区间信号与列车运行控制系统实验指导书2018

区间信号与列车运行控制系统实验指导书昆明理工大学信自学院自动化系目录实验一系统认知实验 (3)实验二列车控制实验 (5)实验三沙盘系统总体运行实验 (12)实验四计算机联锁和计轴系统实验 (14)实验五应答器系统实验 (22)《区间信号与列车运行控制系统实验》教学大纲 (27)实验一 系统认知实验一、实验目的1、让学生对ATS系统（沙盘列车自动监控系统）有整体了解，理解ATS 各部分的功能和作用。

2、了解实验设备操作规则，注意保护实验设备。

二、实验设备沙盘列车自动监控系统，计算机联锁及信号控制系统三、实验原理沙盘列车自动监控系统（ATS）ATS系统根据系统结构和所处地点，主要分为控制中心级和车站级设备两个部分，能够自动实现连续式、点式及联锁控制方式下的行车指挥控制、列车运行监视和管理。

控制中心级设备主要指调度员工作站，车站级设备主要指车站现地工作站LOW（Local Operator Workstation）。

调度中心和车站现地工作站的控制权限能够通过操作互相切换。

中心控制级时，线路各联锁区采用ATS中心控制。

ATS根据列车运行图自动对全线列车进行集中监控，授权的行调人员可在控制中心通过ATS调度工作站下发人工控制命令，对运营实施控制。

车站控制时，车站值班员通过设备集中站的现地控制工作站下发人工控制命令，对运营实施控制。

紧急情况下，车站值班员可强行获取联锁区控制权。

四、实验内容及步骤1、沙盘列车自动控制系统（1）熟悉站场操作按钮的功能和作用（2）熟悉站场图的主要操作进路操作：进路办理操作，进路取消操作（总取消 + 始端按钮），引导进路办理（始端按钮 + 终端按钮 + 引导进路）道岔操作：道岔单操包含道岔总定位、总反位、单锁、解锁等操作，其操作规则为 道岔操作按钮 + 道岔名称。

车次输入、修改、删除：左键点击股道名称，弹出车次编辑对话框。

信号机操作：信号机点灯与灭灯、信号自排全开与全关、信号追踪全开与全关、单个信号点灯与灭灯、单个信号自排单开与单关、单个信号追踪单开与单关站台停站时间操作：站台设置站台停站时分、站台提前发车。

（3）列车运行图的操作计划添加，计划发送，到开变通过，通过变到开，列车时刻表。

五、实验注意事项1、遵守实验室守则。

2、认真做实验，并做好记录。

六、实验报告认真撰写实验报告，实验报告应包括：实验目的、实验原理、实验内容及操作步骤、实验结果分析或实验操作体会、结论。

实验二 列车控制实验一、实验目的了解和学习沙盘数据中继站及列车控制子系统的功能和使用方法；了解和学习LCP操作盘的功能和使用方法二、实验设备沙盘列车自动监控系统三、实验原理1、列控系统原理数据中继站是ATS系统、列控系统、沙盘硬件设备之间的纽带，其主要功能是完成ATS系统下达的各种控制指令，并通过数据转换，将ATS指令转换成沙盘硬件MCU能够识别的指令，由MCU驱动沙盘上的信号机、道岔等设备；同时，沙盘硬件MCU把采集到的信号机、道岔等设备状态进行编码，传送至数据中继站，通过数据中继站解码后再编码，将沙盘信息传送至各车站级ATS系统。

列控系统是数据中继包含的重要功能，列控子系统接受由无线数据中心接受到的列车位置信息，并综合沙盘信号机，道岔的当前状态等信息，控制各车次运行，同时将机车位置信息传送至个车站ATS系统。

下图为数据中继与个系统的接口图2、LCP功能原理LCP功能原理是属于ATO功能的一种体现方式，因为LCP主要是对列车进行紧急控制，在站台内实现对列车的临时紧急控制的方式。

LCP操作盘是车站行车值班员控制室的操作控制盘，是行车组织控制的一种按键式运行控制辅助设备，它可以通过人工按压按钮实现快速直接的操作控制，具有对运行双方向实现扣车、紧急停车等功能；当车站发生有人掉轨或轨道上有危及行车安全的异物时，在列车进站以前或列车需暂停运行时，可在LCP盘进行紧急停车或扣车操作。

四、实验内容及操作步骤1、数据中继站（1）在沙盘电源打开的情况下，点击“启动沙盘”；（2）点击“沙盘信号复位”，沙盘所有信号初始化完成；2、列控子系统列车控制子系统的主要功能是模拟机车的控制，通过应答器采集到的机车位置信息，并通过信号采集系统的信号信息做出综合决策，从而实现列车的自动控制，下图为列控系统的界面（1）机车速度显示区，显示当前机车的设定速度，推荐速度；（2）列车到站距离，当列车到达距离目标站是提示到站距离；（3）机车设定显示区，显示当前机车的设定参数；（4）机车控制区，控制机车的运行ATO：自动运行模式URM：手动运行模式上行：机车上行运行下线：机车下行运行自动折返：列车执行自动折返功能停车：紧急情况下，单击此按钮，列车紧急制动（5）机车手动操作杆，在“URM”模式下控制机车的运行3、列车控制子系统操作方法（1）选择机车的运行模式（ATO 或 URM）（2）选择机车运行方向（上行或下行）（3）当运行到需要进行折返作业的车站时，点击“自动折返作业”下图为设定状态下的列车控制系统界面4、列车遥控器的使用（1）按钮功能说明：“代码”按钮：用于车次号选择（递减）“查询”按钮：用于车次号选择（递增）“6”按钮：机车前进“5”按钮：机车停止“4”按钮：机车后退“8”按钮：机车减速“2”按钮：机车加速其他按钮为遥控器初始配置按钮，平常按其他按钮无效（2）操作步骤：打开遥控器电源（侧面黑色拨动开挂），此时遥控器LED灯亮红灯，数码管显示“00”（此为车次号）按“代码”或“查询”按钮选择车次，此时遥控器上路灯变化按下“6”或“4”可实现机车运行方向控制按下“8”或“2”可实现机车运行速度控制按下“5”停止机车5、紧急停车作业（1）当列车运行在（G193、G197、13-15DG、1G）的任意位置时，按下对应车站的LCP盘的下行紧急停车按钮（直至列车停止），下行蜂鸣器报警，列车停止运行，紧急停车控制完成；（2）按下切除报警（直至警报切除），蜂鸣器停止蜂鸣；（3）按下解除紧停按钮（直至列车停止），解除对机车的紧急停车控制，列车正常运行；2、扣车作业（1） 当列车运行在G197时，按下南夏墅站的LCP盘的下行扣车按钮（直至列车停止），下行蜂鸣器报警，列车停靠站台，扣车控制完成；（2） 按下切除报警（直至警报切除），蜂鸣器停止蜂鸣；（3） 按下终止紧停按钮（直至列车再次运行），解除对机车的扣车控制，列车正常运行；（4） 在操作任何一个按钮时，按钮上方的指示灯会自动亮起，表示操作到位，提醒工作人员此时按钮状态。

五、实验注意事项1、遵守实验室守则。

2、认真做实验，并做好记录六、实验报告认真撰写实验报告，实验报告应包括：实验目的、实验原理、实验内容及操作步骤、实验结果分析或实验操作体会、结论。

实验三 沙盘系统总体运行实验一、实验目的通过本实验，对列车运行的过程进行全面模拟，达到巩固知识及联合演练的效果。

二、实验设备沙盘列车自动监控系统三、实验原理原理参考以上实验知识点。

四、实验内容及操作步骤（1）打开中央控制台的“OCC软件”；（2）打开车辆段和各车站“ATS软件”和“通信服务”程序；（3）将车辆段和各车站“ATS软件”改为”中心控制模式”；（4）编制运行计划, 将计划下达到各个车站；（5）在“OCC软件”的站场图中取消各车站的停站时分，并打开各车站的自排全开功能；（6）打开“数据中继站”，点击“启动沙盘”，“沙盘信号复位”；（7）点击“数据中继站”菜单栏上的“工具”打开”机车控制系统”；（8）在“机车控制系统”面板上将“002”号列车设置为“ATO”、“上行”；（9）将“002”号列车放置到“车辆段”的1G区段的轨道上，打开列车电源；（10）在车辆段，排列“002”号列车前方进路，将列车引导到“车站1”的站台；（11）在“OCC软件”的“车站1”站场图上的红光区段上，输入计划中对应的车次号和上行；（12）ATS仿真系统根据沙盘系统、联锁系统提供的信息，监控和调整列车的运行。

列车在各车站的停站时间由列车运行计划控制，也可以在站台提前发车；（13）等待列车运行到“车站6”站台，至此一个上行计划完成；（14）将列车设置为“自动折返”，列车在车站6实现自动折返；（15）在“OCC软件”的“车站6”站场图上的红光区段上，输入计划中对应的车次号和下行；（16）等待列车运行到车辆段前时取消车次号，并通过建立进路将列车引导到车辆段，至此一个上下行计划全部完成；（17）列车的整体运行情况可通过监控中心显示器进行监控。

（18）也可采用站控模式完成列车的系统运行。

五、实验注意事项1、遵守实验室守则。

2、认真做实验，并做好记录六、实验报告认真撰写实验报告，实验报告应包括：实验目的、实验原理、实验内容及操作步骤、实验结果分析或实验操作体会、结论。

实验四 计算机联锁和计轴系统实验一、实验目的掌握计算机联锁的基本原理及其设备。

掌握计轴系统的组成和工作原理、熟悉计轴仿真教学系统。

二、实验设备（1）计算机联锁及信号控制系统；（2）计轴磁头3对（3）计轴主机 1台；（4）计轴计算机 1台（5）计轴仿真教学软件 1套三、实验原理1、计算机联锁原理计算机联锁是利用计算机实现车站的联锁关系，用继电器电路作为计算机主机与室外信号机、转辙机、轨道电路的接口设备，操纵人员通过计算机显示器等设备实现对现场设备的控制和监督。

计算机联锁充分发挥了计算机的特点，操作表示功能完善，方便设计、施工、维修和使用，便于实现信号设备的远程监督、远程控制和自动控制。

计算机联锁系统由联锁仿真软件、联锁执表机、联锁继电器柜、信号机、道岔构成。

系统各部分如下所示：联锁仿真软件联锁执表机联锁继电器柜信号机道岔2、计轴系统原理在所监测的区段端口各设一个计轴点，利用计轴点来记录驶入和驶出所监测区段的列车轴数。

为了准确地判断所监测区段内的车轴数，在每一个计轴点安装两对车轴传感器，不仅能计算经过计轴点的车轴数，而且能判断列车的运行方向。

列车经过所检测区段的计轴点，每当有一个车轮经过时，车轴传感器就产生一个相应的轴信号，信息处理单元对传感器所产生的轴信号进行处理，然后传入到室内的CPU 。

CPU 通过处理信息处理单元传来的信息，结合运行方向记录轴数（增轴或减轴），不断地对区段的各个计轴点的轴数进行统计和比较，然后给出相应区段的占用或空闲状态。

对于区间，则两站之间的CPU 通过MODEM 通讯，不断地对区间的两端计轴点的轴数进行统计和比较，然后给出区间的占用或空闲状态。

计轴系统由三组计轴磁头、计轴处理单元、计轴工控机构成，如下图所示：计轴工控机计轴处理单元计轴磁头四、实验内容及步骤1、联锁系统操作步骤：（1）打开联锁工控机电源（2）打开联锁执表机电源（3）打开联锁机柜电源（4）打开联锁仿真软件2、联锁系统功能实验（1）建立进路建立X001到X003之间的进路；（2）取消进路取消X001到X003之间的进路（3）单操道岔单操DC1,使其处于反位（4）单锁道岔3、故障操作按下联锁继电器柜上的故障模拟按钮，故障出现，再次按下按钮，故障解除（1）定操：设置道岔定位操作故障（2）反操：设置道岔反位操作故障（3）定表：设置道岔定位采集故障（4）反表：设置道岔反位采集故障（5）X001断丝：设置信号机X001灯丝断丝（6）X003断丝：设置信号机X003灯丝断丝（7）J1断丝：设置信号机J1灯丝断丝4、计轴系统实验步骤（1）打开联锁柜计轴主机；（2）打开联锁柜计轴工控机；（3）打开计轴仿真软件；（4）推动转向架，当转向架轮对越过计轴磁头时观察计轴主机上的计轴显示和计轴仿真软件中相关参数的变化，同时观察计轴系统与ATS系统接口的变化；（5）使用计轴复位按钮，观察系统发生的变化。