浅谈城轨信号机模拟实训系统设计

易翠英，童川

（四川铁道职业学院，四川 成都 610097）

1 选题的意义

城轨信号机是城市轨道交通系统中非常重要的设备，用来指示城轨列车运行，保障行车安全。虽然在正常运行时城轨信号机处于灭灯的状态，但是，在降级模式和车辆段运行时，信号机还是处于点灯状态。对于信号专业的学生而言，熟练掌握城轨信号机点灯电路检修和维护的技能还是非常有必要的。但是，学校既有的点灯电路与6502 绑定，影响大、安全隐患大、故障设置和修复都非常困难，而且与城轨信号机的显示也有差异。因此，在调研当前城市轨道交通信号显示的情况下，利用计算机技术与继电接口电路结合，通过I/O 控制器设置故障，开发一套贴近现场实际的城轨信号机模拟实训系统，有利于加强学生对点灯电路继电器动作规律的掌握、城轨信号机灯光显示含义的理解以及点灯电路断线故障查找和处理能力的培养等，为《城轨信号基础课程》《城轨联锁》等课程的学习提供设备支撑，为实践教学提供有利条件。

2 硬件结构

城轨信号机模拟实训系统硬件结构如图1 所示。系统包括控显机、I/O 控制器、城轨信号机继电器接口电路、LED 信号机、24V 直流模块和220V 交流电源。

图1 城轨信号机模拟实训系统硬件结构

（1）控显机通过RS232 接线与I/O 控制器之间进行实时通信，并通过软件仿真实现人机交互功能，如图1 所示。通过显示器为实训学生提供操作控制和实时显示的人机交互界面，可以完成站场图形的显示、电路图的显示和缩放、信号开放的操作、点灯电路断线故障的设置和恢复等功能。

（2）I/O 控制器采用DAM3200 驱动模块和DAM3208D 采集模块。通过DAM3200 驱动模块接收控显机下发的命令，控制点灯电路中各接点断开或闭合，实现对电路断线故障的设置和恢复。通过DAM3208D 采集模块可以采集各继电器的状态信息并送给控显机进行实时显示，同时也将信息存储作为联锁运算的依据。

（3）图2 为部分城轨信号机继电器接口电路。该电路由灯丝继电器DJ、二灯丝继电器2DJ、列车信号继电器LXJ、引导信号继电器YXJ、正线信号继电器ZXJ、点灯继电器DDJ 构成。DDJ 接收到DAM3200 驱动命令后励磁吸起，控制室外信号机灭灯，当DDJ 接到命令断开励磁电路DDJ 落下，接通室外点灯电路DJ 吸起，室外信号机点亮红灯；排列正线接车进路后，LXJ 和ZXJ 接收到DAM3200 驱动命令后励磁吸起，接通点灯电路DJ吸起，信号机显示绿色灯光；排列侧线接车进路后，LXJ 接收到DAM3200 驱动命令后励磁吸起，接通点灯电路DJ 吸起，信号机显示黄色灯光；排列引导接车进路后，YXJ 接收到DAM3200 驱动命令后励磁吸起，接通点灯电路2DJ 吸起，信号机显示红+黄灯光。在点灯电路上设置了57 个故障点，每个故障点与DAM3200 的接点一一连接，通过DAM3200 控制这些接点的闭合和断开，从而控制实际点灯电路的闭合和断开，方便进行电路断线故障的设置和恢复。

图2 部分城轨信号机继电器接口电路

（4）信号机采用三显示LED 信号机，从上到下的灯位分别是黄、绿、红。

（5）需要两种电源，一种是220V 交流电源，作为信号机点灯、I/O 控制器工作以及计算机工作电源；另一种是24V 直流电源，作为继电器的动作电源，通过24V 直流模块，可以将220V 交流电源转变为24V 直流电源。

3 软件结构

根据教学需求以及实训学生的训练习惯，将实训软件系统划分为四个模块，分别是电路图模块（显示和缩放）、站场模块、故障设置模块及通信模块。模块划分如图3 所示。

图3 软件系统模块划分

图4 电路图

（1）在电路图模块上，可以实现电路图显示和缩放功能。当系统与I/O 控制器建立通信后，根据采集模块采集各继电器的状态信息，显示由各继电器接点沟通的点灯电路图，比如，采集到DJ 是励磁状态，电路图上的DJ 继电器图形符号也会随之变为励磁状态，也就是说，整张电路图会随着继电器的状态（吸起或落下）沟通不同的电路走向。并且在电路上的不同位置会显示1-57 个断线故障点，每个故障点与室外控制器的接点一一对应，控制器的接点常态为闭合，也就是说，常态下电路上的各故障点都是接通的。为了看图方便，通过鼠标滚动可以进行电路图像的放大和缩小。

（2）在故障设置模块上，可以实现故障设置、修复以及评分功能。在进行故障设置时，操作人员需要点击点灯电路图上的各个故障点，系统会依次记录下所有的故障点并进行排序处理，保证一次只会出现一个故障点，如图5 所示。

图5 设置故障点

在进行故障修复时，操作人员点击点灯电路图上的故障点，然后确认即可，如图6 所示。查找训练时，不管前一个故障点是否正确修复，系统都会修复前一个故障点，然后再出现下一个故障点，直到所有的故障点全部出现。一旦设置为故障点，与之连接的控制器的接点变为断开，对应的继电器接口电路也断开，DJ 或2DJ 两端没有电流经过，DJ 或2DJ 落下，电路故障。反之，进行故障修复时，是将对应控制器的接点变为闭合。为了成绩统计方便，在设置故障点时，需要设定故障查找时间，以及单个故障点的分数。一旦设定时间结束或者操作人员选择结束任务后，成绩统计的界面就会出现，可以查看分数、时间、漏查或错查的地方。

图6 修复故障点

（3）在站场模块上可以实现站场显示、操作命令的接收和处理。站场图上的信号机,会根据采集的继电器的状态信息，显示不同的灯光，如表1。

表1

在站场图上可以进行进路办理、点灯操作、取消操作等，如图7 所示。在站场图上收到命令后，系统首先对命令进行判断处理，然后再输出命令到控制器控制不同接点闭合或者断开。如办理进路，首先要判断是正线接车还是侧线接车，如果是正线接车进路，LXJ 和ZXJ为1，此时，下发命令到控制器，控制LXJ 和ZXJ 励磁电路上的接点闭合，室外的LXJ 和ZXJ 会励磁。同时，系统不断地检查DJ 的状态，如果DJ 因电路故障落下，系统将不再驱动LXJ 和ZXJ，此时，下发命令到控制器，控制LXJ 和ZXJ 励磁电路上的接点断开，室外的LXJ 和ZXJ 会失磁落下。

图7 站场命令下达

（4）在通信模块上系统通过RS232 接口与I/O 控制器连接。通过采集模块可以采集各继电器的状态信息，采集信息为1 判断继电器为吸起状态，采集信息为0 判断继电器为落下状态。系统经过命令处理后，通过控制模块控制电路中的接点接通或闭合。同时，命令是否成功发送到控制模块，也会在界面上提醒，这样保证发送信息的准备性。

4 结语

本文开发了一套城轨信号机模拟实训系统，重点对其硬件结构和软件结构分别进行了阐述。在实训系统上通过控制器设置故障，不仅实现故障设置鼠标化，而且也降低了设备的磨耗，延长设备寿命。通过继电器接点吸起落下沟通不同的电路，让复杂的电路原理清晰化。通过评分和时间管理，使得成绩考核自动化，提高学生的学习兴趣和积极性，最终通过不断的训练增强学生的动手操作能力。