肖洪祥 ， 刘庆华

（1.桂林理工大学 信息科学与工程学院，广西 桂林 541004；2.桂林电子科技大学 信息与通信学院，广西 桂林 541004）

铁路道口是公路与铁路的平面相交处，是铁路运输安全的薄弱环节。现有的单线铁路非自动闭塞区段大都采用DX3型道口信号设备，即在铁路线路的上下行接近点分别设置一个闭路式控制器，以采集接车接近和离去的信息。当闭路式控制器采集到列车接近的信息后，通知道口控制中心，产生声光报警命令并发出室外报警音响，道口看守员立即执行清理道口、关闭道口栏木的任务。

列车接近区段的长度是根据铁路区段所通过的列车最高时速，按照《铁路区间道口信号设备技术条件》（GB10494-89）的规定计算确定的，列车接近区段的长度是固定不变的。因此，列车接近通知时间T也是固定的。我国绝大多数既有铁路还是客货运混合运输状态，客运列车与货运列车速度相差很大。由于车流的密度和速度的不确定性，导致道口关闭时机和时间不合理，极大地影响了道口机动车辆和行人通过的效率，铁路道口交通拥堵和交通事故时有发生[1]。

笔者设计了一种基于轨道电路的铁路道口列车测速系统，通过采集列车的速度，通知道口控制中心，道口控制中心根据车速的快慢确定合理的道口关闭时机，从而提高道口机动车辆和行人通过的效率。

1 列车测速系统设计

1.1 道口控制中心总体设计

道口控制中心系统框图如图1所示，列车测速模块采集列车的行驶速度，通过CAN总线将列车的速度信息发给主控单元，主控单元根据列车的速度确定道口声光报警和栏木关闭的时间。

图1 系统总体框图Fig.1 Block diagram of system

1.2 测速模块的工作原理

测速模块包含道口传感器和单片机控制电路，道口传感器采用阀式轨道电路。以下行方向为例，道口传感器设置如图2所示。

在道口接近区段的远端设置两段25 m长的阀式轨道电路。设列车在本区段上、下行运行的最高速度为160 km/h，按最不利的条件计算，接近区段长度应为2 222 m[2]。无车占用时，两段轨道电路的GJ1、GJ2均处于吸起状态。当列车驶向道口时，先后占用 JG1、JG2，GJ1、GJ2会相继落下，利用单片机测出两段轨道电路动作的时间间隔，即可计算出列车的行驶速度。

图2 道口传感器布置图Fig.2 Crossing sensor layout

1.3 测速模块硬件电路设计

以下行方向为例，道口控制中心与远端轨道电路连接的电路图如图3所示，将24 V电源送至接近轨道电路，利用GJ1和GJ2的吸起和落下结点控制设在道口控制中心的JGJ，并将+5 V电源通过JGJ的吸起结点接至单片机的P1.1口。

图3 道口传感器电路图Fig.3 Crossing sensor circuits

图4 P1.1口输入的脉冲波形Fig.4 Input pulse waveform in port P1.1

由于下拉电阻的作用，P1.1口平时为低电平[3]。当列车压上JG1时，GJ1被旁路掉下，JGJ吸起，P1.1口为高电平；列车压上JG2时，JGJ掉下，P1.1口又回到低电平。P1.1口输入的脉冲波形如图4所示。利用单片机定时器测量这个脉冲的宽度，就可以计算出列车的速度。单片机测量电路如图5所示。

1.4 系统软件设计

测速程序，利用单片机定时器计算传感器输出的脉冲宽度时间，再根据铁轨长度计算出列车的速度。列车行驶速度计算公式如下：

图5 单片机测量电路Fig.5 Single-chip measured circuit

v——计算所得的速度。（单位：m/s）

25——有绝缘轨道电路的长度，25 m。

t——单片机测得传感器输出的脉冲宽度时间。（单位：s）

程序流程图如图6所示。

图6 系统程序流程图Fig.6 Flow chart of system program

2 结 论

列车测速系统是铁路道口实现定时报警的重要组成部分。实验结果表明，该测速系统测速精度可达到0.1 m/s，能够满足铁路道口控制系统的要求。本文提出的基于轨道电路的列车测速的方法，测速电路简单，可靠性高，可广泛应用于时速160 km/h以内的单线铁路道口。由于铁路运输[7]安全的重要性，该系统还需要进一步完善，并在铁路道口现场进行实验，以确保铁路道口运行的安全。

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