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自动化与电气工程学院

驼峰信号自动控制课程设计报告

指导教师评语：

专 业 自动控制
班 级 自控082班
姓 名 徐 雷
学 号 200808747
指导教师 董 昱

日 期：2012年1月6日

- I -
目 录
1驼峰调车场头部信号平面布置图 1
1.1调车场头部平面设计要求 1
1.2调车场头部平面设计的具体规定 1
1.2.1道岔类型 1
1.2.2道岔绝缘区段 1
1.2.3线束的布置 1
1.2.4减速器制动位的位置 2
1.2.5推送线和溜放线 2
1.2.6迂回线和禁溜线 2
1.3驼峰调车场信号机及相关表示器 2
1.4道岔转换设备 3
1.5轨道电路 3
1.6自动化驼峰监测设备 3
1.7信号楼及室内设备 4
1.8其它设备 4
2驼峰信号机继电联锁电路 5
2.1定速、加速、减速三种溜放信号 5
2.2向禁溜线或迂回线信号 5
2.3后退信号 5
3车辆减速器控制电路 7
3.1车辆减速器控制方式 7
3.2制动和缓解电路 7
3.3表示电路 7
总结 9
附图1信号设备平面布置图 10
附图2驼峰信号机继电联锁电路 10
附图3车辆减速器控制电路 10

驼峰信号自动控制课程设计报告
1驼峰调车场头部信号平面布置图
驼峰调车场头部平面设计是计算峰高和设计纵断面的依据。头部平面的设计质量对调车作业的效率、安全和工程投资都有直接影响。
驼峰调车场头部布置的主要信号设备有调车信号机、转辙机、轨道电路、调速工具、信号楼、动力室、按钮柱及限界检查器。
1.1调车场头部平面设计要求
(1)尽量缩短自峰顶至各条调车线计算点的距离；
(2)各条调车线自峰顶至计算点的距离及总阻力相差不大；
(3)满足正确布置制动位的要求，尽量减少车辆减速器的数量；
(4)使各溜放钩车共同走行径路最短，以便各钩车迅速分散；
(5)不铺设多余的道岔、插入短轨及反向曲线，以免增加阻力；
(6)使道岔、车辆减速器的铺设以及各部分的线间距等均符合安全条件。
1.2调车场头部平面设计的具体规定
1.2.1道岔类型
为了缩短由峰顶至调车场计算停车点的距离，并便于车场内股道成线束形对称布置，一般在调车头部采用6号对称道岔或三开道岔。当调车场内股道较多时，最外侧线束的最外侧道岔可以采用交分道岔或9号单开道岔。
1.2.2道岔绝缘区段
在采用集中控制道岔的情况下，为了防止在道岔转换过程中驶入车辆以致造成事故，应在每一分路道岔的尖轨尖端前设一段保护区段。其长度决定于道岔转换时间t和车辆驶入各该道岔的最大速度V。
1.2.3线束的布置
当调车场的线路在16条以上时，为了满足上述各项要求，一般都采用两侧对称的线束形布置（表1）。在大、中型驼峰上，往往是在每一线束之前设有一个制动位。如果调车线总线一定时，则每一线束内的股道数增多，线束数就可以减少，因而可以节省一些制动设备，但是却会增加溜经这一制动位的车数，也会增加这一制动位至最后分路道岔的距离，这将使前后钩车在最后道岔分路时加长共同径路，降低驼峰解体能力。所以，当采用对称道岔时，一般采用6或8股一束。在调车线多的调车场，由于中间线束比较顺直，曲线阻力较小，因此中间线束的股道可以较外侧线束稍多，以平衡各股道的总阻力。

表1.1 线束分配方案
调车线数量（条）
12
16
18
20
24
28
32
36
40
48
调车线（束）及
每束线路数量（条）
2x6
2x8
3x6
1x8+
2x6
4x6或
3x8
2x6+
2x8
4x8
6x6
4x6+
2x8
6x8

本次设计的编组站为纵列式编组站，驼峰调车场头部信号平面布置图采用调车线数量为32条，分4束，每束线路数量为8条的方案，具体见附图1。
1.2.4减速器制动位的位置
减速器制动位一般应设在直线上，减速器前后有道岔或曲线时，不能直接连接，要有一段直线段。减速器前的直线段是为了设置护轮轨，使车辆的转向架进入减速器时运行平稳，避免对减速器产生侧向冲击。直线段的长度要视所采用的护轮轨的长度而定，一般采用6号对称道岔的护轮轨。在减速器之后也应有一段直线段，以便设置复轨器。相邻线路上两减速器始端之间的线路间距：T·JK 型减速器不应小于 4m,以便装设制动风缸；T·JK 3 型减速器不小于 3.8m。
1.2.5推送线和溜放线
驼峰前设有到达场时，应设1条推送线；如采用双溜放作业时，可设3-4条推送线；峰前不设到达场时，根据解体作业量的大小，可设1条或2条推送线(即牵出线)。推送线经常提钩地段应设计成直线，推送线不宜采用对称道岔。两推送线间不应设置房屋，两推送线的线间距不应小于6.5m。当需要设置有关设备时，不应妨碍调车人员的作业安全。经常提钩地段的主提钩一侧，应在提钩人员跨越的道岔范围内铺设峰顶跨道岔。该场设有2条推送线和2条溜放线。
1.2.6迂回线和禁溜线
在车列解体过程中遇有因车辆所装货物的性质不能溜放和车辆本身结构的原因不能通过驼峰或减速器的车辆，要送往靠近峰顶的禁溜线暂存，以便车列的继续溜放。待车列解体完毕，且禁溜线上已满载时，由调机经由绕过峰顶和减速器的迂回线送往峰下调车场。
1.3驼峰调车场信号机及相关表示器
驼峰调车场信号机包括驼峰信号机、线束调车信号机、其他调车信号机。
（1）驼峰信号机：应设在驼峰峰顶平坡与加速坡变坡点左侧，每个峰顶设一架。用来指挥调车机车进行推送解体作业。如附图1所示T1、T2
（2）线束调车信号机：一般设在线束头部。其作用是指挥机车在峰下线路间进行转线调车作业。如附图1所示：D217、D209、D233～D247等。
（3）其他调车信号机：如附图1所示：D201、D249、D213和D215等。
（4）线路表示器：调车线路表示器是上峰线束调车信号机的复示信号。采用一个单机构矮型色灯信号机，灯光为白色。如附图1中的B1～B32
1.4道岔转换设备
驼峰场采用的转辙机按动力不同有电动、气动、液动转辙机。
驼峰用电动转辙机有两种类型，除了溜放进路上的对向道岔以外的道岔，使用与一般车站相同的电动转辙机；在溜放线上的分路道岔使用快速动作的电动转辙机。
在装有气动减速器的驼峰场利用已有的压缩空气为动力源，采用气动转辙机（电空转辙机）可进一步提高转辙速度。
1.5轨道电路
驼峰场采用的轨道电路一般有驼峰交流连续式轨道电路和驼峰高灵敏度轨道电路。
驼峰轨道电路有以下特殊要求
(1)车辆占用轨道电路区段的应变速度快；
(2)分路灵敏度高；
(3)对高阻轮对以及瞬间失去分路效应的车辆应做防护
由于溜放进路上的道岔只设区段锁闭，为了作业安全，道岔轨道电路区段的第一对绝缘节距道岔尖端要设置保护区段。为防止轻车跳动，第一种轨道电路采用双区段轨道电路，驼峰高灵敏度轨道电路不能防止轻车跳动。
1.6自动化驼峰监测设备
为实现计算机实时控制设有各种监测设备：传感器、测速设备、测长设备、测重设备、光挡和气象站等。传感器及测试设备是实现驼峰调车自动控制的基础设备。
本设计采用雷达测速，并在第三制动位前方安装电磁踏板以实现测阻。具体位置见附图1。
1.7信号楼及室内设备
驼峰信号楼及动力站均设于驼峰调车场内，其数量应根据制动位、调车线数以及制动设备控制方式确定。
信号楼：主要作用是集中控制信号、道岔、调速设备。其设置位置一般设在瞭望条件好、便于操作设备和有利于作业人员互相联系的地方。自动化驼峰调车场只有一个信号楼。
动力设备：为信号设备供电及转辙机和减速器提供动力来源。见附图1。
1.8其它设备
限界检查器：设置车辆减速器的驼峰调车场，应该配置车辆减速器的限界检查器。限界检查器的设置位置受线路布置限制，应在每条推送线上，一般距离峰顶80~100m处。
按钮柱：为使有关现场作业人员在发现影响或危机作业安全的问题时，能够及时关闭驼峰信号，在适当地点设有关闭驼峰信号的按钮柱。一般设在驼峰信号机前方推送线左侧的适当地点。
驼峰信号关闭时，为了引起相关作业人员的注意，在驼峰信号机柱上还装有一个大电铃。
2驼峰信号机继电联锁电路
2.1定速、加速、减速三种溜放信号
定速、加速、减速三种溜放信号有相同的联锁条件，即LJ、LSJ、USJ除由对应的信号按钮控制外，他们检查相同的联锁及其他约束条件，即：
以上半场为例，推送线上的道岔和溜放线上的顺向道岔位置正确（道岔定位表示继电器或反位表示继电器条件：201DBJ↑、203DBJ↑、215DBJ↑、211FBJ↑）；
敌对信号在关闭状态（进路开始继电器或信号继电器条件：D201KJ↓、T1DKJ↓、D235XJ↓、D239XJ↓、D213KJ↓、B1ZJ↓）；
限界检查器在定位（XJJ↑）；
减速器动力正常（报警继电器BOJ↓）；
灯丝完好（灯丝继电器DJ↑）；
驼峰推送进路锁闭（推送进路锁闭继电器TSJ↓）；
防止重复开放信号条件具备（防止重复继电器FCJ↑）和现场无意外情况发生（各种取消信号按钮QXA在定位）。
2.2向禁溜线或迂回线信号
以上半场为例，向禁溜线或迂回线信号开放检查：道岔位置正确（201FBJ↑或 201DBJ↑、203FBJ↑）；敌对信号在关闭状态（D205XJ↓、D223ZJ↓或D209XJ↓、D221ZJ↓、D201KJ↓、T1DKJ↓）以及推送进路锁闭、灯丝完好、防止重复开放信号条件具备和现场无意外情况发生。
2.3后退信号
以上半场为例，后退信号开放除检查道岔位置正确（201DBJ↑、203DBJ↑或203FBJ↑、201FBJ↑）；敌对信号在关闭状态（D201KJ↓、T1DKJ↓）；推送进路锁闭；灯丝完好；防止重复开放信号条件具备；现场无意外情况发生外，还要检查与到达场的照查条件（照查继电器ZCJ↑或者总信号总辅助继电器XZFJ↑）。
有几点需要说明的是：由于在201号和203号道岔轨道电路区段之间是超限绝缘节，故后退信号经201FBJ↑条件是要检查203号道岔轨道区段空闲（轨道继电器203DGJ↑）；在闪光信号自闭电路中除接有XSJ条件外，还有检查闪光电路工作正常的条件（闪光照查继电器SZJ↑）。后退信号与到达场的照查条件中接有XZFJ和ZCJ的条件。当到达场向驼峰场进行推送作业时当车列尚未出清到达场时，由于推送进路处于锁闭状态，这是是可以后退的，在这种情况下通过XZFJ↑（办理推送进路并锁闭后该继电器吸起）接通HTJ电路。车列出清到达场后到达场推送进路已一次解锁，只有在ZCJ↑（到达场未向TG区段调车，ZCJ是在驼峰场或到达场任一方向对向调车是均失磁落下）状态下才能开放后退信号。在图中接有敌对信号条件有的用敌对信号的信号继电器XJ↓,有的用开始继电器KJ↓，有的用终端继电器ZJ↓。分析如下：从附图1可以看出，D201防护的调车进路与T1防护的推送进路是顺向重叠的敌对进路。当D201已处在开放状态，T1不允许再开放。若T1先开放则应将D201带动开放，以免司机看到相互矛盾的信号显示。为此，T1电路中只能用D201KJ的条件，而不能用D201XJ的条件。D249信号机可以防护227号道岔定、反位的两条进路。当防护227号道岔反位进路时进路终端在D235，而D235是线束调车信号机，在其电路中未设置终端继电器，为此做了特殊处理，专设终端继电器B1ZJ。故与溜放进路的联锁只能用B1ZJ而不能用D249XJ。与BOJ并接YJAJ是当BOJ↑后，若操作人员欲继续进行溜放作业（高度注意，放慢推送速度），可以按压允许压力降低按钮YJA，是YJAJ↑，接通溜放信号继电器电路。
电路中LBJ是绿灯和白灯继电器的复示继电器。XSJ是LSJ、USJ、BSJ和HTJ的总复示继电器。
具体电路见附图2。
3车辆减速器控制电路
3.1车辆减速器控制方式
车辆减速器可在驼峰信号楼内集中进行自动、半自动或手动控制。手动控制优先于自动、半自动控制。
自动或半自动控制时，由计算机系统输出制动命令，动作制动阀，使车辆减速器制动。停止发送制动命令，动作缓解阀，使车辆减速器制动。停止发送制动命令，动作缓解阀，使车辆减速器缓解。
手动控制时，按下控制台上的自复式制动按钮ZA，动作制动阀，使车辆减速器制动。按下自复式缓解按钮HA，动作缓解阀，使车辆减速器缓解。
当维修人员需对某车辆减速器进行检修时，征得驼峰信号楼值班员同意后，按下非自复式的检修按钮JXA，车辆减速器就不能进行制动和缓解操作，可以安全地检修车辆减速器，检修完毕，拉出JXA，即可对车辆减速器进行操作。
3.2制动和缓解电路
对于每台重力式车辆减速器设一个制动继电器ZJ和一个缓解继电器HJ。
手动控制时，作业员按下制动按钮ZA，使ZJ吸起并自闭，动作制动阀ZF，车辆减速器制动。此后，ZJ吸起后，即在制动过程中ZF一直工作，知道按下缓解按钮HA，使ZJ落下，ZF才停止工作。ZJ吸起工作，接通HJ电路，其过程同自动控制时的电路动作。
为正确区分自动和手动控制，设有手动操纵继电器SCJ。平时，在未进行手动操纵时即未按下ZA和HA；未进行制动动作，ZJ未吸起；车辆减速器处于缓解位置，HBJ吸起；车辆减速器区段空闲，减速器区段轨道继电器JGJ吸起，SCJ吸起并自闭。只有SCJ吸起，才接通自动控制电路。只要有手动制动或缓解动作，SDJ即落下，断开自动控制电路，接通手动控制电路。
3.3表示电路
控制台上对于每台车辆减速器设一个缓解表示灯HB（绿色）和一个制动表示灯ZB（红色）。平时，车辆减速器的缓解干簧接点HGK闭合，使缓解表示继电器HBJ吸起，点亮HB。制动时，HGK断开，HBJ落下，HB熄灭。车辆减速器在制动位置，其制动干簧接点ZGK闭合，使制动表示继电器ZBJ吸起，点亮ZB。
在ZBJ、HBJ线圈上并联二极管，使它们在断开时产生的感应电势经二极管构成通路。减少干簧接点上出现的电弧，以保护干簧接点。
用于Ⅰ、Ⅱ部位用作间隔制动的车辆减速器的控制电路与用于Ⅲ部位用作目的制动的车辆减速器控制电路基本相同。区别仅在于控制台上对于Ⅰ、Ⅱ部位的两台车辆减速器分别设ZB和HB，由ZBJ1、ZBJ2、HBJ1、HBJ2前接点点亮。而对部位的两台车辆减速器只设一个ZB和HB，各由ZBJ1、ZBJ2和HBJ1、HBJ2前接点点亮。
具体电路见附图3。

总结
通过本次课程设计，使我更扎实的掌握了驼峰方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次有一次的思考、一次又一次的检查终于找到了原因所在，也暴露出了前期我在这方面知识的欠缺和经验不足。更熟练的掌握了AutoCAD的运用。这次的课程设计主要包括信号平面布置、驼峰信号机继电联锁、车辆减速器控制电路三部分内容。信号平面布置图是反应自动化驼峰控制系统在编组场应用的设备及其安装位置，如测阻电磁踏板、测速雷达、减速器等设备，它是驼峰信号设计的根本依据。驼峰信号继电联锁是根据信号平面布置图建立的各设备间的联锁关系图，用于检查信号开放条件，从而保证溜放作业的安全进行。车辆减速器控制电路说明减速器工作原理及其工作时机，根据相应的制动和缓解命令来控制车辆以适当的目标速度抵达相应的股道，是控制车辆速度的主要设备。道岔控制电路是电空转辙机动作原理及过程的主要体现主要有三级电路组成，在驼峰转折设备中有很大作用。
另外，通过这次课程设计系统的掌握了驼峰信号自动控制系统的整体设计思想和方法，深入了解各设备的工作原理及作用，更加明确自动化驼峰系统与传统驼峰系统之间的区别和优势，如用测试机测量溜放状态代替人工瞭望的方式、调速工具的自动控制等。
除此之外，在这次课程设计过程中遇到很多问题，如测速雷达、踏板等设备的位置布置，如何才能实现总阻力最小等问题。但在指导教师和同学的悉心帮助下得以解决，获益良多。
综上所述，这次课程设计不仅是将所学知识的一种应用，同时也能够发现自己存在的问题，只有不断的发现和解决问题，才能不断地完善和提高自己的能力。

附图1信号设备平面布置图
附图2驼峰信号机继电联锁电路
附图3车辆减速器控制电路
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