【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文題目： 編組站推峰機(jī)車無(wú)線遙控系統(tǒng) 學(xué)習(xí)中心（函授站）： 哈爾濱鐵路局函授站 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 姓 名： 劉金濤 學(xué) 號(hào)： 12617978 指導(dǎo)教師： 張巖 北京交通大學(xué)遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院2022年2月 1 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要編組站推峰機(jī)車推峰速度的控制是編組站駝峰自動(dòng)化的重要環(huán) 節(jié)，現(xiàn)行的控制方法是由司機(jī)根據(jù)主體信號(hào)進(jìn)行手動(dòng)控制。但在大型 的編組站具有多條推送線的情況下釆取手動(dòng)控制，難以很好的實(shí)現(xiàn)多條推送線之間協(xié)調(diào)運(yùn)作，不適應(yīng)大型編組站貨物流量較大和解編效率 要求較高的特點(diǎn)，再加上編組站不良環(huán)境的影響，使得手動(dòng)控制也存 在著一些安全隱患。本文在研究無(wú)線遙控的基礎(chǔ)上，應(yīng)用經(jīng)典的閉環(huán)控制和PID控制理論建立了控制推峰機(jī)車推峰速度的調(diào)速模型，并引入了新的定位模 塊，提高了推峰機(jī)車控制系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。本文還介紹了利用 測(cè)試電路對(duì)系統(tǒng)硬件的輸入輸出功能進(jìn)行了功ig仿真。此項(xiàng)無(wú)線遙控 機(jī)車技術(shù)在信號(hào)防護(hù)、列車控制、重載運(yùn)輸?shù)确矫婢哂袕V闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞 編組站 推峰機(jī)車 無(wú)線遙控 低恒速 新定位技術(shù) Abstract:The automatic control for humping speed in marshalling station is an important sector of marshalling station39。s automation. The current way of control depends on driver39。s manual control ordered by main signal. But the manual control can’t acplish the coordinating among the tracks of hump in some large marshalling stations, which have a great amount of goods and high efficiency39。s demand of marshalling. Otherwise, bad weather makes the manual control exist some problems of security in marshalling station.Based on the research of radio remote control, this paper establishes a speed model by using the theories of classical closedloop control and PID control The new location technology is introduced into this model That promotes the system39。s security and credibility. And this paper also introduces the simulation of system^ input and output function. This radio remote control technology has broadness foreground in application of signal protection, train’s control, railway heavy haul traffic and etc.Keywords: marshalling station, humping train, radio remote control,lowconstant speed,new location technology 3 目 錄前言...........................................................9第一章 概述............................................10第一節(jié) 編組站簡(jiǎn)介 ………………………………………10第二節(jié) 編織站自動(dòng)化的作用 ……………………………….11第三節(jié) 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 ……………………………………11第二章 系統(tǒng)介紹…………………………………14第一節(jié) 系統(tǒng)功能 ………………………………………14第二節(jié) 技術(shù)方案 ………………………………………16第三節(jié) 技術(shù)指示 ………………………………………17第三章 系統(tǒng)工作原理…………………………19第四章 建模方式…………………………………20第一節(jié) 相關(guān)知識(shí)介紹…………………………………20第二節(jié) 建模過(guò)程，流程推導(dǎo)，公式推導(dǎo)……………30第三節(jié) 軟件流程 ……………………………………37第五章 系統(tǒng)架構(gòu)…………………………………42第一節(jié) 車載部分………………………………………43第二節(jié) 地面部分………………………………………45第三節(jié) 模擬電路………………………………………47第六章 系統(tǒng)應(yīng)用前景…………………………50附錄 …………………………………………………55參考文獻(xiàn)………………………………………………59前言：鐵路貨物運(yùn)輸以其運(yùn)送能力強(qiáng)、運(yùn)程遠(yuǎn)、運(yùn)價(jià)低，連續(xù)作業(yè)等特點(diǎn)，成為當(dāng)今世界上貨物運(yùn)輸?shù)闹匾绞?。尤其在我?guó)，由于幅員遼闊，地形復(fù)雜，人口眾多，生產(chǎn)力還不是很發(fā)達(dá)，使得鐵路運(yùn)輸在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位尤其突出。編組站是鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)，在編組站進(jìn)行大量的調(diào)車作業(yè)。提高編組站調(diào)車作業(yè)的質(zhì)量和效率，對(duì)整個(gè)鐵路網(wǎng)的通過(guò)能力、改編能力、作業(yè)安全等都起著重要作用隨著流通領(lǐng)域的開放、改革和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈的鐵路運(yùn)輸也呈現(xiàn)前所未有的繁忙景象。各大編組場(chǎng)，特別是像鄭州北這樣的樞紐編組場(chǎng)均達(dá)超飽和狀態(tài)，在這種情況下，如何運(yùn)用現(xiàn)有站場(chǎng)設(shè)備，提高站場(chǎng)通過(guò)能力，增加站場(chǎng)的解編能力，使鐵路運(yùn)輸暢行無(wú)阻，是我們應(yīng)著重解決的問(wèn)題。而在駝峰編解作業(yè)中，推峰機(jī)車的作業(yè)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。若能使機(jī)車根據(jù)溜放作業(yè)狀況來(lái)選擇最佳的推峰速度，即實(shí)現(xiàn)變速推送，同時(shí)使預(yù)推作業(yè)的停車點(diǎn)盡可能接近峰頂，縮短進(jìn)入主推的運(yùn)行時(shí)間，則能大大提高駝峰解體效率縮短車體在峰頂上的滯留時(shí)間，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就要在機(jī)車上加裝無(wú)線遙控系統(tǒng)，使站場(chǎng)工作人員根據(jù)站場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)與車流狀態(tài)通過(guò)無(wú)線電臺(tái)來(lái)指揮推峰機(jī)車的工作，使其在確保安全與滿足站場(chǎng)要求的前提下，能發(fā)揮出較髙的工作效益。我國(guó)第一個(gè)應(yīng)用推峰機(jī)車無(wú)線遙控系統(tǒng)的站場(chǎng)是北京的豐西編組場(chǎng)，在近二十年的時(shí)間里經(jīng)過(guò)三代人的努力，推峰機(jī)車遙控系統(tǒng)，從全硬件邏輯電路控制到微計(jì)算機(jī)控制，從音頻編碼發(fā)展到數(shù)字編碼，不斷地得到改進(jìn)與發(fā)展，鄭州北樞紐編組場(chǎng)所使用 的全計(jì)算機(jī)制式的推峰機(jī)車無(wú)線遙控系統(tǒng)的研制成功，使我們?cè)谶@一領(lǐng)域中又前進(jìn)了一大步，為我國(guó)駝峰自動(dòng)化做出了巨大貢獻(xiàn)。在電子數(shù)字信息高度發(fā)展的今天，電子技術(shù)日新月異，對(duì)駝峰自動(dòng)化系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性、可維護(hù)性以及建設(shè)維護(hù)費(fèi)用等方面有了更高的要求，并逐步要求完善自動(dòng)化駝峰的數(shù)字化與信息化。近年來(lái)，嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)控制方面得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，使得控制系統(tǒng)的功能不斷強(qiáng)大，并可以利用高級(jí)語(yǔ)言對(duì) 控制程序進(jìn)行編制和調(diào)試,提高了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性與可擴(kuò)充性另外，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制理論也不斷應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，成為當(dāng)今的工業(yè)控制與計(jì)算機(jī)緊密的結(jié)合起來(lái)。本文將結(jié)合原先的經(jīng)典閉環(huán)控制理論和PID控制理論，在推峰機(jī)車實(shí)際動(dòng)力機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上建立推峰機(jī)車以低恒速推峰的調(diào)速模型。 5 北 京 交 通 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ）第一章概述第一節(jié)編組站簡(jiǎn)介編組站是鐵路網(wǎng)上辦理貨物列車解體，編組作業(yè)，并為此設(shè) 有比較完善的調(diào)車設(shè)備的車站。其主要設(shè)備有到發(fā)線(場(chǎng)）、調(diào)車 線(場(chǎng)）、駝峰、牽出線以及機(jī)務(wù)段和車輛段等。編組站按其在鐵路網(wǎng)上所起的作用可分為路網(wǎng)性、區(qū)域性和 地方性等類別：按采用的調(diào)車設(shè)備類型可分為自動(dòng)化、機(jī)械化和 非機(jī)械化等類別；按其調(diào)車設(shè)備的設(shè)置和數(shù)量可分為單向編組站 (上、下行方向共享一套調(diào)車設(shè)備)和雙向編組站(上、下行方向各 設(shè)一套調(diào)車設(shè)備)：按每套調(diào)車設(shè)備主要車場(chǎng)的相互位置又可分為 橫列式布置(到發(fā)場(chǎng)與調(diào)車場(chǎng)并列布置)、縱列式布置(到達(dá)場(chǎng)、調(diào) 車場(chǎng)、出發(fā)場(chǎng)順序縱列布置)和混合式布置(到達(dá)場(chǎng)和調(diào)車場(chǎng)縱列 布置，出發(fā)場(chǎng)和調(diào)車場(chǎng)并列布置)等類別。編組站的主要布置圖形有單向橫列式、單向混合式、單向縱 列式和雙向縱列式。編組站的主要任務(wù)是根據(jù)列車編組計(jì)劃的要求，大量辦理各 種貨物列車的解體和編組作業(yè)，并且按照運(yùn)行圖規(guī)定的時(shí)刻正點(diǎn) 接發(fā)車。在鐵路上，編組站是鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾a(chǎn)基地，大量裝載貨 物的重車和卸貨回送的空車，在這里匯集后被編成各種列車開往 各自的目的地從這個(gè)意義上講，編組站實(shí)際上是一個(gè)編組列車 的工廠在鐵路的各種車站中，編組站擁有的技術(shù)設(shè)備較多，作業(yè)量 大，作業(yè)過(guò)程也比較復(fù)雜，車輛在站的停留時(shí)間也較長(zhǎng)。這些， 都直接影響到運(yùn)輸生產(chǎn)指標(biāo)的好壞。因此，編組站在路網(wǎng)上的布 局是否合理，編組站的工作組織，技術(shù)設(shè)備是否完善與先進(jìn)，對(duì) 于加速機(jī)車車輛周轉(zhuǎn)，完成貨物運(yùn)輸任務(wù)，降低運(yùn)輸成本都有重 要作用。因此，鐵路必須十分重視編組站的建設(shè)和發(fā)展，積極促進(jìn)編 組站設(shè)備和作業(yè)的逐步現(xiàn)代化。 6 北 京 交 通 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ）第二節(jié)編組站自動(dòng)化的作用 /無(wú)線遙控系統(tǒng)采用了計(jì)算機(jī)控制機(jī)車，使系統(tǒng)工作于既能控制機(jī)車工作，又能監(jiān)視機(jī)車的工作狀態(tài)，這在我國(guó)還是首創(chuàng)。不僅應(yīng)用在自動(dòng)化駝峰，在半自動(dòng)化駝峰也同樣發(fā)揮其作用，在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用中，不僅明顯的提髙了解體效率，也減輕了司機(jī)的工作強(qiáng)度，因此，很受車站、司機(jī)的歡迎，該系統(tǒng)在推廣應(yīng)用中，不斷的進(jìn)行向更完善的方向改進(jìn)，目前已形成系列產(chǎn)品。最新型的 T*Y3型無(wú)線機(jī)車遙控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)、性能方向，均有較大的提高。第三節(jié)國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況推峰機(jī)車遙控系統(tǒng)是編組站自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分之一，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家均很重視此項(xiàng)技術(shù)的研究及應(yīng)用。目前，在美國(guó)，日本，德國(guó)，法國(guó)，加拿大及原蘇聯(lián)等主要工業(yè)國(guó)家的主要編組站均使用了此項(xiàng)技術(shù) 1：國(guó)外情況美國(guó)是較早應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)的國(guó)家之一。目前在自動(dòng)化的編組 站中均使用推峰機(jī)車遙控系統(tǒng)。在美國(guó)，生產(chǎn)推峰機(jī)車遙控設(shè)備 的公司主要有兩家，一家是美國(guó)聯(lián)合道岔信號(hào)公司（UMION SWITCHamp。SIGNAL DIVISION),—家是通用鐵路信號(hào)公司（GENERAL RAILWAY SIGNAL COMPANY)187。而目前，由于市場(chǎng)飽和，只有美國(guó)聯(lián) 合道岔信號(hào)公司提供的20世紀(jì)70年代定性的產(chǎn)品。該種產(chǎn)品使 用無(wú)線遙控方式，控制命令是采用調(diào)制編碼，可以控制駝峰的4 臺(tái)推峰機(jī)車工作，控制對(duì)象的選擇是由值班員人工選取。機(jī)車推 峰速度控制在1 一5km/h范圍內(nèi)變動(dòng)。機(jī)車工作情況不反饋給值班 員。該系統(tǒng)主要是配合美國(guó)生產(chǎn)的調(diào)車機(jī)車使用。若與其他系統(tǒng) 構(gòu)成編組站自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)必須增加其他設(shè)備配合使用。系統(tǒng)是由分離器件及集成電路組成，未采用計(jì)算機(jī)技術(shù)。在日本，從20世紀(jì)60年代就開始研制及應(yīng)用推峰機(jī)車遙控 系統(tǒng)，它使用的系統(tǒng)在制式上與美國(guó)有相近的地方，成為SLC的無(wú)線遙控系統(tǒng)，使用電碼傳送方式，可呼叫4臺(tái)工作機(jī)車，由值班員或計(jì)算機(jī)選擇工作機(jī)車并發(fā)送控制指令，同樣沒(méi)有機(jī)車工作 信息的反饋裝置，系統(tǒng)也是由分離器件及集成電路組成。在加拿大，以引進(jìn)美國(guó)技術(shù)為主，也在自動(dòng)化編組站應(yīng)用機(jī)車遙控系統(tǒng)，而在近年新建的自動(dòng)化編組站上，推峰機(jī)車遙控系統(tǒng)有了新的發(fā)展，開始應(yīng)用微處理機(jī)技術(shù)。在西歐，近年來(lái)，在自動(dòng)化編組站廣泛的使用推峰無(wú)線機(jī)車遙控技術(shù)，并且在技術(shù)水平上有了進(jìn)一步的發(fā)展。如在德國(guó)馬勝 (MASCHEN)自動(dòng)化編組站釆用的推峰機(jī)車遙控系統(tǒng)，己應(yīng)用20世 紀(jì)80年代的計(jì)算機(jī)技術(shù)，將微處理機(jī)應(yīng)用在機(jī)車控制中，并具有 自控功能，是目前國(guó)際上較先進(jìn)的技術(shù)方案。在原蘇聯(lián)，據(jù)資料介紹是釆用中頻感應(yīng)方式(40kHZW調(diào)頻信 號(hào))的推峰機(jī)車遙控系統(tǒng),需要在整個(gè)到達(dá)場(chǎng)鋪設(shè)電纜作為命令的 傳輸通道。從國(guó)外的情況看，絕大部分國(guó)家均采用無(wú)線遙控方式。認(rèn)為此種方式運(yùn)營(yíng)費(fèi)用最小，而且工作靈活，施工方便（在站場(chǎng)中鋪 設(shè)電纜少，工程量最少)，各個(gè)國(guó)家均根據(jù)本身的具體運(yùn)營(yíng)條件提 出各自認(rèn)為最合理的方案。而且今年，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展， 國(guó)際上己將遙控技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，是推峰機(jī)車無(wú)線遙控 系統(tǒng)有了新的發(fā)展。在國(guó)際上認(rèn)為，應(yīng)用推峰機(jī)車遙控系統(tǒng)將能 使編組站的解體效率提高10%左右。若采用推峰機(jī)車自動(dòng)控制系 統(tǒng)，可使編組站解體效率提高15%左右》但是，目前國(guó)外使用的方式均需值班員選擇推峰機(jī)車進(jìn)行工作，只有部分于計(jì)算機(jī)接口 的可以通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行選擇，需要通過(guò)人為措施保證推峰作業(yè)的 安全。機(jī)車均為反饋信息給值班員，值班員在推峰作業(yè)過(guò)程中必 須通過(guò)其他途徑了解推峰機(jī)車工作情況，這與我國(guó)編組站作業(yè)的 要求有一定的差距。2：國(guó)內(nèi)情況我國(guó)在推峰機(jī)車遙控技術(shù)要就方面起步較晚，從1976年開始 進(jìn)行研制。在研制工作中可以分為兩個(gè)階段：第一階段為 1976—1984,第二階段為1986年至目前。在第一階段主要是根據(jù) 我國(guó)編組站的工作特點(diǎn)，對(duì)推峰機(jī)車遙控系統(tǒng)的工作基本方案， 機(jī)車遙控系統(tǒng)對(duì)提高編組站解體效率的作用以及設(shè)備的研制進(jìn)行 了大量的工作，結(jié)合我國(guó)編組站的特點(diǎn)，研制適合我國(guó)國(guó)情的遙 控設(shè)備打下了基礎(chǔ)。到目前為止，我國(guó)研制出的新型推峰機(jī)車遙 控系統(tǒng)均是上述