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區域聯(lián)鎖車(chē)站電流表遠程監測系統的設計與實(shí)現分析論文
區域計算機聯(lián)鎖系統(簡(jiǎn)稱(chēng)區域聯(lián)鎖)，是目前技術(shù)成熟并在國內外廣泛使用的聯(lián)鎖控制系統，可實(shí)現車(chē)站聯(lián)鎖、區間閉塞和調度指揮一體化控制。區域聯(lián)鎖車(chē)站分為主控站和被控站，區域內聯(lián)鎖關(guān)系的完成、車(chē)站設備的監控只在主控站進(jìn)行，被控站只設執行設備，一般無(wú)人值守。
常規的聯(lián)鎖車(chē)站控制臺都設有電流表，車(chē)站值班員在控制臺排列進(jìn)路時(shí)，通過(guò)這些電流表就能了解室外道岔動(dòng)作情況。如道岔發(fā)生卡阻、擠岔、鎖閉異常等情況，電流表可以直觀(guān)反映出來(lái)，減少了由于室外情況不明而產(chǎn)生的誤操作。區域聯(lián)鎖主控站的道岔由主控站聯(lián)鎖系統控制，被控站的道岔由被控站聯(lián)鎖執行設備控制。因被控站無(wú)人值守，故需要主控站值班員來(lái)查看被控站道岔動(dòng)作情況。通常的做法是通過(guò)電纜將被控站的電流表連接到主控站，但因為距離較長(cháng)效果不是很好，這給運輸帶來(lái)了不安全因素，也容易造成值班員誤操作。為解決此問(wèn)題，設計了控制臺電流表遠程監測系統，該系統在不改變區域聯(lián)鎖的情況下，實(shí)現了讓主控站值班員實(shí)時(shí)查看到被控站道岔動(dòng)作情況，解除了影響運輸的不安全因素。
1系統結構設計
區域聯(lián)鎖系統一般有一個(gè)主控站和一個(gè)或多個(gè)被控站。根據這種特點(diǎn)，在每個(gè)被控站設置一臺大電流采集器，用來(lái)采集被控站電流表的動(dòng)作情況;在主控站設一臺光纖/CAN通信轉換集中器，與各個(gè)被控站的CAN/光纖通信轉換器進(jìn)行通信，收集各個(gè)被控站的電流表監測數據。被控站道岔電流表的數值在主控站電流顯示屏上顯示，也可以接入聯(lián)鎖上位機，在聯(lián)鎖控制臺上顯示。
大電流采集器和CAN/光纖通信轉換器的通信采用CAN總線(xiàn)通信方式，CAN總線(xiàn)是可靠性很高的現場(chǎng)總線(xiàn)，同時(shí)擴展性也很強;主控站采用光纖/CAN通信轉換集中器，接收各站電流采集單元的數據，處理、存儲數據并發(fā)送至電流顯示屏進(jìn)行顯示;被控車(chē)站較多時(shí)，可以通過(guò)聯(lián)鎖上位機進(jìn)行軟件接口，在聯(lián)鎖控制臺進(jìn)行集中顯示;主控站和被控站之間通過(guò)光纖連接。
2系統功能及核心部分設計
控制臺電流表遠程監測系統實(shí)現了對區域聯(lián)鎖系統被控站道岔動(dòng)作情況的實(shí)時(shí)監測，具有測試精度高、反應速度快的特點(diǎn)。系統主要由電流采集、通信傳輸、電流顯示等幾部分組成。其中電流采集是核心部分，主要由CPU 控制器、電流傳感器、模擬輸入、數字輸入、數字輸出、隔離通信總線(xiàn)及電源等部分組成，測試精度可以達到±2%。
軟件結構中，輸入信號的零點(diǎn)修正及參數模型建立是2個(gè)關(guān)鍵部分：
1.輸入信號的零點(diǎn)修正。2、3、4、5單元模塊，主要是自主學(xué)習信號放大過(guò)程中零點(diǎn)漂移和信號自身白噪聲及被測信號帶外干擾的情況，并由此建立干擾參數模型9。運用此參數模型完成對信號的誤差運算、反饋等閉環(huán)控制，以此達到對輸入信號的零點(diǎn)修正。
2.參數模型的建立。的7、8單元分別為直流參數模型和交流參數模型。根據轉轍機的型號不同，道岔動(dòng)作電流也有直流和交流2種，不同的信號源由不同的模型來(lái)處理。9為干擾參數模型，道岔動(dòng)作電源回線(xiàn)由室外傳輸回來(lái)，由于走線(xiàn)距離等因素影響，會(huì )受到外界電磁信號干擾。在進(jìn)行模數轉換放大處理時(shí)，放大電路自身產(chǎn)生了白噪聲和信號零點(diǎn)漂移，加上外部無(wú)信號時(shí)的強干擾信號一同被送入處理單元，造成了此模型輸入參數多，并且參數變化范圍大，使每一應用地點(diǎn)干擾參數模型也不同，為此，建立了干擾模型參數的默認值，在實(shí)際使用中，采用自學(xué)習方法或自動(dòng)、手動(dòng)修改參數進(jìn)行存儲。
3.電流采集軟件處理流程。從如圖4所示的軟件處理流程可以看出設備的主要工作過(guò)程及處理方法。當沒(méi)有被測電流信號輸入時(shí)，處理器讀到的信號為干擾信號，包括噪聲及外部干擾，同時(shí)存在由信號放大帶來(lái)的零點(diǎn)漂移�？紤]到這些及其他因素后，處理器可通過(guò)學(xué)習并建立相應的模型，在默認的干擾參數模型下，有尺度地動(dòng)態(tài)調整干擾參數模型，并保存相應的參數，待有被測信號時(shí)，修正被測信號，使之測量精準。
當有被測電流信號輸入時(shí)，通過(guò)上述方法測量比較精準的電流信號，經(jīng)過(guò)干擾參數模型完成反饋、修正，使測量精度進(jìn)一步提升，并根據信號源判斷是采用直流參數模型、還是交流參數模型進(jìn)行處理。
3結束語(yǔ)
區域聯(lián)鎖系統控制臺電流表遠程監測系統，具有測試精度高、反應速度快的特點(diǎn)，經(jīng)光纖通道進(jìn)行數據傳輸，通過(guò)智能顯示屏或聯(lián)鎖控制臺顯示結果，實(shí)現了控制臺電流表電流采集、傳輸、展示功能。該系統適用于各種類(lèi)型區域聯(lián)鎖系統，對消除區域聯(lián)鎖系統被控站道岔的監視盲區，保證運輸安全很有幫助。該系統已經(jīng)在蘭州北等多個(gè)車(chē)站成功運用，經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗達到了預期的設計目的。
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