嵌入式开发-编组站 自动化驼峰计算机控制系统升级简述.pdf
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1、编组站 自动化驼峰计算机控 制系统升级简述 北京 全路通 信信号研 究设 计院丁 昆、何 鹰 摘要:本文通过对近几年我国驼峰 自动化技术的快速推广发展的回顾,展现 了计算机最 新技术在驼峰 中应用,使驼峰作业产生 了根本 变化,作者着重论述 了目前驼峰 自动化两类主 要的计算 机控 制 设备 的特 点,并着重介 绍 了两类设备升 级的情况,供从 事铁路控 制领 域 的科 技人 员参考。关键词:编组站、驼峰、自动化 A b s t r a c t:The a r t i cl e p r e s e n t s t h e a p pl i c a t i o n oft h e n e we
2、s t c ompu t e r t ec hn ol og y i n t h e h ump s y s t e m,a n d t h e f u n d a me n t a l c h a n g e s wi t h t h e h u mp o p e r a t i o n c a u s e d h e r e wi t h b y r e v i e wi n g t h e r a p i d s p r e a d an d d e v e l o p me n t o f h u mp a u t o ma t i o n t e c h n o l o g y i
3、n t h e l a s t y e a r s i n o u r c o u n t r y Th e a u t h o r f o c u s e s o n d e s c r i b i n g t h e c h a r a c t e r s o f t wo k i n d s o f ma i n c o mp u t e r c o n t r o l e q u i p me n t f o r t h e h u mp a u t o ma t i o n,a n d s t r e s s i n g t h e u p g r a d i n g s i t u
4、 a t i o n o f t h e t wo k i n d s o f t h e e q u i p me n t,g i v i n g r e f e r e n c e t o t h e s c i e n t i fic a n d t e c h n i c a l p e o p l e,wh o are e n g a g e d i n t h e fie l d o f r a i l wa y c o nt r o1 Ke y wo r d s:M a r s h a l l i n g s t a t i o n,Hu mp,Au t o ma t i o n
5、 1驼峰的作用及驼峰计算机控制的 发 展 过程 铁 路运输 中编组站 是重要的组成部分,它是列 车 的主 要制造 工厂。在 路 网中编组 站为确保正常运输秩序具有重要的调节功 能。而驼峰是编组站的关键设备,所有有调 作业的车辆都 要通过该设备进行 分解作 业,其作业的效率为编组站调节能力高低的重 要物质基础 之一。早在 6 0年代末至 7 0 年代初我国的科 技工作者 已经开始对驼峰现代化技术进行 研究,于 1 9 7 0 在丰台西建成我国第一座半 自动化 驼 峰;从 1 9 7 2年 丰西数 字计算机控 制 DJ S-1 2 7 型 国产计 算机 探索 进行 自动化 控 制,到 l 9 7
6、8 年才在 南翔 下行开 通 了我 国 第一 座 自动化 驼峰,控制 机选用 DJ S-l 3 l 小 型计 算机;但 由于 当时 我 国的经济状 况 及计算 机 发展水 平的 限制,驼峰 自动化 控 制系统发展缓慢;直到 t 9 9 3 年石家庄上下 行驼 峰 自动化 的开通,使 我 国驼 峰 自动 化 控制的实施具备了工程推广的条件,在这 段时间内我国的科技工作者进行了艰苦的 努力 与探索,取 得 了丰硕 的科研 成果,铁 道 部科学研究院通号所在郑州北上行采用长 城0 5 2 0 为主机,S T D总线为控制机的核心 的自动化驼峰控制设备,并通过 国家验收。郑北下行系统为美国引进的 YA
7、RD 一 2 0 0 0 系统,分 上下两层,系统上 层为 I NTE L工 业 控 制 主 机,下 层 为 高 度 集 成 的 8 0 1 8 8 C P U 微机,由于多 种原 因 当时没有 开通;1 9 9 2年通号 公司设 计 院在德 州开通 了T WK-l 型驼峰溜放速度微机控制系统,该系统为 DC S集散式控制系统,l 9 9 3 年由 铁道部科学研究院通号所在呼和西开通了 驼峰微机分线控制点连式调速系统,该系 统为 P C为上位机,8 0 9 8单片机为控制单 3 3 维普资讯 http:/ 元的控制系统;1 9 9 3 年在石家庄站开通的分 别 由通号 公司研 究设计 院研制
8、的F TK型分 布式驼峰 自动化控制系统,其系统结构为 分布式控制系统,上下两层结构,上层为 I NT E L工业控制主机,下层为各种类型控 制器,上 下层 通过 B I TBUS 通 信 网连 接,运 用于上行驼峰 自动化控制系统。铁科院通 号所 研 制 的 TBZ K编 组站驼 峰作业 过程 自 动控制系统运用于下行驼峰 自动化改造工 程,该系统也是上下位集散式组态结构,上 位机为长城0 5 2 0 微机,下位机为Z 8 0 微机。l 9 9 3 年后我国对外开放的步伐大大加快,使得我国计算机的发展水平逐步与世界同 步,也带动了驼峰 自动化控制设备快速发 展,使得我国8 0 以上的大中能力
9、驼峰实 现了自动化控制。下面通过介绍 目前国内 推广较多 的驼峰 自动化控制系统 Tw 及 F T K系统简述一下驼峰 自动化控制系统的 发展。2T w 组态 式 控 制 系统 Tw 系列组态式驼峰 自动控制系统是 在通号公司设计院先期开发的T w卜2 溜放 进路控制子系统、T wZ l 驼峰 自动集中子 系统、Tw Kl溜放速度控制子系统和 T WG C l 工频测长子系统基础上,统一构 造,统一管理,统一操作,统一监控而成。T w一 2组态式驼峰 自动控制系统是在 T w l 基础上改进、提高,并于 1 9 9 8 年9 月 在双桥驼峰场首先使用。与 Twl 相比,T w一 2系统采用了以
10、下新技术:(见表 1)。表 1 TW 一1 系 统 TW 一 2系 统 人机 界 面设 备 终端 工 作站 人机 界面 操 作平 台 D0S环 境 WI NDOWS NT环 境 人机界面与上层机通信 R S 2 3 2串行通信 以太网 人机 界 面与 上层 机 通信 速度 9 6 0 0 l 0兆 可配 置 人机 界 面数 量 4台 终端 l O个工 作站 上层 机 与下 层 机通 信 S D LC数据 链通 信 CANBUS现 场 总 线 上层 机 与下 层 机通 信速 度 9 6 O O l 兆 下层 机 采用 微 处理 器 8 0 8 8 8 0 3 8 6 E X 下层 机 存储 容量
11、 6 4 K l兆 下层 机 1 0扩 展 总 线方 式 CANBUS现场 总 线 1 0扩 展板 非智 能 智能 1 0板 扩展 能 力 可 扩展 4个 1 0板 可扩 展 1 1个 1 0板 1 0板 带 电插拔 能 力 不可带 电插 拔 可带 电插拔 更 换 报警及变化记录与检索查询 用上层机兼 专设维护工作站 远 程诊 断 可 选 配置 基本 配 置 统计与报告 无 有 与其他系统连接 串行通信 串行通信或网络通信 实 现 双 溜方 式 增 设 一个进 路 终端 多开 一 个溜 放 窗 2 1系统组成 Tw 系统驼峰 自动控制系统是一个庞 大的过程控制系统,其控制和采集对象分 布在驼峰
12、头部的各个地点,由多个人员进 行操作和监督,并且和其他系统之间有数 据交换。系统组成如图 l:维普资讯 http:/ 2 2系统特点 T w一 2 驼峰 自动控制系统归纳起来具 有 以下特 点:1)技术 先进 T w一 2系统采用了4层集散式过程控 制系统结构、以太网、C AN B US 现场总线、WI NDOWS NT为平 台的人机界面、3 2位 编程、3 8 6 E X嵌人式控制器、智能输入输出 等 9 0 年代技术,因此 T w一 2 系统达到了国 内外驼 峰控 制领 域的 先进水 平。2)高技 术与低 成本 由于T w系列采用若干优化技术,系统 提供 了最佳 的性 能价格 比,实现 了
13、半 自动 化的投资和规模,自动化的综合效果,因此 该系统可适用于大、中、小各类驼峰场新建 或更新改造,而且适 合于工程建设周 期短、平、快 的项 目,以及在 旧站 场改造 中不 同利 旧要求 的站 场。3)技术 成熟,性能稳 定 Tw 系列控制系统经过了十几年的发 图 1 展历程。近5 年来,其组态模式已经具有 了 几十个驼峰场应用的经验,包括大中小各 类驼峰,遇到过各种特殊站场情况和各种 特殊 作业,经受 了各 种条件 和环境 的考验。在大 力推广过程 中不断改进、完善、提 高,已经磨合得相 当成 熟,性 能 日趋稳定,适应 性很强。在工程建设过程中,T w 系统的实 用化程度较高,现场调试
14、周期短(大驼峰2 0 天,小驼峰 l 0 天)。目前在大驼峰实现一个 信号楼全场集中控制的实践,标志着T w系 统 已经将我国的驼峰 自动化水平提高到了 一个 崭新的时代。4)室内结构紧凑,室外设备少 为 了降低系统成本和工程建设费用,T w 系统有以下两个指导思想:通过精心地和 自成风格地系统和硬件 电路设计,提高系统集成度,简化室内设 备。做到每个驼峰只用 l 至 2 个控制机柜,插件数量少,占地面积小,可靠性高,维护 简单。通过提高软件的智能化,信息资源充 3 5 维普资讯 http:/ 分 共享 的软件 设计,的种 类和数量。尽可能减少室外设备 以上,全场安全连挂率达 9 0 以上:5
15、)先进的人机界面 人 机界 面是计 算机控 制现代化 程度及 系统功能体现的重要窗 口。T W-2 系统对于 所控 制功 能范 围 内的操作 与表示 均采用 了 基 于 WI NDOWS NT工作站 的图形用户界 面(GUI)技术,并利用电子表格处理调车 作业计划,采用现成的数据库处理技术,以 及 语音 报警、提 勾 图象 实 时显示 的多媒体 技术,用键盘或鼠标作为操作手段,在高分 辨的显示器上设了不同的可下拉、缩放、移 动、关闭和弹出的窗 口,可方便和直观地进 行 操作,向操作 人员和 维修 人员直 观地提 供 了更 加 丰富多彩 的信 息量。随着 功能 的 不 断完善,不再 设传统 的驼
16、峰控 制 台。6)高 度可靠性 基于双机热备的T w系统,采用了结构 统 一、简单、紧凑、配 置灵 活的硬件设计,并采用 了若 干新 的插 接技术,可 以带 电插 拔更换插件;按风险分散设计的集散式系 统结 构,保证 了系统从不 发生全场失控;逐 步积累并久经考验的故障导向安全、故障 软化、故障降级处理软件,对不同水平的室 外设备适应范围较宽。上述措施使系统的 可靠性、可用性 和 可维护 性达 到 了相 当实 用的程度。7)独特 的功能 TW 系 统提供 了 以下独特 的 自动化 功 能:在溜 放开始 时推送进 路 自动选路 与 锁闭,与到达场的场间联系 自动办理;可 自动执行混合型的调车作业
17、计划,除溜放勾外,可按计划逐勾 自动执行上下 峰调车进路、禁溜线和迂徊线取送车进路,勿须 操作 员介入;系统 的 间隔控 制 自动化 程度较 高,自动 作业率 在 9 0 以上;系统的 目的控制采用了较先进的数 学模 型,在 点连 式驼 峰,自动作业率在 9 9 系统通过不断地对减速器剩余能高 的检算,对 两 台减速器 分别进行 控制,在制 动能高满足的前提下勾车降速平稳,可缩 短勾车占用减速器的时间,控制误差小;在线束调车上下峰进路上有死区段 及减速器 的情况下,实现了调车进路信号 与进路的 自动关闭和解锁,确保了联锁关 系的严密;采用轨道 占用时间屏蔽等独特手段,使系统具有防止轻车跳动的功
18、能,有效地 减 少 了轨道 电路分 路不 良引起 的勾 车掉道 等险I生事故,提高了作业安全程度;该系统采用工频测长,运用数理统 计 方法,回归每股道 的轨道 电路特性 曲线,通 过 高次方程运 算,消 除轨道 电路 特性 非 线性变 化 的影响,从 而有效地 降低 了测长 误差。为了减少地表湿度等变化对测长精 度的影响,该系统还采用了股道空闲 自动 校正 的措施。另 外系统 还有 测 长跟踪 原理 的勾车连挂速度测量。8)统一的诊断报警记录 各 种监 测信息 均汇集 到维护 工 作站存 在数据库中,供统一检索查询。因此该系统 可 以按计划、勾序、设备 号等等各 种名 目,以最 完整、最优 化
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