张玉霞

摘 要：本文在分析铁路车站列车信号机传统点灯电路电子化点灯模块功能需求的基础上，对其硬件和软件进行了研究设计，并对列车信号机传统点灯电路电子化点灯模块点灯功能的实现及其可靠性和安全性设计进行了详细阐述。

关键词：列车信号机；电子化点灯模块

中图分类号： U284.7 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）16-168-2

0 引言

铁路车站中列车信号、进路、道岔三者之间的联锁控制发展经历了三大发展阶段，分别是机械联锁控制、电气集中联锁控制、计算机联锁控制系统。限于当时的电子技术发展水平，和对铁路运营安全的考虑，计算机联锁系统依然选择将继电器电路作为执行电路。这些计算机联锁系统的特点是由计算机保证联锁、由继电器电路来执行联锁系统下发的联锁命令。正是由于整个计算机联锁系统中保留了一部分重弹力式继电器，使得计算机智能化的特点无法充分体现。为了突出计算机联锁系统的职能化特征，也为了使计算机联锁系统具有更高的可靠性和安全性，有必要研制一种电子化的执行模块来替代由继电器构成的执行电路。

本文重点对列车信号机传统继电器式点灯电路进行了电子化研究设计。

1 列车信号机传统点灯电路电子化点灯模块总体设计

铁路车站的列车信号机包括进站信号机、带调车信号的两方向的出站信号机以及进路信号机，这些列车信号机传统的点灯电路都是由继电器控制的。结合列车信号机传统点灯电路实现的功能，电子化、智能化、模块化后的列车信号机点灯电路应该具备如下功能：

①能与计算机联锁系统进行信息交换，接收由计算机联锁系统中联锁主机下发的列车信号机点灯指令，同时还要实时地给联锁主机上传列车信号机点灯状态；

②能实时监测列车信号机点灯电流和列车信号机的点灯状态；

③每个列车信号机电子化模块可以控制1架列车信号机，最多可以点H、U、L、2U、YB、2L、DB 7个灯位；

④电子化模块要实时进行自检，当电子化电路自身出现故障时必须自动输出安全侧点灯信息，即点红灯；

⑤不给出乱显示；

⑥将AC220V电源转换为AC16V，作为列车信号机点灯电源。

根据列车信号机电子化点灯模块所具备的功能，和列车信号机传统控制电路的运用技术条件，铁路车站列车信号机传统点灯电路电子化点灯模块总体结构如图1所示。

铁路车站列车信号机传统点灯电路电子化点灯模块主要由通信电路、微处理器、列车信号机点灯主控回路、主控回路状态监测电路、信号点灯状态监测电路以及报警指示电路构成。

图1中，通信电路在联锁主机和微处理器间进行信息传递，这些信息包括联锁主机下达的点灯指令、表示和报警信息以及主控回路和其他电路的运行状态信息；主控回路根据联锁主机下达的点灯指令，控制列车信号机灯泡的点亮和熄灭；信号点灯状态监测电路用来对列车信号机信号点灯状态进行实时监测；主控回路状态监测电路用来对列车信号机电子化模块中与安全控制相关的元器件进行实时监测；报警指示电路在列车信号机电子化点灯模块或者列车信号机故障时及时地给出对应的报警信息。

2 列车信号机电子化点灯模块硬件电路设计

根据列车信号机传统点灯电路电子化点灯模块总体设计框图，其硬件电路设计包括通信电路设计、主控电路设计、主控回路状态监测电路、列车信号机点灯状态监测电路以及报警指示灯。下面主要对列车信号机电子化模块点灯主控电路进行介绍。

列车信号机传统点灯电路电子化模块的点灯主控电

本文研究设计的列车信号机传统点灯电路电子化模块总共需要控制7个灯位的显示，分别是H灯、U灯、L灯、2U灯、YB灯、2L灯以及DB灯。由于列车信号模块所控制的7个灯位（H灯、U灯、L灯、2U灯、YB灯、2L灯以及DB灯）中有需要与其他灯位配合点亮的，也有需要单独点亮的，所以将其控制的7个灯位进行分组控制，将需要单独点亮的H灯、DB灯、U灯和L灯作为第一组进行控制，将需要与第一组中有关灯位同时点亮的YB灯、2U灯和2L灯三个灯位作为第二组进行控制。

3 列车信号机传统点灯电路电子化点灯模块软件设计

铁路车站列车信号机传统点灯电路电子化点灯模块的软件设计，根据电子化点灯模块的控制功能，遵照控制软件工程方法规范，采用了模块化结构设计。

根据铁路车站列车信号机传统点灯电路电子化点灯模块要实现的功能和硬件整体设计，铁路车站列车信号机传统点灯电路电子化点灯模块的软件主要分为两大块，分别是控制软件和监测软件。其控制软件包括电子化点灯模块上电自检模块、初始化模块、通信模块、点灯命令处理模块、点灯控制模块；监测模块包括列车信号机点灯状态监测模块、点灯主控回路状态监测模块以及监测信息接收处理模块。其中点灯控制软件主要负责硬件的控制输出、输入信号的采集和逻辑处理，以实现列车信号机传统点灯电路电子化点灯模块对列车信号机的显示控制功能。

4 电子化点灯模块可靠性和安全性设计

为了保证铁路车站列车信号机传统点灯电路电子化点灯模块具有高的可靠性和安全性，进行了如下设计：

4.1 电子化点灯模块采用“2取2”的安全结构

根据铁路车站列车信号机传统点灯电路电子化点灯模块需要完成的功能和列车信号机点灯控制电路的运用技术条件，铁路车站列车信号机传统点灯电路电子化点灯模块采用“2取2”的安全结构，模块的整体结构首先保证了其具有高的安全性。

4.2 点灯控制电路选用安全型继电器作为主控元器件

铁路车站列车信号机传统点灯电路电子化点灯模块主控电路选用选用带强制导向接点的小型纤细型安全继电器。其机械寿命高达1000万次以上，是带有强制断开接点的安全型板载继电器。在线圈无励磁的状态下，该继电器的常开接点熔接后所有的常闭接点将保持0.5mm以上的接点间隔；同样地，在线圈励磁状态下，常闭接点熔接后所有的常开接点将保持0.5mm以上的接点间隔。这一特性保证了该继电器某一个接点的故障不会导致其他接点出现同样的故障，为铁路车站列车信号机传统点灯电路电子化点灯模的可靠性和安全性提供了另一重保障。

4.3 点灯控制电路采用双断法

铁路车站列车信号机传统点灯电路电子化点灯模块所有灯位点灯控制回路的去线和回线上都对称设置了2个安全型继电器，可以实现不同点灯回路的安全可靠切换。这样可以避免只有去线或只有回线混线时造成误点灯现象，还可以避免在一个继电器故障的情况下模块出现错误点灯或所控灯位不受控制的现象。

5 结论

本文结合铁路车站列车信号机点灯控制的工程实践对列车信号机传统点灯电路电子化点灯模块的进行了研究设计。模块满足铁路车站列车信号机点灯电路的各项运营技术条件，能很好地实现铁路车站列车信号机传统点灯控制电路的电子化、智能化和模块化。