铁路信号点灯智能监测系统设计

———————————————————————— 收稿日期：2005－12－26

基金项目：天津市科技创新基金资助项目（2004BA08）网络控制系统理论与技术研究 铁路信号点灯智能监测系统设计

李其林1，陈在平1，刘靖1，李同丽2邹振环2

(1.天津理工大学自动化与能源工程学院，天津，300191 2.天津铁路信号工厂，天津，300300)

摘要：运用单片机技术和自己定义的通信协议，在原有的报警线路基础上实现了交流点灯、灯丝自动转换、故障定位报警、副丝在线检测和主机监控于一体的智能化监测控制系统。实践证明，该系统实时性好、工作可靠，具有很好的推广价值。 关键词：信号监测 铁路信号 智能控制

Design of railway signal lighting& Monitoring intelligent System

Li Qilin 1,Chen Zaiping 1,Liu Jing 1,Li Tongli 2,Zou Zhenhuan 2

( 1 School of Automation and Energy Source Engineering,Tianjin University of Technology, Tianjin 300191 2 Tianjin Railway Signal Factory Tianjin 300300 )

Abstract ：Using MCU and communication protocol designed by ourselves,We have designed a set of intelligent monitoring& controlling device on the base of existing alarm line. This device have many functions such as A.C. lighting,filament switching, fault locating and warning, fault classified warning, secondary filament online checking .It can both control and test the status and security of the signal lamps in the railway station.

Key words ：signal test railway signals intelligence control

1．引言

铁路信号灯是铁路安全运行的可靠保证，信号灯的安全监测、控制和维护是铁路部门的一项重要工作，但以前信号灯的监测和维护是由人工来完成的，不但耗力耗时，而且不能及时的发现故障隐患。为了实现铁路信号灯的自检、控制，并能及时报告信号灯的故障，把安全隐患降到最低，设计了铁路信号灯智能点灯及监测系统。该系统工作稳定可靠，有较好的实时性，较低的改造成本，并且对现有的铁路信号系统不产生负面影响，具有很高的推广价值。

2． 系统硬件设计

系统硬件分为两大部分：信号灯智能点灯检测单元（简称从机）和信号灯监测总机（简称总机）。每台总机可分别监控上

行和下行各256台从机，并能实时进行声光报警和机位显示。从机在保证主丝断丝后信号灯能可靠的切换到副丝的情况下，向总机实时、准确地报告故障情况。

2．1 主机单元硬件设计

主机cpu 选用ATMEIL 公司的AT89S52单片机。该单片机具有很好的性价比。主机部分采用外部中断方式与从机进行通信，当从机出现故障时，向主机发送故障信号，总机启动外部中断进行接收。收到故障信号后，及时向从机发出确认信号，并进行报警、显示、存储等操作。主机外有数码管分别显示发生故障的机位和类型。按键可以上下翻查所有的故障记录，当故障排除后可以删除故障记录。同时，为了方便系统升级，我们预留了RS232和CAN 总线接口。其原理框图如图1。

2．2 从机单元硬件设计

从机的硬件结构示意图如图2

图1主机硬件结构示意图

Fig.1

Sketch of the monitoring Host

Fig. 2 Sketch of signal lighting monitoring unit

图2中控制用单片机选用ATMEL 公司的AT89C2051，该单片机引脚少，可以适当地减少从机体积。控制过程为：当给信号变压器加电时，如果主丝正常，则点亮主丝，主丝正常工作，副丝处于预热待机状态。当主丝断丝时，立即切换到副丝。同时，故障检测模块通过从主丝控制模块和副丝控制模块取得的信号来判断主副丝工作状态，单片机实时从故障检测模块读取故障代码，故障代码的意义如表1。单片机根据代码进行判断，一有错误就向主机发出报警信息。同时，检测模块内根据故障代码的逻辑组合，出现故障时能向硬件报警电路给出报警信号。如果从机没有收到主机的确认信号或者当单片机出现故障以及死机时，硬件报警电路能够直接将报警线路中的继电器吸合进行报警，实现了报警电路的硬件冗余。

表1 故障码含义

Tab.1 Meanings of fault code

3．软件设计与功能描述

软件的编制要适合系统的实时性和安全性要求，在各个智能节点的控制器要实现对每个信号灯的监控和故障信号的正常发送，保证信号灯的正常工作。主机要能够及时接收到从机的故障信号，所以主机的接收采用外部中断进行。

图3 主机程序流程图图4从机程序流程图

Fig. 3 Flow diagram of Host Fig. 4 Flow diagram of monitoring unit

3．1 主机的软件设计

主机的程序流程如图（3）。系统上电复位以后，执行初始化程序，开启外部中断。同时用查询方式进行键盘和显示处理。一旦有外部中断发生，立即转去执行接收程序。在收到故障信号后，启动发送程序，