毕业设计与论文计算机联锁设计报告

计算机联锁从研制初期到冃前已经历了 30多年的时间，它以其巨大的优越性吸引着人们。我国计算机联锁系统的研究也取得了巨大的成就，冃前国内存在着很多型号的计算机联锁系统。铁路运输要求高安去性和高效率，无论在技术上还是经济上都有优势的计算机联锁系统受到了青睐。本设计所选站场为虚拟站场一一环球线南极站下行咽喉，设计内容包括：信号平而布萱图、双线轨道电缆图、联锁表、电缆径路和电缆网络图、系统结构图、组合排列表、室内设备布趕图以及工程数量表。具中信号平面布置图能正确反映计算机联锁室外主要设备的布置情况，主耍有道岔的位置、警冲标位置、信号机的布置和计算它的位置。双线轨道电路图主要是实现极性交叉的配這，在图中还耍进行扼流变爪器的布置和送受电端的布置。联锁表的内容包括了基本进路的选择、敌对信号的确定、轨道区段侵限检査等。电缆径路图是施T挖沟的依据，设计岀清晰合理的电缆径路图不仅便于施丁维修还可节约成本，而设备的串接顺序及各个设备间距离和电缆芯数都能在电缆网络图中表示出来。木次设计的系统选择了简单的双机热备系统，组合排列表中主要表明了信号组合、道岔组合以及轨道组合的排列情况以及组合的组成。室内设备布置图包括控制台室、继电器室和电源屏室内各种设备的布置。关键词：计算机联锁；工程设计；信号平面图布置;AbstractComputer interlocking has gone through more than 30 years from the early developmentto today, its great superiority attract peoples attention. Our country computer interlockingsystem has made great achievements also, there are many types of computer interlockingsystem. Rail transport requires high security and efficient.Relay on the advantage of bothtechnically and economically make computer interlocking system become a darling.The design choose an virtul station一the Antarctic station downstream throat ofuniversal line, the project including signal plane arrangement diagram, two line track circuitdiagram, interlocking table, cable path and cable network diagrams, system structure.Unitblock arrangement table.indoor equipment and the number of tables. Signal planearrangement diagram can accurately reflect the layout of computer interlocking outdoorequipments, there are the coordinates of the switchs, the fouling post position, position andcoordinates of the signal machines. Double line track circuit is used for cross-polar. Theimpedance transformer position and send accept terminals position. Contents of interlockingtable including the choice of the basic route, the confim of conflict route and the track limitcheck, The cable path diagram is the basis of construction trenching distance and the numberof cable cores of the order of concatenation of the device and each device can be expressed inthe cable network diagram. The design select a simple DHMS (Dual Module Hot Spare)system for the design, the unit block arrangement table shows clear of the signal combination,rail combination and track combination. Indoor equipments arrangement diagram includekinds of equipments of the console room, relay room and power screen.Key Words： Computer interlockings Engineering design. Signal plane arrangementdiagram论文摘要IAbstractII冃录III1绪论11.1计算机联锁的发展历程、应用及前景11.2设计线路概述21.3设计的主要内容22车站信号平面布置图和系统结构图32.1概述32.2信号机的布置32.2.1进站信号机32.2.2出站信号机的设置32.2.3调车信号机的设置42.3道岔、警冲标及信号机坐标的计算52.3.1道岔坐标的计算52.3.2警冲标及信号机坐标的计算52.4系统结构图53双线轨道电路图73概述73.2轨道电路极性交叉73.3轨道电路送受电端的布置83.4扼流变压器的设置84联锁表的编制104.1概述104.2联锁表的编制105电缆径路图和电缆网络图115.1概述115.2电缆经路图的设计115.2.1电缆网络的构成115.2.2电缆径路图主耍设计原则115.2.3电缆的分类115.2.4电缆网络连接设备的选用125.2.5电缆长度的计算125.2.6各种电缆芯数的计算125.2.7电缆的防护125.3电缆网络图的设计136组合排列表和室内设备布置图146.1概述146.2组合架和轨道架146.3室内设备布置图156.3.1 概述156.3.2室内主要设备15结论16致谢17参考文献181绪论1.1计算机联锁的发展历程、应用及前景1978年，由瑞典ABB(Asea Brown Boveri Ltd.)公司研制的世界上第一套计算机联锁控制系统在瑞典哥徳堡站成功应用。瑞典计算机联锁发展三个阶段：第一个阶段是采用的典型产品为EBILOCK750系列，特点是信号机和道岔的控制器件仍由继电器來完成,保留轨道继电器；第二个阶段是采用无接点方式的电子器件控制信号机和道岔，仍保留轨道继电器；第三个阶段是实现全电子化控制，典型产品有EBILOCK850系统和EBILOCK950系统，控制电路、轨道继电器均采用无接点方式的功能块。此外，英国、德国、日本、美国也都研制出了自己的计算机联锁系统。我国的计算机联锁研制始于1983年。第一套系统安装在南京梅山铁矿井下200m深处24组道岔的运输线路上，1984年投入运营。在1987年7月研制开发了适用于地而厂矿铁路的计算机联锁设备，并首先在太原钢铁厂配料站首先使用。而在正线甚至干线上,最早是由卡斯柯信号有限公司从美国通用铁路信号公司引进，并结合我国铁路实际运营技术条件开发出VPI安全型计算机联锁系统。第一套系统安装在广深线的红海站上，于1991年11月投入运营，开创了我国计算机联锁技术在干线车站上运用的先例。1993年10月由铁道科学研究院研制的车站计算机联锁系统在哈尔滨平房站正式使用。1994年1月由通号总公司研制的车站计算机联锁控制系统在南京分局浦口到发场开通使用。计算机联锁系统能够如此迅速的发展，得益于它在功能上和经济上的巨大优点：(1) 进一步完善了联锁控制功能；(2) 可靠性、安全性高；(3) 灵活性大；(4) 便于系统维护经济上：(5) 可以降低设备投资成本；(6) 重量轻、体积小，可节省基本建设费用。在未来的发展屮，计算机联锁系统应当能够直接接受调度计划并自动生成进路控制命令以及确定命令的执行时机，这样不仅减少了车站值班人员办理进路的工作，较彻底地防止了错办进路的可能。全电子计算机联锁是铁路信号控制的新一代联锁设备，系统以计算机控制技术为核心，以电力电子开关技术为基础，采用计算机通信、电子信息技术、自动检测、通信技术、电力电子开关技术等先进技术，实现车站联锁的信号系统。全电子计算机联锁系统替代了 6502电气集中、计算机联锁加继电器执行的联锁系统，完成了对室外信号设备的控制和采集功能。全电子计算机联锁系统实现了控制监测一体化，将道岔动作电流、信号机灯丝电流等模拟量采集功能也纳入其中，实现了对现场信号设备的监测功能。1.2设计线路概述环球线南极站从K1726+408.18K1725+379.18为车站联锁集中区，管辖内的所有信号机、道岔、进路均由信号楼集中控制。1.3设计的主要内容(1) 设计车站信号平面布置图；(2) 设计双线轨道电路图；(3) 编制连锁表；(4) 设计电缆径路图和电缆网络图；(5) 设计控制台盘面布置图；(6) 设计组合排列表；(7) 设计室内设备布置图；(8) 编制主要工程数量、材料设备数量表。2车站信号平面布置图和系统结构图2.1概述本设计所选站场为环球线南极站下行咽喉，针对本站的特殊情况和丁程设计的规定对站内的集屮联锁区进行初步设计，包括信号机布置、轨道区段划分、转辙机的设置等。本设计南极站为双线6股道。为了方便施工与维修，该站转辙设备一律选用S700K型交流电动转辙机，共设置信号机22架，其中矮型调车信号机13架，高柱调车信号机一架，出站信号机6架，进站信号机2架。2. 2信号机的布置2. 2. 1进站信号机本咽喉区共有两架进站信号机，X和XN,根据设计的的一般原则，X进站信号机设置在距最外方顺向道岔240m外方，这样能保证调车作业对列车作业最小，XN与X设置在同一坐标。2. 2. 2出站信号机的设置本咽喉的共6架出站信号机，由于本站为双方向设计，故所有出站信号机都带有一个表示器，当向反方向发车时，表示灯亮。矮型出站信号机表示器点灯电路如图2所示。图2.1矮型出站信号机表示器点灯电路2.2.3调车信号机的设置调车信号机是为了集中区内进行卅车作业而设置的，调车信号机布置主要遵循的原则是最大限度地满足出车作业的需耍，提高作业效率，缩短机车行走的距离以及对其他作业影响最小山。(1) 本站的特殊点Z就是进站口处有大于千分Z六的长大下坡道，因此，电厂专用线上的信号机选用了高柱的调车信号机，如图2.2所示。(2) 木站的特殊点Z二就是到发线出岔作业，故设置了信号机D25来防护该道岔,且在接车和股道调车也须检查道岔位置，如图2.3所示。(3) 本站具他的调车信号机设置也严格遵循了设计原则，例如D13信号机必须设置,因为3G和1G的转线作业若利用前方的D1或D5则很大的延长了机车行走距离且影响了其他的列、调车进路的排列，如图2.4所示。2.3道岔、警冲标及信号机坐标的计算车站内道岔、警冲标和信号机的坐标是指从信号楼至各个设备的距离。它们的坐标是相互联系的，它们是电缆长度计算的主要依抑。2.3.1道岔坐标的计算一般站场缩尺图给出的道岔坐标是道岔中心距离信号楼的距离。而在平常的工程设计和应用屮，我们需耍道岔岔轨尖端的坐标。单开道岔以及交叉渡线和复式交分道岔的尺寸都有规定的标准，以下以单开道岔为例说明岔轨尖端坐标的计算方法。表2.1为部分单开道岔的尺寸表。道岔辙叉号钢轨类型(kg/m)导曲线半径R(nim)尖端至基木轨缝a(mm)尖端至岔心b(mm)岔尖至辙叉跟c(mni)60350000285014003210541250330000265014203199624333000026501420319963假设某道岔为12号60kg单开道岔，具站场缩尺图给出坐标是314,且其为出站顺向道岔，则查表2.1我们可计算其工程坐标为：314+14.(X)3=329。2.3.2警冲标及信号机坐标的计算在道岔前方都会设置信号机来防护该道岔，此处信号机的处标需根抑道岔的型号确定，一般设置在岔前距离尖轨尖端3m左右(通过查道岔尺寸表)。道岔后方若根据需要须设置信号机，则通过岔后警冲标的坐标来计算，查图2.5可得道岔至岔心的距离。道岔后方都要计算警冲标的坐标来判断绝缘节是否侵线，若侵线则需表示出来，以便编制联锁表。警冲标的坐标由道岔类型、大小及轨道间距确定.2. 4系统结构图完成的室外的设计就耍进行设备的选型了，冃前双机热备的主耍有：TYJL.II、DS6-1K VPL CIS、JD-1A 等，三取二系统主耍有：TYJLECC、TYJ-TR9,二乘二取二系统主要型号有：DS6K5B、EI32-JD等。本次设计选用双机热备的TYJL-II型的系统，它的主耍特点是有联锁1系和2系，它们同时工作，通过光分路器连接到控显机再连接到运装室，联锁系还通过继电器组合架控制室外设备。它主要由四部分组成：联锁控制机、执行表示机和控制监视机、电务维修机。配套设备还有中西文打卬机、高分辨率彩色显示器、控制台和配电柜。系统中所有主要设备均为主、备双套，联锁机和执表机具有热备和自动切换功能，控制监视机由人工切换。各备用微机同样构成系统与主机同步工作，备用系统还可作为调试维修用。道岔号数912辙叉角度6。20254。4549曲线半径200300400500350400500警冲标位置LL线间距离S(m)4.739.541.043.045.551.051.552.54.83&540.042.044.550.551.052.05.03&539.040.542.549.550.051.05.237.53&539.541.549.049.550.05.337.53&039.041.049.049.049.55.537.537.53&540.049.049.049.06.036.537.037.538.54&548.548.5图2.5警冲标至岔心距离3双线轨道电路图3.1概述双线轨道电路图的主要设计内容包括轨道电路极性交叉的配置和送受电端的布置。电气化区段站内轨道电路既要通过轨道电路电流，还要作为牵引电流的冋线，为防止牵引电流对轨道电路的干扰，站内采用25Hz相敏轨道电路，并在绝缘节处设置扼流变压器。站内轨道电路叠加电码化3.2轨道电路极性交叉轨道电路的划分可以保证各段却能正确监督该区段的空闲情况和实现完整性的检查，极性交叉作为绝缘节破损时的防护措施，可以保证在车轮撞击或口然破损时的安全。相邻两轨道耍实现极性交叉一种是他们的极性相反，另一种是对交流连续式轨道电路，可使相邻两轨道的相位差为180。站内轨道电路是否能实现极性交叉可以采用封闭回路法检查，若封闭回路内绝缘节的数冃为偶数，则可以实现极性交叉（计算绝缘节数FI时，弯股切割的锐角处不算，其后方连有跳线，钝角处切割耍计入）。以下以本站场的一个封闭回路来分析极性交叉，极性交叉的单线图如图3所示。图3.2为人工极性交叉的示意图。图3.2人工极性交叉在一些特殊的情况下，当回路内绝缘数不为偶数时，可先通过移设直股和弯般处的绝缘节来实现，如果还未能实现极性交叉，则考虑人工极性交叉。如图3.2所示，当绝缘节一侧极性已确定的情况下，需增加一对绝缘节采用人工绝缘节实现极性交叉。3.3轨道电路送受电端的布置轨道送受电端的布置主耍考虑节约电缆和便于施T维修，为了满足一送双受或一送多受，送点端一般设置在岔后。一送多受如图3.3所示。在图中，为了解决一送四受的情况，设置了绝缘节(472),并设置了送点端，满足了6G和8G受电端的供电。3.4扼流变压器的设置在电力牵引区段，需耍钢轨作为回流导体，这就需要正线间设连接线构成牵引电流通路。如图3.4所示，将X与XN的扼流变压器的中性点相连，即可构通牵引电流通路。X与Xn信号机处的跨越两E线的横向连接线表示两扼流变压器的屮性点相连，如图3.4所示。11xnHskwo图3.4双线区段两止线间牵引电流通路xhOOO.11.1.11.rO4联锁表的编制4.1概述联锁是进路、道岔、信号以及轨道区段Z间的制约关系，他们Z间相互制约的关系保证了行车的安全。编制好的连锁表可清楚地反映办理各个进路的情况，并以此为依据编写计算机连锁程序。本咽喉区共编制了 58条进路，其中，有1条通过进路，24条列车进路，其余为调车进路。4.2联锁表的编制编制联锁表首先要确定进路的类型是列车还是调车，在编制调车进路时要注意是同方向还是逆方向信号机，本咽喉区有到发线出岔的特殊情况，因此在编写3G的列车和调车作业时要将19号道岔作为检查对象。连锁表的内容主要有以下13部分，其中表示器栏内只有在反方向发车时亮白灯，迎而进路栏在向股道调车和接车时填写，“共它联锁”是指所排进路与局部控制道岔、非进路调车、机务段同意、延续进路等Z间的联锁关系，把这些联锁关系填入其他联锁栏内。如办理本咽喉的发车作业时要检查离去区段的条件，其他联锁栏内要填BS。编制的集体步骤如下：(1) 填写方向栏；(2) 填写进路栏；(3) 填写进路方式栏；(4) 顺序填写排列进路按下的按钮；(5) 填写确定运行方向道岔栏；(6) 信号机栏；(7) 表示器栏；(8) 道岔栏;(9) 敌对信号栏；(10) 轨道区段栏；(11) 填写迎面进路栏；(12) 其他联锁栏；(13) 填写进路号码栏。5电缆径路图和电缆网络图5.1概述电缆径路图是室外设备安装的重耍施T图纸，它以车站信号平而布置图为依据，布置转辙机和轨道送、受电端的安装位置。将电缆径路图中的电缆和电缆网络连接设备摘岀，单独按束绘制成的树状分支图就是电缆网络图。5.2电缆经路图的设计5.2.1电缆网络的构成电缆包括信号电缆、道岔电缆、轨道电路送电电缆和受电电缆，它们分别用：X、D、G、S表示。5.2.2电缆径路图主要设计原则室外铺设的电缆需耍挖电缆沟，因此为了节省工程量，首先耍根据全咽喉区所有设备的布置大概计算电缆总芯数。以40到42根导线为一根干线电缆，初步规划岀一个咽喉共需儿根干线电缆。不同电缆Z间的电缆会产生干扰，故不同类型电缆要使用不同的电缆。还要注意每条线上串联的设备不能超过规定以及电缆经过桥梁、涵洞时的方法。5.2.3电缆的分类铁路信号电缆从芯线扭绞方式分为普通型和综合扭绞型两种；从护套类型分为塑料护套、综合护套和铝护套三种，其中乂分为待铠装和不到铠装两类；从绝缘上分为聚氯乙烯绝缘和聚乙烯绝缘。图5说命了信号电缆名称的含义信号用双钢带聚氯乙烯套综合扭绞耐寒型聚乙烯绝缘图5.1常用电缆名称的含义5.2.4电缆网络连接设备的选用本次设计所用到的电缆盒有：HZ12、HZ24、HF/、HF-7,其中HZ12、HZ24为终端电缆盒，其中HZ24也用作中继电缆盒，特别耍注意HZ24作为中继电缆盒时，其可容纳的电缆纸有限制的。HF4、HF-7为方向盒。在进站信号机和高柱岀站信号机处则使用了 XB1和XB2,另外送受电端也用了 XB1和XB2o5.2.5电缆长度的计算购置电缆的费用占用整个工程造价很大一部分，因此准确的设计和计算电缆长度有非常重耍的意义。电缆长度按以下公式计算：L= (/+5.5G+Q)xl.02(5.1)式5.1中，L电缆总长度，m； I电缆沟长度，m； X股道间距离(最小值取5.5m),m；。一电缆附加长度，包括：信号楼内储备量为5m,室外每端环状储备量为2m(20m以下为lm),每端岀入土及做头为2m,信号楼至最近线路中心为10m,电缆在楼内走行电缆的长度为20m； 1.02 敷设电缆的自然弯曲系数。5.2.6各种电缆芯数的计算本次选用的是普通型信号电缆，其芯径为1.0mm，芯数最多有61芯。(1) 信号电缆芯数的确定电缆芯线数一定时，电缆最大控制长度是一定的。信号的点灯数是变数，必须保证在同时点灯数最多的条件下，电缆中的电压损耗不超过允许值。(2) 道岔电缆芯线数的确定本次设计，为了方便维修，多有转辙设备都选用了 S700K交流转辙机，正线和大号吗道岔采用双机牵引，需要引5根芯线。双机牵引的两台转辙机均由室内控制，当需耍控制道岔转动时，由室内控制两台转辙机同时动。5.2.7电缆的防护为了防止电缆的损坏，主耍采取以下三种措施来保护电缆：(1) 电缆集中的主电缆沟用水泥做防护，南方多雨需架空。(2) 电缆铺设完毕后，每隔一段铺砖。(3) 在电缆过桥，涵洞还有穿越股道吋用钢管防护。(4) 为了防止电缆的腐蚀，它们一般装在金属箱子并涂上油漆，另外还要在箱内进行电缆的固定。5.3电缆网络图的设计电缆网络图是根据电缆径路图绘制的，从电缆网络图中能直接看到每根电缆所串接的信号设备。以及电缆的长度和芯数。双动道岔由同一组线控制，在电缆网络图中，用1和2表示双动道岔的一动和二动,一般选择先串入的道岔为一动。6组合排列表和室内设备布置图6.1概述计算机联锁的组合排列表包括组合架和轨道架的设计以及组合类型表。定盘的单元电路称组合。它们被放置在组合架和轨道架，它是画舍内设备布置图的主耍依据。6. 2组合架和轨道架组合架和轨道架都有十层，从下至上依次为1至10,组合架用于放置信号组合和道岔组合。信号组合里进站组合JZ有七个单元，所以每层只能放一个，岀站组合CZ有5个，所以每层可以放两个，调车信号每层至多可以放五个。轨道架放置25Hz相墩轨道电路组合和继电器，25Hz相墩轨道电路包括三个单元(见表6.1),所以每层最多只能放三个轨道区段，而轨道区段只耍小于十个就行。组合类型表里写了 8种用到的组合：JZ、CZ、DX、JDD、JDF (1 )和JDF(II )、G25、GJo表6给岀了部分组合的内容，在25Hz相敏轨道电路组合里，岀了防雷和防护，还有二元二位继电器或者电子接收盒，本次设计我选择了二元二位继电器，型号是JRJC66o表6.1部分纟I合类型表12345CZLXJDXJFJDJ2DJJWXC-1700JWXC-1700JWXC-1700JZXC-HHI8JZXC-HI8DXDXJDJJWXC-1700JZXC-H18G25FLFH继电器FB-1HF.-25JRJC66GJDGJJWXC-17006. 3室内设备布置图6. 3. 1概述室内设备的设计包括电源室，继电器室和控制台室，计算机联锁的室内设备布置不同丁电气集中，但也有很多相似Z处，所以本室内设备布置图参考了电气集中的室内设备布置图。计算机联锁的控制台室内应有联锁终端和车务终端，室内的操作台比较大，宽度在600mm800mm。方便与放显示屏和鼠标键盘等。继电器室除了组合架和轨道架还有移屏柜、防雷柜、微机监测、以及站内电码化组合柜和电务维修终端。电源室的主耍设备有调压屏、交流屏、直流屏、转换屏、S700K三相交流屏、25Hz轨道电源屏、移屏电源屏。6.3.2室内主要设备(1) 组合架：进继电器室先看到第一排组合架的正面，每排的组合架数量为4架。为便于维修，排间留有净空lm。第一排组合架距分线盘和电缆柜留1.5m的距离，以便施工及日常维修时搬运必耍的设备。组合架距墙壁净空为1.2m,主耍通道的宽度都在1.2m以上。每排组合架的设置与照明设计相配合，使灯光集中在每排架间，同时使走行线架固定角钢避开窗户。(2) 电务维修终端：它的主耍功能是监视系统运行状况，对所有的操作命令、设备运行情况、故障报警信息和车站网络运行状况等进行分类存储、查询和打印。(3) 电源屏：电源屏全部放置于电源屏室，它的前后以及一侧距墙壁及其他设备间所留净空为l2m作为通道，以利维修。电源屏下面留有沟槽，以便走行电缆和电线与楼内其他设备连接。设置时，应将调压屏放在靠近主、副电源引入的地方。此次设计为环球线南极站下行咽喉计算机联锁系统T程设计，根据计算机联锁工程设计的宗旨和规范，乂结合铁路提速的需耍，完成了信号平而布置图、双线轨道电路图、联锁表、电缆径路图、电缆网络图、系统结构图、组合排列表、室内设备布置图以及工程数量表等计算机联锁工程设计中必要的基础图纸的设计报告。通过设计可以得出以下结论：(1) 信号平面布置图中的信号机、道岔、轨道电路等室外信号设备的布置满足铁路运营耍求；(2) 双线轨道电路图上极性交叉和送、受电端的布置满足设计耍求；(3) 联锁表的编制符合相关编制原则；相关理论分析及计算能满足信号施工安装要求。在此论文撰吗过程中，要特别感谢我的指导老师教授的指导，从最初的资料搜集到最后的论文撰写，他都给了我耐心的指导和无私的帮助。没有老师的帮助也就不会有我的毕业设计的完成。他不求凹报，无私奉献的精神很让我感动，再次向他表示由衷的感谢。在这四年的学期中结识的各位生活和学习上的挚友让我得到了人生最大的一笔财富。在此，也对他们表示衷心感谢！另外本次毕业设计的顺利完成，离不开本组同学的帮助，谢谢你们！本文参考了大量的文献资料，在此，向各学术界的前辈们致敬！参考文献1 王秉文.6502电气集中工程设计M.北京:中国铁道出版社,2005:1-191.2 张小群.车站电码化技术M.北京:中国铁道出版社,2008:43-47.3 王瑞峰.铁路信号运营基础M.北京:中国铁道出版社,2008:83-100.4 阮振铎.电气集中工程设计M.北京:中国铁道出版社,2008:21-31.5 赵志熙.计算机联锁系统技术M.北京:中国铁道出版社,2010:298-300.6 林瑜筠.6502电气集中电路图册M.北京:中国铁道出版社,2008:9-10.