铁路与公路交叉口护栏自动控制系统

2017-02-06蔡德利

数码世界 2017年1期

关键词：道口交叉口护栏

蔡德利

辽宁锦州渤海大学工学院

铁路与公路交叉口护栏自动控制系统

蔡德利

辽宁锦州渤海大学工学院

随着铁路以及公路的飞速发展，生活中为了控制管理的需要，针对如何更好地控制交通安全提出了很高的需求。本文基于铁路与公路交叉口的需求，设计了铁路与公路交叉口护栏自动控制系统。

铁路公路交叉口自动控制

1 引言

随着社会经济的飞速发展，推动了交通运输业，尤其是几乎我国大部分的范围中都有安装陆地交通网，由于道路中的路线错综复杂，交叉道口因此也是相形交错，随着交叉道口诞生，对道路运输效率造成了很大的影响，在效率方面大大地降低，从某种意义上这对交通安全造成了负面的影响。如何提高交通运输的效率以及降低交通安全事故发生率，就需要从交叉道口的人行和车辆进行分析，如何让交叉道口的行人与车辆能够合理高效地移动，同时运行的时间相对比较短，这是目前相关部门需要解决的问题与难点。基于众多学者的研究，设计了通过红绿灯的方式对公路交叉口的交通情况进行控制，可以让多个方向的道路能够交换地通行，从而最终有利于提高行人与车辆之间的运行速率，也方便货物在公路交叉口中能够快速地运输，在铁路和公路的交叉道口处，通常情况下选择的是栏杆，这样当火车经过交叉口的过程中能够将公路方向的流通隔断，从而降低了交通事故的发生。

现今所采用的这类栏杆的实现是基于人工控制的，所以人力方面并没有很好地得到利用。但是由于以往主要是通过机械装置对公路道口中红绿灯进行控制，从某种意义上而言，机械装置会造成占用空间的浪费，而且在物力财力方面耗损比较多。随着电子技术的飞速发展，在现实生活的很多领域中都运用到了自动控制系统。将数控技术应用到公路交叉口红绿灯方面，对交叉口红绿灯进行自动控制，相比于以往的方式，在资源损耗以及耗能方面都有着很大的优势，而且还可以推动我国运输业的快速发展。

2 总体设计方案

本文在铁路与公路交叉口护栏自动控制系统中用到了护栏，护栏控制的实现运用到了限位开关。系统的运行状态一共可以是由两部分组成的，分别是自动和手动。当系统的运行状态是处于自动的时候，在火车经过叉口的前几秒时候，通过分析来自火车的振动信号将PLC控制系统启动，从而保证公路段上的红灯显示闪亮，警铃发出声音，同时将护栏放下。在火车离开之后的几秒中，升起护栏，公路的绿灯就会亮，表明车辆和行人可以正常通过。如果系统的运行状态是手动的时候，护栏的升起和方下的操作就需要通过开关对电机的正转以及反转进行手动地控制。从而确保护栏的状态可以是水平的以及垂直的。

3 设计思想

3.1 铁路道口设计思想

为了实现自动控制系统，需要做的就是对控制目标进行深入地分析，从而确保控制系统可以满足所提出的需求。当火车到来之前需要切断铁路和公路的交叉口的公路交通，从而可以提供一些时间给公路进行调整。同时还需要保证当火车经过的时候，公路交通就会切断，无论是什么情况下，公路必须要切断，由于如果没有切断就容易引起撞车交通事故的发生，从而造成的后果会十分严重。因此基于这个特征，本文设计的自动控制系统具有很高的可靠性。

3.1.1 控制信号的取出

当公路交通切断之前需要转换火车到来的信息，将火车来临的信息转为电信号，将电信号转变为控制信号，控制系统的好与坏与所取出的控制信号有着直接的影响关系。从某种意义上自动控制系统的最主要的特征是可靠性以及精确性。关于火车来临信息的检测有多种方式，例如无线电波、电磁电法，光电法等。由于这几种方法分别有各自的功能特点，然而缺点是在获取信息的过程中故障率比较高，同时具有比较差的抗干扰性等。所以这些方法目前还没有被大部分人所接受，本文在信号获取的过程中应用到特殊的方法，同时信号的传输用到了专线的方式。这样一来能够更好地将火车来临的信息获取到，从而增强信号的准确性以及抗干扰性。最终使系统的性能可以增强。

3.1.2 系统原理

自动控制系统中控制原理为：在交叉道口两边附近的铁轨上分别设置从K0-K3，其中的K0、K1是放置在交叉道口的同一边的，而K2和K3是放置在交叉道口的另一边的。在火车开过来的时候，先将K0闭合，同时负电压就会对C进行充电，此时的SCR是截止的状态。在火车开到K1位置的时候，闭合K1，C就会出现放电，接着再进行反向充电。从而电压的突变就会导通SCR，指示灯就会被点亮。此时继电器出现吸合现象，促使电动机的正向电压转动，进而使得栏杆能够降下，最终成功实现公路交通切断的目的。系统总电路图如图1所示。

图1 系统总电路图

当火车的行驶方向是向右的时候，在火车经过K2的时候K2就会出现关闭的现象。因为考虑到C是处于充电的状态，所以闭合K2不会起到任何作用，这个时候SCR是导通的，当火车经过K3的时候，在C上增加负电源，C的两端就会出现电压负跳变，作用在SCR中的负脉冲的目的是为了截止SCR，同时灯L也会熄灭，继电器会被释放，电动机在负电压的作用下进行反转，从而推动护栏升起，公路交通情况恢复正常。

当火车的行驶发方向是向左的时候，其工作过程和向右的行驶方向是一致的，而且有一个到位开关设置在栏杆的顶端以及底端的部位，这个到位开关的作用是检测栏杆升起或者降下到位的信息，当栏杆升起到顶端，或者下降到底端的时候，电机就是出现停电，从而工作终止。

4 系统程序设计

4.1 模式选择

控制过程的模式主要包括了手动以及自动两种，具体的模式选择流程如图2所示。

图2 模式选择流程图

当将系统通电以后，第一步需要做的就是确保护栏是不是在最下面，如果没有在最下面的话，那么护栏就会自动调整到最下面。通过手动自动的切换寄存器进行系统控制模式的判断。

4.2 PLC输入/输出口分配

PLCI/O口分配情况如表1所示。

表1 PLCI/O口分配情况表

4.3 555触发脉冲电路图

555触发脉冲电路中的脉宽是从几个微秒到数分钟，精确度是在0.1%左右。将新触发脉冲增加到电路中，电路的暂稳态所保持的时间段是VC从0增加到2/3VCC的时候，此时脉冲是不起任何作用，而且电路中暂稳态所保持的时间是固定的。从这里可以知道电路的工作波形的变化情况，当电路中R和C选择合理的值的时候，就可以保持在tp0的时间段内输出脉冲的脉宽。如果在电路中运用这个脉宽的时候。就能够在tp0的时间段电路处于一种状态。555触发脉冲电路的电路图如图3所示。