一种基于无线通信的铁路道岔融雪应急控制系统的制作方法

本实用新型属于交通技术领域，涉及一种用于铁路通信信号道岔融雪的控制系统

背景技术：

铁路道岔融雪系统是确保铁路运输安全的重要装置。中国专利“铁路道岔融雪系统，申请号201320859837.2”公开了一种铁路道岔融雪系统，它包括用于采集环境气象数据的气象传感器、用于采集钢轨温度数据的钢轨温度传感器、监控单元PAC、交流接触器和电加热装置，通过监控单元PAC根据环境气候及钢轨温度控制电加热装置的开启，对道岔需融雪部位即可进行高温融雪。

目前，这类道岔融雪系统是用在铁轨现场，采用的行业标准为《客运专线铁路信号产品暂行技术条件汇编》(TJ/DW108-2008)中的“电加热融雪系统设备”部分，而在车站调度中心处道岔融雪系统的开启是采用一个应急启动开关，给各个道岔融雪电气控制柜提供一个电气开关通路，电气控制柜内部的应急控制处理装置检测到此应急开关的信号后启动应急功能。其存在的问题是这种开启方式为开环控制，车站调度中心内无法实现应急启动状态监测，且常常受到传输信号的干扰，无法确保融雪系统是否正常工作，给列车的安全通行带来隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种基于无线通信的铁路道岔融雪应急控制系统，设置在车站调度中心作为现有融雪控制终端的辅助设备，在不影响现有装置工作的前提下，实时获取铁轨现场融雪控制柜的参数，并可以作为一种应急替代方案，通过应急控制系统的应急控制终端对铁轨现场融雪控制柜的进行控制命令下发等。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于无线通信的铁路道岔融雪应急控制系统，包括设置在车站调度中心的应急控制终端和若干只设置在铁路道岔融雪现场控制柜位置处的现场无线通信模块，所述的每只现场无线通信模块与对应的铁路道岔融雪现场控制柜PLC电联接；所述的应急控制终端包括处理器模块和与处理器模块电联接的人机交互显示模块和终端无线通信模块，人机交互显示模块实现控制系统指令的输入及控制柜参数的显示，所述的现场无线通信模块和若干只终端无线通信模块以Zigbee无线通信协议实现联通。。

上述基于无线通信铁路道岔融雪应急控制系统中，处理器模块包括管理单元、主控单元和数据存储单元；管理单元实现控制系统的网络配置、从站参数设置及系统安全防护；主控单元通过现场无线通信模块和终端无线通信模块实时获取控制柜融雪装置的温度及加载的电压、电流参数，并将自动加热和手动加热的控制指令经终端无线通信模块和现场无线通信模块传输至现场控制柜；主控单元获取的融雪装置的温度及加载的电压、电流参数存储在数据存储单元，并实时显示在人机交互显示模块中。

上述基于无线通信铁路道岔融雪应急控制系统中，铁路道岔融雪应急控制系统为电池供电的手持式设备。

上述基于无线通信铁路道岔融雪应急控制系统中，处理器模块由ARM9处理芯片及外围电路组成。

上述基于无线通信铁路道岔融雪应急控制系统中，人机交互显示模块为触摸屏。

本实用新型的有益技术效果如下：

一、融雪应急控制系统独立于既有融雪控制系统，对既有融雪控制系统不产生影响，当既有融雪控制系统失效时候，可以替代融雪控制系统远程启动融雪加热的功能，此应急控制系统尤其适合在行车密度大的线路，气候恶劣的线路推广使用，以减少运营维护成本，提高融雪系统整体可靠性。

二、融雪应急控制系统是基于嵌入式的电加热道岔融雪应急控制系统，其作为辅助系统，与既有控制系统在控制方式和通信通道上相对独立，且对既有控制系统不产生干扰\影响或降低既有系统可靠性，并能实现关键数据获取，必要的命令下发和界面显示的功能，作为一种应急替代方案，实现了融雪装置的状态监测和应急控制，确保了融雪系统的正常工作及列车的安全通行。

三、应急控制系统的通信通道独立，应急控制系统的通信链路采用无线通信模式，与既有的电缆通信独立，与线缆通信相比抗干扰能力较强；对既有硬件影响小，只需在控制柜加装一个无线通信模块，模块为24V直流电源供电，可与机柜内24V电源通用，便于既有设备改造。既有控制系统软件无需修改，应急启动控制系统采用与既有控制系统的相同的数据报文，应急控制终端接受数据后，进行数据筛选并显示。

附图说明

图1为本实用新型应急控制系统组成及工作原理示意图；

图2为本实用新型应急控制终端组成及工作原理示意图；

图3为本实用新型应急控制终端硬件组成原理示意图；

图4为本实用新型主站发送数据传输拓扑示意图；

图5为本实用新型从站发送数据传输拓扑示意图。

具体实施方式

根据对现有道岔融雪控制系统车站终端跟现场控制柜的研究，对应急控制系统提出以下的要求：

一、数据需求：目前道岔融雪控制系统车站终端跟现场控制柜之间通常采用有线的RS485总线来连接的，基于兼容性考虑，在应急控制系统上设计跟车站终端一样的功能，在总线上增加一个无线传输模块，这样就可以在不更改既有软件的基础上完成应急启动控制。

二、传输系统需求：由于不同车站的站场布局和铁路线路电磁干扰等的因素的存在，传输系统需采用技术成熟、安全可靠、经济实用、便于维护的传输设备组网，构成能够迅速、准确、可靠地传送控制系统所需要的各种信息传输平台。

三、便携性需求：为便于使用者携带，应急启动控制设备需要具备便携性的特点，故需要采用可充电集成电池的无源型设计。

如图1-3所示，本实用新型的基于无线通信的铁路道岔融雪应急控制系统，包括应急控制终端和若干只现场无线通信模块，其中应急控制终端设置在车站调度中心，可与现有的控制终端放在一起，作为其备用系统；现场无线通信模块则分布在铁路道岔融雪现场控制柜内部，与现有的控制柜PLC(可编程逻辑阵列)相连通，应急控制终端包括处理器模块和与处理器模块电联接的人机交互显示模块和终端无线通信模块，人机交互显示模块实现控制系统指令的输入及控制柜参数的显示。

其中处理器模块包括管理单元、主控单元和数据存储单元；管理单元实现控制系统的网络配置、从站参数设置及系统安全防护；主控单元通过现场无线通信模块和终端无线通信模块实时获取控制柜融雪装置的温度及加载的电压、电流参数，并将自动加热和手动加热的控制指令经终端无线通信模块和现场无线通信模块传输至现场控制柜；主控单元获取的融雪装置的温度及加载的电压、电流参数存储在数据存储单元，并实时显示在人机交互显示模块中。

图3为控制终端硬件组成图，采用ARM9处理芯片处理器模块，支持外部存储器mSDR、mDDR、DDR2、SDRAM，芯片工作环境温度为-40～105℃，能满足比较恶劣的环境要求。内部的IO管脚和其它资源也都比较丰富，能够满足本设备的要求。

系统配置64M Bytes DDRII内存，数据读取运行速度533MHz。芯片采用小尺寸BGA封装，使用等长等间距PCB布线规则，保证UT-S3C2416开发平台在高速运行时系统稳定。Nand Flash为MLC架构，主要用于存放内核代码、应用程序、文件系统和数据资料等。Nand Flash可以做为启动设备，启动时，处理器自动拷贝Nand Flash前8K字节代码到S3C2416芯片内部Stepping Stone空间运行，初始化配置后，跳转到软件内核起始地址启动软件系统。

USB Device接口支持2.0协议，可以运行全速(12Mbps)和高速(480Mbps)模式。方便与PC连通交互数据，可以使用USB Device接口进行程序下载、调试应用程序。

芯片支持LCD控制器，最高支持256K色显示，芯片的显示模块可通过插针接口与人机交互显示模块的触摸屏实现对接；采用50Pin 2.0mm间距双排插针连接器(J11)，主要包括：LCD数据线、控制线、触摸屏控制信号。此外处理器模块采用电池供电，为手持式设备。控制系统还配置集成一个1W功率的扬声器，可以通过软件控制开关扬声声音输出，用于用户的报警及声音提醒。此外，底板配置一个1220型号的RTC纽扣电池，在掉电时为处理器提供VDD_RTC电源。

由于道岔融雪应急启动控制系统对于网络实时性、可靠性、组网等特性要求较高，而对数据传输速率要求不高。因此低功耗、低复杂性、低延时、高可靠性的ZigBee总线比较适合作为道岔融雪应急启动控制系统的无线网络传输总线。道岔融雪应急启动控制系统基于ZigBee总线技术的无线网络解决方案。其具有低功耗、时延短、高网络容量、高可靠性和高稳定性等特点。

如图4和图5所示，道岔融雪应急启动控制系统组网结构采用主从站结构，发送模式为主从模式，应急控制终端设置为主站，节点类型为中心节点，各现场控制柜设置为从站，节点类型为中继路由或终端节点。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。