兰成线14号站上行咽喉计算机联锁工程设计毕业论文.docx

兰成线14号站上行咽喉计算机联锁工程设计毕业论文.docx

《兰成线14号站上行咽喉计算机联锁工程设计毕业论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《兰成线14号站上行咽喉计算机联锁工程设计毕业论文.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

兰成线14号站上行咽喉计算机联锁工程设计毕业论文

摘要

计算机联锁是采用是现代计算机技术取代继电电路实现的一种新型车站信号联锁设备，同继电设备相比不仅性能价格比高、功能强，而且具有更高的可靠性和安全性，符合“故障—安全”的原则，实现联锁的基本功能。

计算机联锁可以完成列车进路建立、锁闭、解锁、道岔控制、信号机控制、轨道电路和信号设备状态的监督，实现铁路系统特殊的联锁功能，确保列车进路正确和列车运行的安全。

本设计选用的站场为一个虚拟的14号车站上行咽喉计算机联锁工程设计，内容包括：

信号平面布置图，该图能正确反映计算机联锁系统室外主要设备的布置情况，主要完成道岔、警冲标、信号机坐标的计算并确定其位置；双线轨道电路图，站内采用25Hz轨道电路，完成轨道电路的极性配置、扼流变压器的设置以及送受电端的布置；联锁表，包括基本进路的选择、敌对信号的确定、轨道区段侵限检查等；电缆径路和电缆网络图，根据公式计算电缆长度，选择电缆径路以及计算所需芯线数；系统结构图，可以了解所采用的的系统硬件构成以及其工作原理；室内布置图，即室内各种设备的布置情况；组合类型表和组合排列表可以看出各种组合所包括的继电器名称和类型以及各种组合在组合架上的排列。

关键词：

计算机联锁；轨道电路；信号机；联锁表

Abstract

Computerinterlockingsystemisusedthemoderncomputertechnologyreplacingrelaycircuitimplementationofanewstationsignalinterlockingequipment,comparedwithrelayequipmentPerformance/Costisnotonlyhigh,thefunctionisstrong,andhashigherreliabilityandsafety,complywiththeprincipleof"fail-safe".Thebasicfunctionoftheinterlockingistocreate,lock,release,switchcontrol,signalcontrolthecompletionofthetrainroute,tocompletethesupervisionofthestateoftrackcircuitsandsignalingequipment,andusespecialinterlockingrailsystemtoensurethecorrectofthetrainrouteandthesafetyofthetrainoperation.

ThedesignselectedforupthroatofstationNo.14computerinterlockingengineering,thedesignelementsincludes:

Thesignallayoutmap,whichaccuratelyreflectthesettingcircsofthemainoutdoorfacilities,themaintasktocompletetheswitch,foulingpostandthecalculationthecoordinatesofthesignalandtheirlocations.Doublerailtrackcircuitmap,thestationuses25Hztrackcircuit,tocompletethetrackcircuitpolarityconfigurationsettings,impedancetransformerandthearrangementoftheendofsendingorreceivingpowerconsole.Diskmap,includingthecelltypesofselectionandthearrangementofthevariousbuttons.Cablepathwaysandcablenetwork,accordingtoformulatocalculatethelengthofcables,selectcablepathwaysandcalculatetherequirednumberofcoredwire.Wecanunderstandthesystemhardwareaswellasitsworkingprinciplebyusingsystemstructuredrawing.Thelayoutvarietyofindoorequipmentconstitutetheindoorlayoutmap.Combinationtypetableandarrangementtableasyoucanseeallkindsofcombinationrelay,includesnamesandtypesaswellasavarietyofportfoliointheshelves.

KeyWords:

Computerinterlocking,Trackcircuit,Signal,Interlockingtable

1绪论

1.1计算机联锁工程设计的必要性和目的

计算机联锁技术在我国处于广泛采用阶段，其可靠性理论上高于继电联锁。

但是，继电联锁系统是一种风险分散的系统，当它的继电器或电路发生故障时，只影响系统的局部功能，而计算机联锁系统相对来说是风险集中系统，其关键部位发生故障时影响面较大，甚至可能使整个系统瘫痪，所以研究计算机联锁有着很重要的意义。

本设计为电化区段兰成线14号上行咽喉计算机联锁工程设计。

有四股道，其中Ⅱ、Ⅳ股道接超限货物列车，其它各股道均为客货兼容线。

设有通向煤矿、电厂和货场的专用线，相应区段为非电码化区段。

道岔10组，单动道岔6组，双动道岔4组，正线为12#60kg道岔，侧线为12#50kg、9#50kg和9#43kg三种道岔。

车站轨道电路为25HZ相敏轨道电路，站内电码化设计。

站内高柱、矮型信号机均采用透镜式色灯信号机。

所有道岔都采用S700K型交流电动转辙机。

区间为双向自动闭塞，反向为站间自动闭塞。

1.2设计的国内外研究现状

目前国内还没有自主知识产权的二乘二取二冗余的计算机联锁系统。

鉴于这种现状，在努力利用自身力量的同时，应积极引进国外先进技术。

基于这种理念，2000年，铁道部通信信号总公司研究设计院与京三公司合作，采用K5B故障—安全型硬件，结合本院自行开发的计算机联锁软件，成功研制开发出了适合我国铁路运输的DS6-K5B型计算机联锁系统。

2001年，北京交大微联科技有限公司、北京铁路局与日信公司进行了合作，他们利用日信公司的“故障—安全”二取二CPU单板（EI-32单元）的先进技术，结合在中国国内已成功应用的JD-1A型计算机联锁软件，成功开发了EI32-JD型计算机联锁系统。

1.3主要设计内容

在了解计算机联锁工程设计的基本原理与设计原则，掌握设计方法的基础上完成：

14号站上行咽喉信号平面布置图、双线轨道电路图、电缆径路图、电缆网络图、联锁表、

室内布置图、DS6-K5B型计算机联锁系统结构图、组合类型表、组合排列表、工程数量统计表。

2信号平面布置图

信号平面图的设计包括：

股道的编号、道岔的选型及编号、信号机的布置、轨道区段的划分、转辙机的设置等。

该信号平面布置图设计了4条股道，两条正线，两条侧线。

10组道岔，其中单动道岔6组，双动道岔4组，均选用S700K型电动转辙机，提速区段道岔选用双机牵引，非提速区段为单机牵引。

信号机共设置22架，其中进站信号机2架，出站兼调车信号机4架（一架高柱，三架矮型），调车信号机16架（专用线选用高柱，其余都选用矮型）。

2.1信号机的布置

2.1.1进站信号机的布置

在本设计中股道是复线双向，所以有两个进站口，进站信号机设置在距2号道岔100米的距离，正方向进站用S表示、反方向进站用SN表示，如图2.1所示：

图2.1进站信号机的布置

2.1.2出站兼调车信号机的布置

正线上设高柱型，显示距离不得少于800米，侧线上设矮型，显示距离不得少于200米。

该信号平面布置图中有两个出站口所以在信号机上装设表示器，发车表示器不亮时由主方向发车，发车表示器亮时向次方向发车。

如信号平面图中X1、XⅡ、X3、XⅣ[1]。

2.1.3调车信号机的布置

调车信号机的布置原则为最大限度的满足调车作业的需要，提高作业效率。

（1）调车起始信号机，这类信号机设于一个完整调车作业的起点，如信号平面布置图中的X1D。

（2）调车折返信号机，这类信号机是指挥调车车辆折返用的，应设在咽喉区折返道

岔岔尖前面，如信号平面布置图中D8、D10、D14、D20、D22、D32。

（3）调车阻拦信号机，这类信号机是为了增加平行作业，以提高车站的通过能力如

信号平面布置图中的D30。

（4）在无岔区段的两端设调车信号机，以便在无岔区段内暂时存放车辆，可满足转线作用的要求，如信号平面布置图中的18/28WG设有D26和D28。

（5）到发线出岔出设调车信号机进行防护，如信号平面布置图中的D32。

2.2道岔及转辙机的设计

2.2.1道岔的设计

道岔是列车从一个股道转向另一个股道的转辙设备，是铁路信号控制的对象之一。

在本设计中正线全采用12#60kg道岔，侧线用12#50kg、9#50kg、9#43kg三种类型道岔。

2.2.2转辙机的设计

转辙机是转辙装置的核心和主体，除转辙机本身外，还包括外锁闭装置和各类杆件、安装装置，它们共同完成道岔的转换和锁闭。

本设计中转辙机均采用S700K型交流电动转辙机。

正线上的道岔为12#60kg道岔，其尖轨加长且可弯，固定辙叉。

因此，采用双机牵引，其余道岔都采用单机牵引。

2.3站内轨道电路

2.3.1轨道电路区段的划分

轨道电路是反应进路与接近区段是否空闲的，它的划分原则是：

应能保证轨道区段的可靠工作，并满足平行进路的需要，轨道电路区段的划分方法：

（1）凡是有信号机的地方，都要用钢轨绝缘将其内外方划分成不同的轨道电路区段。

（2）牵出线、机待线、尽头线、专用线等处的调车信号机外方应设一段不少于25m长度的股道电路，作为接近区段。

如信号平面布置图中D2G、D4G、D16G、D26G。

（3）在双线区段，若在出站口最外方对向道岔处设调车信号机时，在信号机与站界间应设一段轨道电路，其长度不小于50m，以便利用该调车信号进行折返作业时不占用区间线路。

如信号平面布置图中的ⅣBG。

（4）凡是能构成平行进路的地点，都应设置钢轨绝缘把它们隔开。

如信号平面布置图中渡线间的绝缘以及14和16号道岔间的绝缘都是为了满足平行作业需要而设置的。

（5）为了保证轨道电路的可靠工作，每个道岔区段一般不应超过三组单开道岔或者

两组交分道岔[2]。

2.3.2钢轨绝缘节位置的确定

（1）信号机处的绝缘节，原则上应当和信号机并列在同一个坐标上。

如不能并行设

计，为减少工务锯轨换轨等工作允许进站、接车进路、调车信号机处绝缘节可设在信号机前后方各1米的位置，出站信号机的钢轨绝缘节可设在前方1米后方6.5米的范围内。

（2）道岔处的绝缘节，在岔尖一段的应安装在基本轨接缝处，在岔后的原则上安装在警冲标内方不少于3.5m，不大于4m的地方。

（3）为了满足平行作业的需要，两组背向道岔之间即使距离很近，也必须用绝缘节隔开。

若绝缘节与警冲标之间的距离小于3.5米则称为超限绝缘。

如信号平面布置图中14号道岔与6号道岔间的绝缘节。

（4）安全线，避难线上的绝缘节应设在尽头处，以利于监督该线路的情况。

（5）两根钢轨的绝缘节尽量设在同一坐标处，当不能设在同一坐标时，其错开距离（称为“死区段”）最大不能超过2.5m[2]。

2.4参数的计算

信号平面图中要计算出道岔、信号机、警冲标等的坐标，是指这些设备距信号楼中心距离，计算各种设备的坐标为计算电缆长度提供了依据，需要按照规定要求计算[3]。

2.4.1道岔位置的计算

由基建部门提供的车站缩尺平面图上，给出的道岔岔心距信号楼中心的距离，电气集中施工时，电动转辙机要安装在道岔尖轨尖端，因此要得到道岔岔尖的坐标。

一般的车站常用的单开、交叉渡线和复式交分的主要尺寸可以通过查表得到。

2.4.2信号机位置的计算

设在辙岔后所连接两线路中间的矮型不带进路表示器信号机设在警冲标内方不少于3.5米的地方；设在辙岔后所连接两线路外侧的矮型信号机坐标设在警冲标内方3.5~4米处；设在岔尖前的信号机坐标，一般并列在基本轨轨缝处，即岔前3米的地方。

2.4.3警冲标位置的计算

警冲标设在两分歧线路中心线相距4米的地方，警冲标的坐标可先查表得出警冲标距岔心的距离，再由岔心坐标计算出警冲标坐标。

3双线轨道电路图

本站为电气化区段，轨道电路采用25HZ相敏轨道电路，在完成检测股道上有无列车占用外，还具有抗牵引电流干扰的功能。

双线轨道电路图的设计包括：

轨道电路极性交叉的配置、送受电端的配置、扼流变压器的配置等。

3.1轨道电路极性交叉

所谓极性交叉就是，当轨道电路为直流，在绝缘节两侧轨面电压极性相反，当轨道电路为交流，在绝缘两侧轨面电压极性相差180°。

极性交叉的配置方法[3]：

（1）先画出平面图上每一处所对应的轨道绝缘节，根据道岔切割的要求画出每组道岔所对应的道岔绝缘。

（2）计算相应回路的绝缘节个数（锐角出的绝缘节不计算，交叉渡线上的绝缘节也不计算）。

（3）判断凡是回路内的绝缘节个数为偶数则回路内的绝缘节两侧可以做到极性交叉，若为奇数则不能，应对绝缘节进行移设使其成为偶数。

（4）移设的方法通常是把道岔绝缘节由直股移设到直股，或由弯股移设到直股，若仍不能实现，就需要人工交叉极性实现。

在本设计中切割绝缘节一般在直股切割，正线电码化区段弯股切割。

回路内的绝缘节个数刚好都是偶数（回路1中绝缘节个数为8，回路2内绝缘节个数为10个）能做到极性交叉。

3.2轨道电路送、受电端的布置

轨道电路送、受电端的布置，应以节省电缆和方便施工、维修为原则。

（1）相邻轨道电路的送、受电端尽量集中于一组钢轨绝缘两侧，放在同一个电缆盒或者变压器箱内，以便节省电缆网络连接设备。

（2）相邻两轨道电路分界绝缘两侧尽可能都设送电端或都设受电端（简称“双送”或“双受”）。

这样配线规律，便于施工和维修，节省电缆。

（3）长分支轨道电路可以采用一送多受轨道电路，但最多不应超过3个受电端。

（4）送受电端的箱盒不能侵限，侵限时移出。

如双线轨道电路图中14号道岔与16号道岔之间的侵限绝缘节受电端箱盒用30米的钢丝绳牵出[3]。

3.3扼流变压器的配置

在站内轨道电路绝缘节处需设扼流变压器用于勾通相邻区段的牵引回流，牵引回流

在扼流变压器处相互抵消，不会对信号造成干扰。

（1）渡线处不设扼流变压器。

（2）切割绝缘节处有跳线作为勾通回路，所以不设扼流变压器。

（3）尽头线、专用线处扼流变压器可设单边。

如图3.1所示：

图3.1尽头处扼流变压器的布置

（4）当咽喉区多片不能勾通时在最近处要将两个扼流变压器的中心点连接起来。

如双线轨道电路图中的X1和XⅡ信号机处的扼流变压器的中心点间的连线。

（5）两正线之间的扼流变压器的中心点也要勾通。

如图3.2所示：

图3.2两正线间牵引电流通路

另外电化区段用双跳线，因为跳线上经常没电流通过，不能检查跳线，当跳线折断后，即使有车也不能使轨道电路分路，在分支道岔上有车也就反应不出来，十分危险，所以为了安全，必须设双跳线。

4联锁表的编制

联锁表是表达整个车站内的进路、道岔和信号机之间全部联锁关系的表格。

编制联锁表时以车站平面信号布置图为依据，以进路为主体，从下行咽喉到上行咽喉，从列车进路到调车进路。

逐条依次顺序编号。

然后将所排列进路需要按下的按钮、防护该进路的信号机名称和显示、进路所要求的有关道岔的位置、进路所应包括的轨道电路区段以及与所排列进路相敌对的信号等项逐一填写。

4.1方向栏

填写进路性质（包括通过、接车、发车、转场、调车和延续进路）及运行方向。

4.2进路号码栏

按全站列车进路和调车进路顺序编号。

通过进路由正线接发、车进路组成，不另编号，仅将接发车进路号码以分数形式填写。

4.3进路栏

逐条列出联锁范围内的全部列车和调车的基本进路，当有变通进路时，还应列出一条主要变通进路作为第二种进路方式。

一般把对平行作业影响小、走行距离比较短、经过道岔比较少的进路定为基本进路。

4.3.1列车进路

列车接至X股道时，写作“至X股道”；列车由X股道发车时，写作“由X股道”。

4.3.2调车进路

由DXX信号机调车时，写作“由DXX”；调车至一顺向调车信号机时，写作“至DXX”；调车至X股道时，写作“至X股道”。

向尽头线、专用线、机务段、双线出口等处调车时，写作“向DXX”；当进站信号内方仅能做调车终端时，应写作“至XX进站信号机”。

4.4排列进路按下的按钮栏

顺序填写排列进路时应按下的按钮名称及排列变通进路应按下的变通按钮或是起变通按钮作用的调车按钮名称。

对基本进路应按顺序写出始端按钮和终端按钮。

对变更进路需写出始端按钮、变更按钮和终端按钮。

4.5确定运行方向道岔栏

如有两种以上运行方式时，应填写区别开通进路中起关键作用的对向道岔位置。

4.6道岔栏

顺序填写所安排进路中的全部道岔以及有关防护和带动道岔的编号和位置。

用道岔的号码外加小括号“（）”表示进路要求该道岔处于反位位置，不加括号则表示要求道岔处于定位位置。

带动道岔，排列D1至D15的调车进路时，把5/7道岔带动到定位，以提高效率，用道岔号外加“{}”表示带动道岔。

排列进路时还要把有的道岔防护到规定位置上称为防护道岔，用道岔号外加“[]”表示。

带动道岔如图4.1所示：

图4.1带动道岔

4.7敌对信号栏

如联锁表中排列自兰州方面至1股道接车进路，X1、D10、D18、D20、D32属于无条件敌对，因为它们均属于同一咽喉区内对向和顺向重叠的列车进路和调车进路。

而在排列D20至2股道的调车进路时，当8号道岔在定位时SN是敌对进路，还有当4号道岔在反位时的S也属于敌对进路。

所以它们就属于条件敌对了，在敌对信号栏应该写〈（4/6）〉S和〈8/10〉SN，也就是说，如果尖括号内的条件不满足的话，就构不成敌对信号。

4.8轨道区段栏

填写排列进路时应检查的轨道区段名称。

超限绝缘节的检查方法：

如联锁表中兰州方面至1股道接车时经过12/14道岔的反位,虽然不经过16道岔区段16DG，但当16号道岔在定位时，如16DG不空闲，则会与接车进路可能发生侧冲，因此要填上〈16〉16DG。

4.9其他联锁栏

自动闭塞区段的出站信号机的开放要检查离去区段的条件，在联锁表中统一用“闭塞”来表示，因此发车进路的“其它联锁栏”内要填写“BS”字样。

5电缆径路图与电缆网络图

5.1电缆径路图

电缆径路图是进行室外信号设备安装的重要图纸，它以信号平面布置图和双线轨道电路图为依据，布置好信号机、转辙机和轨道电路送、受电端电缆网络的连接设备。

选择电缆径路要考虑节省电缆和便于施工维修。

从信号楼引出的干线电缆分为信号电缆、道岔电缆、轨道电路送电电缆和受电电缆。

5.1.1电缆类型、规格及备用量

本设计中选用普通扭绞型电缆。

普通芯线的规格见表5.1：

表5.1普通型信号电缆芯数表

芯径（mm）

芯数规格

1.0

3、4、5、7、9、12、14、16、

19、21、24、27、30、33、37、

42、44、48、52、56、61

最少备用量：

9芯以下电缆最少备用1芯；12-21芯电缆最少备用2芯；24-30芯电缆最少备用3芯；33-48芯电缆最少备用4芯；52-61芯电缆最少备用5芯。

5.1.2电缆长度的计算

电缆长度按下列公式计算：

L=（l+5.5G+a）×1.02（5.1）

式5.1中，L表示电缆总长度，m；l表示电缆沟长度径路长度，m；G表示电缆穿越股道数；5.5表示股道间距；a表示附加长度，包括：

信号楼储备量为5m，室外每端环状储备量2m，每端出入土及做头2m；1.02表示电缆的自然弯曲系数。

5.1.3电缆芯数的计算

（1）信号电缆芯数的计算

进站信号机：

点灯电路5去3回总共8芯，2根电话线、3根灯丝报警线总共就是13芯，其中电话线与灯丝报警线可以共用。

出站兼调车信号机：

点灯电路4去2回共6芯，3根灯丝报警线，没有电话线，如果有发车表示器还要加1去1回共2芯，总共11芯，其中灯丝报警线可共用。

调车信号机：

点灯电路共3芯，没有电话线和灯丝报警线。

（2）送、受电端电缆芯数的计算

受电端：

基本芯线2芯，无并芯线。

送电端：

基本芯线2芯，发码区段每区段2芯，非发码区段总共2芯。

（3）道岔电缆芯数的计算

本设计中所有道岔都用S700K型交流电动转辙机，采用五线制道岔控制电路，其中一动和二动之间基本芯加1芯。

电缆径路图中转辙机的连线如图5.1所示：

图5.1电缆径路图中转辙机的连线

5.1.5室外电缆网络的连接设备

（1）分向盒的选取

分向盒设于电缆分歧处，它分为HF-4型、HF-7型两种，其中4与7代表方向分歧数。

分向盒的选用考虑两个因素一方面考虑电缆分支数小于等于4时选HF-4，当电缆分支数大于4小于等于7时选HF-7；另一方面如果电缆的径口数量小于35芯时选用HF-4，大于35芯时选用HF-7分向盒。

（2）变压器箱和电缆盒的选取

本设计中进站信号机选用2个XB2变压器箱；高柱的调车信号机只用一个XB2变压器箱。

矮型信号机的点灯单元在机座上，所以电缆盒选用HZ-12或者HZ-24。

转辙机的电缆盒选用HZ-24，每台转辙机1个，双机牵引用2个HZ-24。

电码化范围内送、受电端轨道变压器箱为XB2，非电码化区段为XB1。

5.2电缆网络图

电缆网络图是根据电缆径路图绘制的树状分支图，它清楚的显示了每根分支电缆串接的信号设备种类、数量和顺序以及使用的电缆网络连接设备的种类和型号还有电缆的

芯数、备用量和长度等。

6系统结构图

现在国内广泛采用的计算机联锁系统有双机热备型、三取二型和二乘二取二型三种，本次设计采用的是通号设计院和日本京三公司联合开发的二乘二取二型系统，DS6-K5B计算机联锁系统[4]。

6.1硬件系统构成

DS6-K5B计算机联锁系统由控制台、电务维护台、联锁机、输入输出接口（在DS6-K5B系统中，输入输出电路称作“电子终端”，用字符“ET”表示）、微机检测和电源六个部分组成。

（1）系统的控制台的操作表示设备可以有多种选择方案。

操作设备可以选择按钮操纵盘、鼠标或数字化仪。

表示设备可选用图形显示器或单元式表示盘。

各种操作表示设备可以组合并存，一种作为主操作表示设备。

另一种作为备用设备。

采用单元式控制台时，控制电路可选日本京三公司的MMIF电路。

也可以选择国产电路。

当选择鼠标、数字化仪或图形显示器时，系统许配备控显双机和控显转换箱。

在每一台控显机内需安装两个具有光电变换接口的串行