故障修復(fù)時(shí)，是將對(duì)應(yīng)控制器的接點(diǎn)變?yōu)殚]合。為了成績(jī)統(tǒng)計(jì)方便，在設(shè)置故障點(diǎn)時(shí)，需要設(shè)定故障查找時(shí)間，以及單個(gè)故障點(diǎn)的分?jǐn)?shù)。一旦設(shè)定時(shí)間結(jié)束或者操作人員選擇結(jié)束任務(wù)后，成績(jī)統(tǒng)計(jì)的界面就會(huì)出現(xiàn)，可以查看分?jǐn)?shù)、時(shí)間、漏查或錯(cuò)查的地方。

圖6 修復(fù)故障點(diǎn)

（3）在站場(chǎng)模塊上可以實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)顯示、操作命令的接收和處理。站場(chǎng)圖上的信號(hào)機(jī),會(huì)根據(jù)采集的繼電器的狀態(tài)信息，顯示不同的燈光，如表1。

表1

在站場(chǎng)圖上可以進(jìn)行進(jìn)路辦理、點(diǎn)燈操作、取消操作等，如圖7 所示。在站場(chǎng)圖上收到命令后，系統(tǒng)首先對(duì)命令進(jìn)行判斷處理，然后再輸出命令到控制器控制不同接點(diǎn)閉合或者斷開(kāi)。如辦理進(jìn)路，首先要判斷是正線接車還是側(cè)線接車，如果是正線接車進(jìn)路，LXJ 和ZXJ為1，此時(shí)，下發(fā)命令到控制器，控制LXJ 和ZXJ 勵(lì)磁電路上的接點(diǎn)閉合，室外的LXJ 和ZXJ 會(huì)勵(lì)磁。同時(shí)，系統(tǒng)不斷地檢查DJ 的狀態(tài)，如果DJ 因電路故障落下，系統(tǒng)將不再驅(qū)動(dòng)LXJ 和ZXJ，此時(shí)，下發(fā)命令到控制器，控制LXJ 和ZXJ 勵(lì)磁電路上的接點(diǎn)斷開(kāi)，室外的LXJ 和ZXJ 會(huì)失磁落下。

圖7 站場(chǎng)命令下達(dá)

（4）在通信模塊上系統(tǒng)通過(guò)RS232 接口與I/O 控制器連接。通過(guò)采集模塊可以采集各繼電器的狀態(tài)信息，采集信息為1 判斷繼電器為吸起狀態(tài)，采集信息為0 判斷繼電器為落下?tīng)顟B(tài)。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)命令處理后，通過(guò)控制模塊控制電路中的接點(diǎn)接通或閉合。同時(shí)，命令是否成功發(fā)送到控制模塊，也會(huì)在界面上提醒，這樣保證發(fā)送信息的準(zhǔn)備性。

4 結(jié)語(yǔ)

本文開(kāi)發(fā)了一套城軌信號(hào)機(jī)模擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，重點(diǎn)對(duì)其硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行了闡述。在實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)上通過(guò)控制器設(shè)置故障，不僅實(shí)現(xiàn)故障設(shè)置鼠標(biāo)化，而且也降低了設(shè)備的磨耗，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。通過(guò)繼電器接點(diǎn)吸起落下溝通不同的電路，讓復(fù)雜的電路原理清晰化。通過(guò)評(píng)分和時(shí)間管理，使得成績(jī)考核自動(dòng)化，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，最終通過(guò)不斷的訓(xùn)練增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力。