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區(qū)域聯(lián)鎖車站電流表遠程監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)分析論文
區(qū)域計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)(簡稱區(qū)域聯(lián)鎖)，是目前技術成熟并在國內外廣泛使用的聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)車站聯(lián)鎖、區(qū)間閉塞和調度指揮一體化控制。區(qū)域聯(lián)鎖車站分為主控站和被控站，區(qū)域內聯(lián)鎖關系的完成、車站設備的監(jiān)控只在主控站進行，被控站只設執(zhí)行設備，一般無人值守。
常規(guī)的聯(lián)鎖車站控制臺都設有電流表，車站值班員在控制臺排列進路時，通過這些電流表就能了解室外道岔動作情況。如道岔發(fā)生卡阻、擠岔、鎖閉異常等情況，電流表可以直觀反映出來，減少了由于室外情況不明而產生的誤操作。區(qū)域聯(lián)鎖主控站的道岔由主控站聯(lián)鎖系統(tǒng)控制，被控站的道岔由被控站聯(lián)鎖執(zhí)行設備控制。因被控站無人值守，故需要主控站值班員來查看被控站道岔動作情況。通常的做法是通過電纜將被控站的電流表連接到主控站，但因為距離較長效果不是很好，這給運輸帶來了不安全因素，也容易造成值班員誤操作。為解決此問題，設計了控制臺電流表遠程監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)在不改變區(qū)域聯(lián)鎖的情況下，實現(xiàn)了讓主控站值班員實時查看到被控站道岔動作情況，解除了影響運輸?shù)牟话踩蛩亍?/p>
1系統(tǒng)結構設計
區(qū)域聯(lián)鎖系統(tǒng)一般有一個主控站和一個或多個被控站。根據(jù)這種特點，在每個被控站設置一臺大電流采集器，用來采集被控站電流表的動作情況;在主控站設一臺光纖/CAN通信轉換集中器，與各個被控站的CAN/光纖通信轉換器進行通信，收集各個被控站的電流表監(jiān)測數(shù)據(jù)。被控站道岔電流表的數(shù)值在主控站電流顯示屏上顯示，也可以接入聯(lián)鎖上位機，在聯(lián)鎖控制臺上顯示。
大電流采集器和CAN/光纖通信轉換器的通信采用CAN總線通信方式，CAN總線是可靠性很高的現(xiàn)場總線，同時擴展性也很強;主控站采用光纖/CAN通信轉換集中器，接收各站電流采集單元的數(shù)據(jù)，處理、存儲數(shù)據(jù)并發(fā)送至電流顯示屏進行顯示;被控車站較多時，可以通過聯(lián)鎖上位機進行軟件接口，在聯(lián)鎖控制臺進行集中顯示;主控站和被控站之間通過光纖連接。
2系統(tǒng)功能及核心部分設計
控制臺電流表遠程監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)了對區(qū)域聯(lián)鎖系統(tǒng)被控站道岔動作情況的實時監(jiān)測，具有測試精度高、反應速度快的特點。系統(tǒng)主要由電流采集、通信傳輸、電流顯示等幾部分組成。其中電流采集是核心部分，主要由CPU 控制器、電流傳感器、模擬輸入、數(shù)字輸入、數(shù)字輸出、隔離通信總線及電源等部分組成，測試精度可以達到±2%。
軟件結構中，輸入信號的零點修正及參數(shù)模型建立是2個關鍵部分：
1.輸入信號的零點修正。2、3、4、5單元模塊，主要是自主學習信號放大過程中零點漂移和信號自身白噪聲及被測信號帶外干擾的情況，并由此建立干擾參數(shù)模型9。運用此參數(shù)模型完成對信號的誤差運算、反饋等閉環(huán)控制，以此達到對輸入信號的零點修正。
2.參數(shù)模型的建立。的7、8單元分別為直流參數(shù)模型和交流參數(shù)模型。根據(jù)轉轍機的型號不同，道岔動作電流也有直流和交流2種，不同的信號源由不同的模型來處理。9為干擾參數(shù)模型，道岔動作電源回線由室外傳輸回來，由于走線距離等因素影響，會受到外界電磁信號干擾。在進行模數(shù)轉換放大處理時，放大電路自身產生了白噪聲和信號零點漂移，加上外部無信號時的強干擾信號一同被送入處理單元，造成了此模型輸入?yún)?shù)多，并且參數(shù)變化范圍大，使每一應用地點干擾參數(shù)模型也不同，為此，建立了干擾模型參數(shù)的默認值，在實際使用中，采用自學習方法或自動、手動修改參數(shù)進行存儲。
3.電流采集軟件處理流程。從如圖4所示的軟件處理流程可以看出設備的主要工作過程及處理方法。當沒有被測電流信號輸入時，處理器讀到的信號為干擾信號，包括噪聲及外部干擾，同時存在由信號放大帶來的零點漂移。考慮到這些及其他因素后，處理器可通過學習并建立相應的模型，在默認的干擾參數(shù)模型下，有尺度地動態(tài)調整干擾參數(shù)模型，并保存相應的參數(shù)，待有被測信號時，修正被測信號，使之測量精準。
當有被測電流信號輸入時，通過上述方法測量比較精準的電流信號，經過干擾參數(shù)模型完成反饋、修正，使測量精度進一步提升，并根據(jù)信號源判斷是采用直流參數(shù)模型、還是交流參數(shù)模型進行處理。
3結束語
區(qū)域聯(lián)鎖系統(tǒng)控制臺電流表遠程監(jiān)測系統(tǒng)，具有測試精度高、反應速度快的特點，經光纖通道進行數(shù)據(jù)傳輸，通過智能顯示屏或聯(lián)鎖控制臺顯示結果，實現(xiàn)了控制臺電流表電流采集、傳輸、展示功能。該系統(tǒng)適用于各種類型區(qū)域聯(lián)鎖系統(tǒng)，對消除區(qū)域聯(lián)鎖系統(tǒng)被控站道岔的監(jiān)視盲區(qū)，保證運輸安全很有幫助。該系統(tǒng)已經在蘭州北等多個車站成功運用，經過實踐檢驗達到了預期的設計目的。
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