车站计算机联锁工程设计(哈尔滨).doc
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1、 题 目: 专 业: 学 号: 姓 名: 指导教师: 学习中心: XXXX大 学 XXXXX 学 院2015年4月15日XXXXXXXXXXXX 学院毕业设计(论文) 第V页院系 XXXXXX 专 业 自动化(铁路信号) 年级 自动化(铁路信号) 学 号 姓 名 学习中心 指导教师 题目 车站计算机联锁工程设计 指导教师评 语 是否同意答辩 过程分(满分20) 指导教师 (签章) 评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩组组长 (签章) 年 月 日 毕 业 论 文 任 务 书班 级 自动化(铁路信号)2015-9班(专本) 学生姓名 学 号 发题日期:2015年 3月 9日 完成日期
2、:2015 年 4 月 15日题 目 车站计算机联锁工程设计 题目类型: 工程设计 技术专业研究 理论研讨 软硬件产品开发一、 设计任务及要求计算机联锁目前还在我国广泛使用,在计算机联锁系统开通使用之前必须进行工程设计以保证系统的最终施工。本毕业设计以假设哈尔滨站场作为背景,结合国产的ADX型计算机联锁系统进行工程设计,以保证施工的进行。毕业设计的具体要求: 1. 根据哈尔滨站联锁站场,设置联锁表,根据具体的计算机联锁系统,排列组合架,并排列各继电器在组合架上位置。 2. 完成联锁系统与继电器的接口电路,画出配线图表。 3. 结合具体联锁站场,画出信号、调车、区段相应硬件控制和表示电路。 二、
3、 应完成的硬件或软件实验 完成的图册包括的图纸有:车站信号平面图、联锁表、组合架、机柜布置、电源屏、电源配线、组合柜零层配线、插座接线图、调车信号机点灯电路图及配线、进站信号机点灯电路图及配线、出站兼调车信号机点灯电路图及配线、PLC采集配线、PLC驱动配线等。 三、 应交出的设计文件及实物(包括设计论文、程序清单或磁盘、实验装置或产品等) 1. 设计论文。 2. 光盘(包括毕业论文、针对哈尔滨站站场设计的图纸及其相关说明)。 四、 指导教师提供的设计资料 1. 具体联锁站场设计图。 2. 计算机联锁设计方面相关资料。 3. 计算机联锁系统具体结构原理图。 五、 要求学生搜集的技术资料(指出搜
4、集资料的技术领域) 1. 计算机联锁方面相关资料。 2. 继电联锁工程设计方面相关资料。 六、 设计进度安排第一部分 熟悉继电联锁工程设计过程及设计方法及 细节 (5周)第二部分 对哈尔滨站站场进行施工设计 (9周)第三部分 撰写毕业论文并准备答辩材料 (2周) 评阅及答辩 指导教师: 年 月 日学院审查意见:审 批 人: 年 月 日诚信承诺一、 本论文是本人独立完成;二、 本论文没有任何抄袭行为;三、 若有不实,一经查出,请答辩委员会取消本人答辩资格。承诺人: 2015年4月15日摘 要铁路信号是铁路运营的耳目,它的主要功能是保证行车安全。联锁是铁路信号保证行车安全的重要技术措施,指的是信号
5、设备与相关因素的制约关系。铁路方面的计算机联锁是指,利用计算机对车站作业人员的操作命令及现场表示的信息进行逻辑运算,从而实现对信号机及道岔等进行集中控制,使其达到相互制约的车站联锁设备,即计算机集中联锁。车站信号计算机联锁控制系统,是实现铁路车站“运行指挥,安全防护”功能的控制系统,是计算机控制技术以及可靠性、安全性理论在铁路信号系统综合应用的产物,经过30多年的研究与发展,已经成为车站信号控制系统的主流。为了保证计算机联锁系统的正常运行,以及车站的正常开通,必须进行工程设计。本文在学习了车站信号控制及计算机联锁的基础上,以假设的哈尔滨站作为背景,结合铁科院的TYJL-ADX型计算机联锁系统进
6、行计算机联锁工程设计,以保证工程的可靠性。该系统采用双机热备冗余设计,在安全性、可靠性、经济性方面更具有较强竞争力。 该设计的主要工具为AUTOCAD制图工具,具体完成的内容包括:首先假定哈尔滨站场,设置车站信号平面图;其次,在车站信号平面图的基础上,设置联锁表;再结合具体的计算机联锁系统,排列组合架,并排列各设备在组合架上位置;分配参与联锁的设备在机柜中的布置,包括电源屏的布置;最后完成计算机与继电器的接口电路,画出配线图表,其中配线包括电源到各个机柜配线,各机柜零层配线,继电器到分线盘的配线;并画出了信号、调车、区段相应硬件控制和表示电路。关键词:铁路信号;计算机联锁;设计与施工 ;制图X
7、XXXXXXX学院毕业设计(论文)目 录摘 要V第1章 绪论11.1 铁路信号与车站联锁控制系统11.1.1 联锁系统的发展11.2 计算机联锁设备在国内外的发展21.3 本设计的主要内容和研究方法2第2章 车站计算机联锁原理及系统组成42.1 车站计算机联锁的原理42.2 计算机联锁的层次结构42.3 TYJL-ADX计算机联锁的硬件结构和软件结构52.3.1 硬件结构52.3.2 软件结构7第3章 车站信号平面图及联锁表的设计93.1 工程设计概述93.2 哈尔滨站信号平面图概况93.2.1 信号机的设置93.2.2 道岔113.2.3 轨道电路113.3 联锁表的设计113.3.1 联锁
8、表的设计113.3.2 哈尔滨站联锁表的设计13第4章 计算机联锁机柜的设计154.1 组合架的排列154.1.1 组合排列表的编制154.1.2 哈尔滨站组合排列表164.2机柜中设备的布局184.2.1 电源的分类184.2.2 电源屏的布局204.2.3 X机柜中的设备布局214.2.4 D柜的设备布局234.2.5 Q柜的设备布置244.3电源的配线254.3.1 电源配线图25第5章 继电器与联锁系统之间的配线图285.1 采集和驱动285.2 继电器与联锁系统之间的配线图285.2.1 PLC工作原理285.2.2 继电器的工作原理295.2.3 继电器与PLC的配线305.2.4
9、 继电器与分线盘34第6章 联锁中有关的控制和表示电路356.1 轨道电路356.2 信号点灯控制电路366.3 道岔控制表示电路406.3.1 道岔表示电路406.3.2 道岔启动电路40结 论43致 谢44参考文献45附 录46XXXX XXXX学院毕业设计(论文) 第45页第1章 绪论1.1 铁路信号与车站联锁控制系统铁路运输系统是一个由机车车辆、铁道线路、桥梁隧道和站场等基础设备组成的庞大系统,在这个系统中必须设有指挥列车运行的铁路信号系统来保证列车按照行车计划安全高效地运行。防止列车冲突的传统做法是将铁路划分成若干段,把在车站之间的各段线路称作区间或闭锁分区,在区间的两端设置信号机对
10、区间进行防护;把车站内列车或调车车列由一点运行到另一点的全部行程称作进路,同样在进路两端设置信号机予以防护。在开放信号前要检查进路是否空闲,进路中的道岔位置是否正确,以及该进路是否与其他进路发生冲突等等。只有在防止会导致机车车辆相互冲突的进路已锁闭、列车或调车车列经过的所有道岔均在与进路开通方向相符合的位置、信号机的显示与所建立的进路相符合都满足的情况下,信号才能开放,允许列车驶入。为了保证行车安全,信号、道岔、进路之间必须保持一定的制约关系和操作顺序,这种制约关系和操作顺序就叫做联锁,车站信号系统被称为车站联锁控制系统。联锁设备分为正线车站联锁设备和车辆段联锁设备。联锁设备早期为机械联锁,后
11、来发展成为继电器集中联锁。随着计算机、通信、控制技术的快速发展,计算机联锁已经成为当前铁路信号联锁的主流设备。1.1.1 联锁系统的发展从1825年第一条铁路在英国诞生以来,安全与效率就成为铁路运输所面临的主要问题。为了在保证运输安全的前提下提高运输效率,出现了专用的铁路信号,并以简单的机械式车站联锁控制设备诞生。1927年基于布线逻辑的继电联锁控制系统问世。与机械联锁不同的是,继电器联锁的联锁逻辑由继电电路实现,道岔和信号机不再由操纵杆控制,完全由继电联锁控制系统自动完成道岔和信号机的安全控制。我国铁路的6502继电联锁控制系统由重力式安全型继电器构成控制电路。该系统很好的实现了安全联锁功能
12、,并且在故障状态下能够保证控制系统的安全性。直到今天,继电联锁在我国的铁路系统中仍占据重要地位。20世纪80年代,随着计算机(Computer)、通信(Communication)、控制(Control)三大技术快速发展,人们开始尝试采用电子器件取代继电器来构成铁路信号电子联锁控制系统,从此掀开了计算机联锁控制系统研究与应用的新篇章。到上世90年代,世界上多个国家已开始大面积推广使用计算机联锁控制系统。计算机联锁控制系统的应用也标志着铁路信号自动控制进入了一个全新的发展阶段。1.2 计算机联锁设备在国内外的发展计算机联锁首先于1978年在瑞典哥德堡投入运用, 20世纪80年代后,美、日、英、法
13、、德国等国进入试验阶段或投入使用,在系统设计上各有不同的方案。我国第一套计算机联锁设备于1984年在南京梅山铁矿地下运输线正式开通。1989年,铁科研通号所研制的计算机联锁系统首先在郑州北编组站峰尾开通,这是计算机联锁系统应用于国家铁路的开始。而后,铁科研通号所于1993年在哈局平房站安装计算机联锁,通号总公司于1994年在浦口交通站安装计算机联锁。至此,我国铁路开始在铁路干线采用计算机联锁系统。1998年,铁道部加强了计算机联锁的上道管理,以确保计算机联锁系统的积极、稳妥、健康发展。目前,在引进美国、法国、德国、日本等国的计算机联锁系统的基础上,我国研制出了多套适合我国铁路和城市轨道交通的计
14、算机联锁系统。以铁科研通号所的TYJL型、通号总公司DS6型、北京交通大学JD型、卡斯科公司的CIS系列等单位为代表的生产厂家相继通过铁道部的技术鉴定,有的已经达到了国际先进水平。因此,继续加大在计算机联锁系统领域的研究,致力于设备国产化和保持核心竞争力是目前我国计算机联锁系统的主要发展方向。目前国内已经有大量车站装配了计算机机联锁系统。其中主要采用由通用的工业控制计算机组成的双机热备系统,少部分采用了由国外专用机组成的双机或多机冗余系统。随着实践经验的积累,系统的性能也会不断的提高。总之,铁路信号计算机联锁控制系统将向着低成本、高效率、高安全、高可靠及信息化、智能化、网络化和综合自动化的方向
15、快速发展。1.3 本设计的主要内容和研究方法目前,在我国铁路众的车站中,采用先进的计算机联锁设备的还不足一半,在今后的引进、改造中,有极为广阔的发展前景。此外,我国铁路建设仍在大量进行,特别是高速铁路和客运专线将继续快速发展,这就为计算机联锁设备提供了巨大的市场需求空间,同时也提出了更高的技术要求。因此研制更加先进的计算机联锁系统具有十分重要的意义。而该课题就是基于计算机联锁系统,对计算机工程设计进行探讨研究,以保证计算机联锁系统的正常运行。本文主要是基于哈尔滨站的计算机联锁工程设计,旨在以ADX型计算机联锁系统为依托,介绍计算机联锁工程设计。设计研究的主要内容包括:哈尔滨站车站平面图的设计;
16、车站信号联锁表的编制;计算机联锁系统机柜布局,包括组合排列表的排列和机柜的布局设计;从继电器到计算机系统的接口电路和连接方式的设计,包括电源的配线、继电器与采集接口的配线和至分线盘的配线。该设计是从具体站场车站平面布置着手,通过车站信号平面布置图,设计出该车站的联锁表、组合排列表、电源配线图、采集接口的配线、继电器到分线盘的配线、以及相关的控制表示电路图的绘制。该设计最后使用AUTOCAD软件制图完成。全文共分为六章:第1章为绪论,主要介绍联锁及计算机联锁的概念和国内外发展情况。第2章为车站计算机联锁的原理、及其相关技术,主要介绍TYJL-ADX型计算机联锁的原理和系统组成,以及系统中需要控制
17、的各部分的原理。第3章为车站信号平面布置图及联锁表的设计。第4章为计算机联锁机柜的设计,其中有继电器在组合架中的排列情况,机柜的设计原则及布置。第5章中详细介绍了继电器到分线盘之间各接口的配线原理及结果。第6章为相应硬件控制和表示电路,列出了信号、调车、区段对应的控制和表示电路,详细介绍了各电路的工作原理和工作过程。最后为结论,对本文进行的总结和展望。第2章 车站计算机联锁原理及系统组成2.1 车站计算机联锁的原理本章的主要介绍计算机联锁控制系统的原理,介绍有关计算机联锁的层次结构、硬件组成和软件功能。2.2 计算机联锁的层次结构计算机联锁控制系统是实现以进路控制为主要内容的联锁功能控制系统,
18、它主要以色灯信号机、动力转辙机和轨道电路作为三大室外设备,并以电子设备实现联锁功能,对轨道区段状态、信号状态和道岔状态进行监测,并对信号机和道岔实施控制的系统。计算机联锁控制系统的层次结构如图2-1所示。操作表示设备微机联锁机构输入输出轨道电路 道岔 信号机图2-1 计算机联锁控制系统的层次结构1.人机交互层。通过操作与微机联锁机构进行信息的输入和输出操作,来反映设备的工作状态和行车作业情况,该层位于车站运转室内。2.联锁层。微机联锁机构是系统的核心,它不仅要接收来自人机会话层的操作信息,还要接收来自监控层的反映信号机、动力转辙机和轨道电路状态的信息,并根据这些信息进行运算,产生信号控制命令和
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