铁路调车智能股道表示器的制作方法

本发明属于铁路调车智能控制技术领域，具体涉及一种铁路调车智能股道表示器。

背景技术：

为了解决铁路调车线路或调车区域手扳道岔、调车进路的信号显示问题，防止调车作业的撞车、脱轨、挤岔子等事故的发生；以及手扳道岔扳道人员多，安全性差，作业效率低，劳动强度大等问题，2014年9月和12月申请的中国专利“铁路手扳道岔股道表示器”（专利号：zl201420549625.9）和“铁路调车多组道岔关键区域微机联锁集中操控系统”（专利号：zl201420859649.4），虽然解决了一些安全问题，节省了部分扳道作业人员，但仍没有将危及安全的固定脱轨器纳入股道表示器的一体化控制系统，也未能解决调车大系统的现场智能控制和现场集中管理，并全部取消现场扳道作业人员，更大幅度的提高铁路调车的作业效率和经济效益。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种铁路调车智能股道表示器。

本发明的技术方案是这样实现的：

铁路调车智能股道表示器，包括计算机终端、主机柜、控制柜；

所述主机柜内置两台操作表示机、一台维修机、两台智能控制机，两台操作表示机、两台智能控制机均为双机热备；

计算机终端分别与主机柜中的两台操作表示机、维修机连接，操作表示机与维修机、智能控制机相连，两台智能控制机均与与控制柜连接；两台操作表示机接收计算机终端下发的调车指令并转发给智能控制机，智能控制机根据调车指令生成控制指令下发给控制柜；控制柜将执行指令下发给调车现场设备，完成相应指令实施，并由股道表示器显示的指令代替传统的调车色灯信号，指示调车作业的进行；主机柜中的维修机，对调车现场设备的运作实时记录并存档。

所述控制柜中包括：股道表示器模块，道岔/固定脱轨器模块，轨道电路模块，均与两台智能控制机相连，同时连接调车现场设备，实现对调车现场设备的控制及状态监测。

所述调车现场设备，包括股道表示器、轨道电路、电动转辙机及道岔、固定脱轨器；股道表示器包含：gd-i型股道表示器、gd-ii型股道表示器；其中的gd-i型股道表示器、gd-ii型股道表示器与股道表示器模块连接，且均具有集中控制及双向显示股道进路开通的功能；轨道电路与轨道电路模块连接，电动转辙机及道岔、固定脱轨器与道岔/固定脱轨器模块连接。

所述gd-i型股道表示器，为月白色和黄色双向二色灯光显示，道岔位置开通直向为一个月白色灯光，开通侧向为一个黄色灯光；对应道岔四开/或密贴间隙大于4mm/或电动转辙机及道岔正在转换中/或股道表示器有故障，则gd-i型股道表示器不显示。

所述gd-ii型股道表示器，为红、白色数码或两红杠双向显示屏显示，道岔锁闭、固定脱轨器开通、进路开通时，gd-ii型股道表示器显示屏显示白色数码；道岔未锁闭，固定脱轨器开通、股道开通时，gd-ii型股道表示器显示屏显示红色数码；进路中道岔四开/或密贴间隙大于4mm/或开通方向未形成进路/或进路中固定脱轨器在遮断状态，gd-ii型股道表示器显示屏显示两红杠；电源故障或停电状态，gd-ii型股道表示器显示屏弥屏。gd-ii型股道表示器的股道进路开通显示，是在固定脱轨器开通状态下，选排进路、电动转辙机及道岔完成道岔转换后显示屏双向显示白色数码，即开通往返进路。

所述的铁路调车智能股道表示器的调车作业方法，具体是：

计算机终端根据调车作业计划下达调车指令给主机柜；主机柜将调车指令生成控制指令下发给控制柜，控制柜将执行指令下发给调车现场设备，确保完成调车作业；调车现场设备状态实时回传给控制柜，经控制柜传给主机柜，再由主机柜发送到计算机终端进行调车现场设备状态显示。

其中的调车指令所选排的进路（计算机终端界面上显示白光带）与股道表示器双向显示的往返进路开通相一致，调车作业去程时进路不解锁，股道表示器显示无变化；返程时出清每一分区段自动解锁（白光带变红后熄灭），全部进路出清后进路自动解锁，股道表示器恢复常态。如在返程进路未出清前需要进行下一钩作业时，请求人工解锁，再选排下一钩作业进路。

当调车现场设备发生故障，故障信息经控制柜传回主机柜后，经计算机终端进行故障画面显示、语音及文字故障报警和故障提示，并通过维修机回放作业过程。

所述股道表示器将固定脱轨器、脱轨表示牌显示纳入其显示机构，进行一体化控制及显示，是利用固定脱轨器的连动杆一端与固定脱轨器相连，另一端与脱轨器驱动机相连的特点，在连接杆上加装两个触动箍，并通过增设的脱轨器控制盒的联动，对固定脱轨器的开通（脱下）/遮断（脱上）状态信息进行采集，并传递给主机柜，向股道表示器发出股道开通讯号或股道封闭讯号，从而实现统一的一体化控制及显示系统功能；这一功能的实现，是通过脱轨器控制盒完成的。脱轨器控制盒包括盒体、联动器、行程开关，联动器、行程开关设置在盒体内，通过联动器的触动叉板与连动杆上的两个触动箍相配合，促使联动器上的接触板与行程开关的触点相接触，使行程开关采集、传递了固定脱轨器脱下、脱上运行的全部信息，固定脱轨器和脱轨表示牌被完全纳入控制系统。

所述行程开关和行程开关的触点均为两个，形成双保险联锁控制电路，当固定脱轨器的主体被扳动到钢轨上即遮断状态时，连动杆带动触动箍从而带动联动器动作，并进一步带动行程开关将电路吸和，向gd-i型股道表示器（6）和/或gd-ii型股道表示器（7）发出股道封闭信号。

有益效果：

本发明在现有手板式道岔的股道表示器功能的基础上和多组道岔关键区域微机联锁集中操控系统的实践经验，立足于铁路车站调车场/区域大系统，取消现场扳道人员，对调车现场设备进行集中操纵，对股道表示器显示、道岔/固定脱轨器、轨道电路三者进行统一智能控制，实现进路排列锁闭、集中联锁、股道进路开通显示、语音提示、故障诊断及“黑匣子”等功能，并创造性地将长期危及行车安全的手扳式固定脱轨器状态纳入了进路控制；以智能股道表示器智能控制的实施指示铁路调车作业的进行，实现调车作业的智能化、现代化；同时，在安全可靠基础上，实现费用低，工期短，性价比高，便于推广，降低运营成本的目标，为我国铁路调车场/区新建或改造提供了一个新型技术方案。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中的铁路调车智能股道表示器结构框图；

图2是本发明具体实施方式中的脱轨器控制盒设备安装位置示意图；

图3（a）~（c）是固定脱轨器控制盒设备工作时的结构示意图；

图4是图3与股道表示器连接后的电路图；

图5是某站调车线路及智能股道表示器系统示意图（部分）；

其中：1—计算机终端，2—主机柜，2-1—操作表示机，2-2—维修机，2-3—智能控制机，3—控制柜，3-1—股道表示器模块，3-2—道岔/固定脱轨器模块，3-3—轨道电路模块，4—电源屏柜，4-1—电源柜，4-2—防雷柜，4-3—分线柜，5—调车现场设备，6—gd-i型股道表示器，7—gd-ii型股道表示器，8—轨道电路，9—电动转辙机及道岔，10—固定脱轨器，11—脱轨器驱动机，12—脱轨器控制盒，13—连动杆，14—触动箍，15—脱轨表示牌，16—钢轨，17—枕木，18—盒体，19—联动器，19-1接触板，19-2触动叉板，20—行程开关，21—触点，22—道岔编号，23—调车线，24—6道、7道货物装卸线，25—8道专用线装卸车线，26—14道专用线走形线，27—15道机车回转线，28—16道回转尽头线，29—17道牵出线，30—18道走形线，31—绝缘节，32—始终端按钮，33—调车机，34—停留车辆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

本实施方式提供一种如图1所示的铁路调车智能股道表示器，包括：

计算机终端1，安装在调车指挥中心控制室，下发调车指令和调车现场设备状态显示。计算机终端1的界面以模拟图和文字形式动态显示站场、区段占用情况、股道表示器显示状态、道岔位置、固定脱轨器状态、进路开通表示、系统报警信息，以鼠标集中操纵界面，采用双按钮（始终端按钮）排列调车进路。

主机柜2，作为人机对话层和智能运算层，安装在调车现场机房，内置：两台操作表示机2-1和一台维修机2-2，组成人机对话层，接受操作员的输入信息，实时显示系统站场画面信息，实时显示股道表示器、轨道电路、电动转辙机及道岔等调车现场设备状态，系统一旦发生故障，操作表示2-1可立即通过语音及文字进行故障报警及故障提示（如道岔挤岔、股道表示器数码断笔划等故障），判断故障设备及故障原因，便于维护人员及时处理故障，方便维护且可有效缩短故障处理时间。两台智能控制机2-3组成智能运算层，通过运行智能软件实现操作输入的判别、股道表示器显示的信息的分析及运算、命令生成、故障诊断等主要功能。承担着具有故障—安全特性的股道表示器检测、命令复核，发出具有故障——安全特性的脉冲驱动控制执行命令，完成系统自检，对站场状态及发布命令进行实时运算，保证系统判断准确；两台操作表示机2-1、两台智能控制机2-3均为双机热备。

控制柜3，作为输入输出层，安装在调车现场机房，是联系主机柜2的智能控制机2-3与监控对象即调车现场设备5的中间纽带，控制柜3中包括：股道表示器模块3-1，道岔/固定脱轨器模块3-2，轨道电路模块3-3，均与两台智能控制机2-3相连，同时连接调车现场设备5，实现对gd-i型股道表示器6、gd-ii型股道表示器7、轨道电路8、电动转辙机及道岔9、固定脱轨器10的控制及状态监测。

电源屏柜4，安装在调车现场机房，内置电源柜4-1，防雷柜4-2，分线柜4-3，均与计算机终端1、主机柜2、控制柜3、调车现场设备5相连。

调车现场设备5，包括股道表示器、轨道电路8、电动转辙机及道岔9、固定脱轨器10；股道表示器包含：gd-i型股道表示器6、gd-ii型股道表示器7；其中的gd-i型股道表示器6、gd-ii型股道表示器7与股道表示器模块3-1连接，且均具有集中控制及双向显示股道进路开通的功能；轨道电路8与轨道电路模块3-3连接，电动转辙机及道岔9、固定脱轨器10与道岔/固定脱轨器模块3-2连接。

计算机终端1分别与主机柜2中的两台操作表示机2-1、维修机2-2连接，操作表示机2-1与维修机2-2、智能控制机2-3相连，两台智能控制机2-3均与控制柜3中的股道表示器模块3-1，道岔/固定脱轨器模块3-2，轨道电路模块3-3连接。

主机柜2中的两台操作表示机2-1接收计算机终端1下发的调车指令并转发给智能控制机2-3，智能控制机2-3根据调车指令生成控制指令下发给控制柜3；控制柜3将执行指令下发给调车现场设备5，完成相应指令实施。主机柜2中的维修机2-2，对gd-i型股道表示器6、gd-ii型股道表示器7、轨道电路8、电动转辙机及道岔9、固定脱轨器10的运作实时记录并存档，并实现对gd-i型股道表示器6、gd-ii型股道表示器7、轨道电路8、电动转辙机及道岔9、固定脱轨器10的故障报警功能，如道岔挤岔和股道表示器断笔划故障。

所述gd-i型股道表示器6，为月白色和黄色双向二色灯光显示，道岔位置开通直向为一个月白色灯光，开通侧向为一个黄色灯光；对应道岔四开/或密贴间隙大于4mm/或电动转辙机及道岔正在转换中/或股道表示器有故障，则gd-i型股道表示器不显示。

所述gd-ii型股道表示器7，为红、白色数码或双红杠双向显示屏显示，道岔锁闭、固定脱轨器开通、进路开通时，gd-ii型股道表示器显示屏显示白色数码；道岔未锁闭，固定脱轨器开通、股道开通时，gd-ii型股道表示器显示屏显示红色数码；进路中道岔四开/或密贴间隙大于4mm/或开通方向未形成进路/或进路中固定脱轨器在遮断状态，gd-ii型股道表示器显示屏显示两红杠；电源故障或停电状态，gd-ii型股道表示器显示屏弥屏。gd-ii型股道表示器的股道进路开通显示，是在固定脱轨器开通状态下，选排进路、电动转辙机及道岔完成道岔转换后显示屏双向显示白色数码，即开通往返进路。

本实施方式中，由gd-i型股道表示器、gd-ii型股道表示器取代各股道上往返的调车色灯信号；在计算机终端1界面中增加各股道表示器的复示画面，固定脱轨器10在画面中的具体位置有专门的状态显示符号；为便于选排进路，在计算机终端1界面中所显示的始终端按钮均命名有按钮数字名称，设在画面相应的绝缘节31处；所选排的进路与股道表示器显示的往返股道进路相一致，去程不解锁，返程出清每一分区段后即自动解锁，如在返程进路未出清前需要进行下一钩作业时，应请求人工解锁，再选排下一钩作业进路。

所述轨道电路的功能为轨道的分区划分及对区段进行监督控制。为方便调车人员在现场确认绝缘节31位置，在绝缘节处的线路中心安设绝缘节警示标志，即距枕木17上表面高300mm、宽300mm、厚100mm的红白荧光色竖条相间的标志。

股道表示器将固定脱轨器10、脱轨表示牌15的显示纳入其显示机构，进行一体化控制及显示，是利用固定脱轨器10的连动杆13一端与固定脱轨器10相连，另一端与脱轨器驱动机11相连的特点，在连动杆13上加装两个触动箍14，并通过增设的脱轨器控制盒12的联动，对固定脱轨器10的开通（脱下）/遮断（脱上）状态信息进行采集，并传递给主机柜2，向股道表示器发出股道开通讯号或股道封闭讯号，从而实现统一的一体化控制及显示系统功能；这一功能的实现，是通过脱轨器控制盒12完成的。固定脱轨器10仍由原使用单位操作。本实施方式中采用自行研发的脱轨器控制盒12，采集固定脱轨器10的开通/遮断状态，纳入联锁关系。固定脱轨器控制盒12安装在固定脱轨器10与脱轨器驱动机11间靠脱轨器驱动机11一侧线路中的两根枕木17或专用角钢架上，如图2所示，其功能是对固定脱轨器10的开通/遮断状态信息进行采集，并传递给主控柜2；如图3（a）~（c）所示，脱轨器控制盒12包括盒体18、联动器19、行程开关20，固定脱轨器10的连动杆13一端与固定脱轨器10相连，连动杆13另一端与脱轨器驱动机11相连，联动器19、行程开关20设置在盒体18内，通过联动器19的触动叉板19-2与连动杆13上的两个触动箍14相配合，促使联动器19上的接触板19-1与行程开关20的触点21相接触，使行程开关采集、传递了固定脱轨器10脱下、脱上运行的全部信息，固定脱轨器10和脱轨表示牌15被完全纳入控制系统。

所述触点21和行程开关20均为两个，形成双保险联锁控制电路，当固定脱轨器10的主体被扳动到钢轨16上（即遮断状态）时，连动杆13带动触动箍14从而带动联动器19动作，即触动箍14通过联动器19的触动叉板19-2带动联动器19的接触板19-1使之与行程开关20的触点21相接触，带动行程开关20将电路吸和，向gd-i型股道表示器6和/或gd-ii型股道表示器7发出股道封闭讯号。通过连动杆13的拉动，使其上的两个触动箍14向脱上位置（即固定脱轨器的遮断状态）或脱下位置（即开通状态）拉动，带动联动器19上的接触板19-1与行程开关20的触点21接触，完成对固定脱轨器10脱上（遮断状态）/脱下（开通状态）的状态信息的采集和传递。两个行程开关20、两个触点21实现对固定脱轨器10脱上脱下的双保险控制，两个行程开关20采集到的讯号实时传送给控制柜3中的固定脱轨器模块3-2，固定脱轨器模块3-2再将讯号传给主机柜内的智能控制机2-3，再传至操作表示机2-1和维修机2-2，讯号最终在计算机终端1的界面显示。

股道表示器控制盒12与gd-i型股道表示器6和/或gd-ii型股道表示器7连接后的电路图，如图4所示，图中mdj、mfj分别是用于道岔直股线路开通、断开讯号的继电器，tg1与tg2为脱轨器控制盒12的两个行程开关20。工作原理为：当两个密贴控制器的行程开关mk1常开接点闭合，mk2常闭接点闭合状态（行程开关mk1和mk2的3、4为常开接点，1、2为常闭接点），即表示固定脱轨器10处于钢轨16的之下（即开通状态），车列可以通过，此时mdj继电器吸合，股道表示器信号表示为直股开通（gd-i型股道表示器6显示白色灯光，gd-ii型股道表示器7显示白色数码）。当tg1常闭接点闭合，tg2常开接点闭合，则无论mk1和mk2处于任何状态，股道表示器信号为直股断开（gd-i型股道表示器6灭灯，gd-ii型股道表示器7显示红色数码或两红杠），车列不可以通过。

所述铁路调车智能股道表示器相关的软件包，分别实现不同的功能，各软件均达到软件制式检测要求的可靠性和安全性。系统软件采用模块化设计，便于二次开发利用。其主要软件包有：智能软件包、电量测试软件包、监督维修机软件包、轨道管理软件包、界面显示软件包。软件均设双套，两台操作表示机和两台智能控制机均同时运行，采用双机冗余的工作模式。智能软件包安装在智能控制机里，根据原铁道部“安全电气集中”技术标准和“计算机控制暂行技术条件”技术标准和设计思路，采用模块化、标准化设计，它包括控制运算模块、模拟测试模块、控制测试模块、语音功能模块、辅助模块、通信模块等。电量测试软件包运行在操作表示机中，此软件通过电量检测模块采样转辙机电流，然后经过操作表示机的转换运算显示在站场图形界面上，方便界面操作人员查看和故障定位。监督维修机软件包运行在维修机上，主要完成设备管理和维护功能，将近日的所有站场状态及操作过程及其时间全部记录下来，真实再现操作人员站场状态的历史记录并能分类查看故障报警信息。轨道管理软件包运行在维修机上，用于实时监测当前各个区段的轨道电压值和状态，并可以根据需要保留历史记录，方便轨道的管理和维护。界面显示软件包运行在计算机终端上，动态实时地显示站场及其各监控屏幕设备（含复示股道表示器灯光/数码屏显示）状态，具有对现场各设备、系统状态及操作结果的详细文字说明和提示。界面显示及信息提示采用全中文显示，分辨率可调。界面通过鼠标完成各项操作，其操作方式为按钮选路操作。

上述铁路调车智能股道表示器的调车作业方法如下：

计算机终端1根据调车作业计划下达调车指令给主机柜2；主机柜2生成调车控制指令下发给控制柜3，控制柜3将执行指令下发给调车现场设备5完成调车作业；调车现场设备5状态实时回传给控制柜3，经控制柜3传给主机柜2，再由主机柜2发送到计算机终端1进行调车现场设备5状态显示；

其中的调车指令所选排的进路与股道表示器双向显示的往返进路开通相一致，调车作业去程时进路不解锁，股道表示器显示无变化；返程时出清每一分区段自动解锁，全部进路出清后进路自动解锁，股道表示器恢复常态；如在返程进路未出清前需要进行下一钩作业时，请求人工解锁，再选排下一钩作业进路；

当调车现场设备5发生故障，故障信息经控制柜3传回主机柜2后，操作表示机2-1通过计算机终端1进行故障画面显示和语音文字提示（如道岔挤岔、股道表示器数码断笔划等故障），并通过维修机2-2回放作业过程，确定故障设备及故障原因，便于及时处理故障，方便维护且可有效缩短故障处理时间。

图5是本发明的一个实施例的铁路调车智能股道表示器作业示意图，其调车作业计划是：调车机33由17道牵出线29出来，去1道调车线23挂1辆停留车34a、再去2道调车线23挂1辆停留车34b，去6道货物装卸线24送1辆，再去8道专用线装卸车线25送1辆，经15道机车回转线27单机回17道牵出线29待业。

根据以上调车作业计划为调车机33由17道牵出线29出来去1道挂车选排进路，按下始端按钮17a、再按下终端按钮1a，整条进路为白光带，gd-i型股道表示器6a显示白色灯光，gd-ii型股道表示器7a显示白色数码1，gd-ii型股道表示器7b显示两红杠，调车机33启动后，压上每一分区即显示红色光带，出清后变白色光带（以下同），直到在1道挂上停留车辆34a，返回进路仍然显示白光带，当调车车列尾部越过105a绝缘节（现场线路中心有警示标—以下同）停车，1a～105a自动解锁。选排去2道挂车进路，先后按下105a、2a按钮，gd-ii型股道表示器7a由白色数码1变为白色数码2，允许进入2道（道岔转换过程中表示器显示屏显示红双杠—以下同），2道进路显示白光带，调车车列挂好1辆停留车34a后，返回17道牵出线29后去6道货物装卸线送车，确认固定脱轨器10a开通，先后按下202a、6a后，gd-i型股道表示器6a显示白色灯光，gd-ii型股道表示器7a显示白色数码6，调车车列原路返回，去8道专用线送车，取消17a～202a进路后，按下202a、8aa按钮gd-ii型股道表示器7a显示白色数码6、gd-i型股道表示器6a、6b均显示黄色灯光，进路显示白色光带，调车车列进入8道专用线装卸车线25甩车后，请求调车机33单机经15道回转线27返回牵出线，操作人员先后按下8ab、16a按钮，gd-i型股道表示器6c显示黄色灯光，调车机33单机运行至越过16a后，操作人员取消8ab～16a原进路，先后按下16a、202a后，gd-i型股道表示器6c和6b显示白色灯光，表示器6a显示黄色灯光，16a～202a进路显示白色光带，调车机33单机运行至202#道岔处停车，请求取消原进路，调车机33单机返17道牵出线29，操作人员取消原进路后，先后按下202a、17a按钮，gd-i型股道表示器6a显示白色灯光，进路显示白色光带，调车机33单机运行至越过17a后停妥待业，取消原进路，作业结束。