铁路信号模拟调试系统研制

王贺武

摘 要：伴随经济的快速发展，我国交通运输业也取得了较大的发展，铁路作为一项重要的交通工具在人们生活中扮演着重要的角色。而铁路信号对于铁路正常运行有着重要的作用。为保证信号设备可以成功投入使用，需要对其进行联锁试验，来检验联锁关系是否正确，而人工模拟盘越来越暴露出不足，无法将联锁试验顺利、准确地完成，因此，文章研制了铁路信号模拟调试系统来弥补其不足。

关键词：铁路信号；模拟调试系统；研究

1 铁路信号模拟调试系统构成

铁路信号模拟调试系统主要以下几部分构成，即系统连接电缆-信号适配箱-计算机三大部分，其中信号适配箱中包含接线端子、信号灯状态采集电路、轨道电路状态模拟电路、道岔状态采集电路、系统工作电源、主控电路模块及USB接口。系统主体部分为信号适配箱，其主要功能是对外部系统进行状态驱动和采集信号。信号灯状态采集电路主要用于采集信号状态；轨道电路状态模拟电路主要用于模拟轨道电路空闲和占用的状态；道岔状态采集电路主要用于采集道岔状态；主控电路模块通过USB接口连接计算机，主要用于采集整个系统的工作状态，然后将这个模拟状态传达给电路模块；系统的工作电源一般为+5V、-15V、+15V。系统的操作通过计算机对信号适箱进行控制来完成，而另一端的实现通过接线端子与实验电缆连接来实现。用户可以通过计算机对系统进行控制以完成实验。

2 铁路信号模拟调试系统的硬件设计

该系统硬件接口主要采取单片机来代替控制器实现采集状态及输出控制。适配箱拓扑结构如图1所示。

当上位机要与多路外设进行通信时，应该应用设备级联结构，木版通过RS-485总线连接外部设备，全部数据通过主控电路，之后使用USB接口实现与上位机进行通信。不但可以保证各外设与上位机之间可以有效通信，同时也可以随着应用环境的变化而调整外设数目，如果需要增加设备，就可以直接与主控电路直接级联，因此其灵活性较强，适合进行广泛应用。模拟电路和采集电路的具体数目的确定是通过主控电路中的8位开关离散量决定的，要求连续编号，主控电路与上位机的通信要通过USB接口来实现，主控电路与模拟电路、主控电路与采集电路的通信都是通过RS-485总线来完成的。一个采集电路或者模拟电路需要设置两个RS-485总线接口，其中一个接口是为了与主控电路通信，而另一个则是为了拓展其电路的数目。主控电路供电通过USB接口来实现，而模拟电路及采集电路的供电电源模块来实现。

（1）主控电路。主控电路结构如图2所示。主控电路的功能是与采集电路、模拟电路及上位机进行通信。在USB接口模块中，CH375芯片与上位机的USB数据线相连接，CH375芯片与单片机连接，其中数据线连接P2，地址线连接P0，读写连接读写，中断连接中断0。单片机控制CH375；而在RS-485也与单片机相连接，Max485引脚1、2、3与单片机的地线及串行线相连接。模拟电路及采集电路与RS-485进行通信用Max485译码表示。

（2）采集电路。采集电路主要包括道岔状态采集电路及信号灯状态采集，其光电隔离通过霍尔电流传感器来实现。其工作原理为光耦采集。在隔离电路中，因为道岔状态采集的隔离电路与信号灯状态采集的隔离电路在二级隔离电路上是一致的，那么在设计采集电路时就可以设置成道岔状态采集一级隔离电路、信号灯状态夏季一级隔离电路及采集隔离电路。前两个主要的功能是对外部信号进行一级隔离，因为二者信号采集内容不同，因此其电路也会有所区别。道岔状态采集隔离电路是对交流信号进行采集，因此在进行信号输入时要将二极管加入实现控制。采集隔离电路的RS-485总线端也用Max485译码表示，Max485引脚1、2、3与单片机的地线及串行线相连接。而逻辑芯片的编程需要通过连入单片机的读写、P0、P2、复位信号，对光耦的读选通进行控制。

（3）模拟电路。模拟电路的RS-485总线端也用Max485译码表示，Max485引脚1、2、3与单片机的地线及串行线相连接。逻辑芯片与单片记得时钟、P0、地址锁存信号、读写进行信号连接。而继电器锁存采用MIC580ln芯片，要想将信号接入到逻辑芯片中需要将MIC580ln芯片选通、清零、数据及地址锁存信号，也就是继电器的写选通要用单片机来实现，最终利用继电器控制将轨道电路空闲及占用状态模拟出来。

3 铁路信号模拟调试系统软件工作的具体流程

（1）主控电路流程。向上位机进行采集电路数目的发送及对电路数目信息进行模拟。计算机对继电器进行控制，并进行数据发送时，主控电路会从计算机中读取地址及数据，检验过后传送到RS-485总线中。

（2）采集电路流程。其主要流程就是通过光耦将输入数据信息进行光电隔离，然后再传送到逻辑芯片上。采集电路从RS-485总线中读取指令数据，当与其地址保持一致时，就会从逻辑芯片上读取56路的数据，然后再传回到RS-485总线中。

（3）模拟电路流程。如果C51单片机与RS-485总线地址一致时，就可以直接将数据传送到逻辑芯片上。逻辑芯片接受完数据就会用控制信号对继电器进行控制。

4 结束语

文章主要研制了铁路信号模拟调试系统，对信号设备的检测具有重要的意义，其准确性、有效性及快速性决定了其可以进行推广应用。

参考文献

[1]冯景文，吕永宏.铁路信号模拟调试系统研制[J].中国铁路，2014（12）：59-61.

[2]贺清.驼峰自动控制仿真系统的设计与实现[J].科技信息，2010（1）：457-458.

[3]郭进，张亚东.中国高速铁路信号系统分析与思考[J].北京交通大学学报，2012，36（5）：90-94.

[4]贾利生.铁路信号计算机辅助设计集成系统研究[J].铁道标准设计，2013（9）：111-113，117.

[5]杨世武，张旭，梁伊模，等.铁路信号电缆接地方式研究和纵向电动势测试[J].仪器仪表学报，2013，34（2）：254-259.