【正文】 2. 中斷服務(wù)模塊：見圖6,因?yàn)橄到y(tǒng)采用中斷方式，不能直 接識別中斷對象，所以系統(tǒng)產(chǎn)生中斷后將首先判別中斷狀態(tài)，當(dāng) 機(jī)車未進(jìn)入推峰位置前系統(tǒng)每4秒鐘中斷一次，將速度釆樣并顯 示在顯示器上，同時(shí)對時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)整后，轉(zhuǎn)入接收軌面股道號軟 件。當(dāng)機(jī)車進(jìn)入推峰位置，并己經(jīng)收到股道號后，系統(tǒng)軟件變 為500mS中斷一次，工作方式釆用節(jié)拍式工作方式，工作節(jié)拍為 4拍，工作周期為2s，工作時(shí)先將節(jié)拍計(jì)數(shù)器加1 ,在機(jī)車極限 狀態(tài)處理中分別判別柴油機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)是否超限、是否為緊急停車、 機(jī)車過流、過載判別及極限狀態(tài)處理。圖6中斷服務(wù)模塊流程圖進(jìn)入節(jié)拍工作后，由節(jié)拍計(jì)數(shù)器的內(nèi)容分別引導(dǎo)程序轉(zhuǎn)向柴 油機(jī)轉(zhuǎn)速處理，即控車輸出（1拍）；指令接收（2拍）；和速度 釆樣處理（1拍）各自處理完畢后轉(zhuǎn)向守候狀態(tài)。圖7股道接收模塊流程圖：見圖7，在股道接收模塊中，主機(jī) 將先對系統(tǒng)的指令存貯區(qū)，回執(zhí)存貯區(qū)及計(jì)算過程暫存區(qū)進(jìn)行檢 測，以保證系統(tǒng)指令及數(shù)據(jù)的可靠性，使之不受硬件故障的擾。 確?？剀嚢踩?。檢測完畢后，系統(tǒng)將根據(jù)股道接收與暫存狀態(tài)確 定程序轉(zhuǎn)向，若股道存貯區(qū)巳有標(biāo)準(zhǔn)股道號則程序?qū)⑥D(zhuǎn)向指令接 收軟件：若股道存貯區(qū)無股道號存貯，系統(tǒng)將不斷從軌面采集股 道信號，直至股道存貯區(qū)有數(shù)據(jù)為止。4. 控制指令接收與回執(zhí)釆集發(fā)送模塊：見圖8,在系統(tǒng)每次 中斷轉(zhuǎn)移到指令接收服務(wù)程序后，主機(jī)將與股道接收模塊同樣對 指令存貯醫(yī)進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測完畢后，則應(yīng)再次從軌道信號接口進(jìn)行股道輸入，若所輸入的股道號內(nèi)容不為則應(yīng)將此次輸入與前次接收的內(nèi)容作一比較，以清除迂回操作階段所輸入的內(nèi) 容。比較結(jié)果若二次不一致，則認(rèn)為前次為迂回操作階段所接收 的信號，應(yīng)予取消，轉(zhuǎn)回股道接收模塊，重新輸入，若二次內(nèi)容 —致說明機(jī)車己通過信號發(fā)送器或脫軌器,可能己進(jìn)入工作區(qū)段， 主機(jī)將進(jìn)行接收與發(fā)送的準(zhǔn)備工作。主機(jī)先將機(jī)車工作狀態(tài)，采 樣并作回執(zhí)編碼，在編碼的過程中，檢測回執(zhí)采樣信號的正確性， 當(dāng)回執(zhí)不正確次數(shù)超過定數(shù)n時(shí)系統(tǒng)將報(bào)警?；貓?zhí)內(nèi)容包括指令 回執(zhí)與車速回執(zhí)；指令回執(zhí)便于地面值班員了解機(jī)車工作情況； 車速回執(zhí)將反應(yīng)機(jī)車的工作結(jié)果。雜收瑰gj~j發(fā)誶車報(bào)令j~校Ife勝道號| 圖8 通道收發(fā)模塊流程圖在指令接收過程中，主機(jī)在機(jī)車進(jìn)入推峰位置第一次接收到 地面對該股道的控制指令信號前，將直接轉(zhuǎn)向?qū)邮战涌谶M(jìn)行初 始化：若以前接收到過指令信號，則判別從上次信號接收到現(xiàn)在 的間隔時(shí)間，間隔超過3秒鐘，則認(rèn)為接收故障，主機(jī)將控制機(jī) 車執(zhí)行停車操作；當(dāng)間隔超過3分鐘時(shí)，則認(rèn)為機(jī)車己經(jīng)完成此 次推峰任務(wù)，將清理控制系統(tǒng)工作現(xiàn)場并轉(zhuǎn)向股道接收，準(zhǔn)備下 一次推送作業(yè)。主機(jī)在對指令接收接口進(jìn)行初始化后，在指令輸入時(shí)將分別 進(jìn)行奇偶校驗(yàn)與碼組判別，并驗(yàn)證指令所針對的股道號，當(dāng)條件 均滿足時(shí)則認(rèn)為接收成功，信號可用，此時(shí)應(yīng)將前次機(jī)車工作狀 態(tài)回執(zhí)信號回送到地面，再進(jìn)行解碼處理，解碼后在送至控車機(jī) 構(gòu)的同時(shí)，對此次信號與前次信號進(jìn)行比較，若接收指令改變， 則需送保護(hù)區(qū)進(jìn)行暫存，圖9差值法速度處理模塊流程圖：見圖9，在執(zhí)行該模塊前，應(yīng)先判別機(jī)車 處于人控狀態(tài)還是處于遙控狀態(tài)，若機(jī)車處于人控狀態(tài)，主機(jī)只 作時(shí)鐘處理與速度處理，不千予控制T若機(jī)車處于遙控狀態(tài)，系統(tǒng)將先對報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行清0 〃后，再判別指令內(nèi)容，并依據(jù)指令內(nèi)容進(jìn)行控車與顯示后返回。對于定速控制，則將給定速度值置 入速度寄存比較器，再進(jìn)行機(jī)車控制。對于調(diào)速環(huán)節(jié)，圖9所示 為加速差值法；圖10所示為P I D控制法。：車載LCD顯示器，主機(jī)，零層箱，車載感應(yīng)器, 車載天線，制動機(jī)，車速傳感器：B. 各個部分設(shè)備的所應(yīng)具備的功能：舉綠LCPf示器：智能化并自帶漢字庫，內(nèi)置編程接口和驅(qū) 動,采用RS232接口，與主機(jī)通訊；?55 r：工作溫度、亮度可調(diào)、采用12V供電（由主機(jī)供電)，功耗 應(yīng)盡量小，自身不發(fā)熱；遙控啟動按鈕（自復(fù)式）集成到顯 示器箱上，并留出單獨(dú)的接口（3線，航空插頭)： 車載通信、測試、控制的核心：_倩方頭：4個RS232串口完成：“顯示控制39。 “電臺通信”，“應(yīng)答器的接口”，“主 機(jī)狀態(tài)/參數(shù)的接口”； 1個485或CAN完成與列控系統(tǒng)的接 口； 5路脈沖記數(shù)（光電隔離、前項(xiàng)調(diào)理電路）完成“車速”和“柴油機(jī)轉(zhuǎn)速”的測量；24路[需要進(jìn)一步商定] 開入(光電隔離)完成“遙控開始按鈕（1路)”，“制動機(jī)狀 態(tài)(4路“機(jī)車換向手柄(4路）”，“速控手柄（5路)”： 24路[需要進(jìn)一步商定]開出（光電隔離，動態(tài))，第五章系統(tǒng)架構(gòu) 第一節(jié) 車載部分最初車載設(shè)備構(gòu)架圖考慮到系統(tǒng)架構(gòu)的合理性，原圖進(jìn)行如下的修改：主機(jī)為 車載通信、測試、控制的核心，主機(jī)開出的信號隔離、驅(qū)動，開入的隔離是由零層箱來實(shí)現(xiàn)的。由零層箱內(nèi)部繼電器電路的聯(lián)鎖 關(guān)系來控制速控手柄，換向手柄及制動機(jī)。主機(jī)與零層箱之間形 成閉環(huán)，互通信息。顯示器顯示的內(nèi)容包括有地面送出的控制命 令內(nèi)容，機(jī)車是否使用遙控及在遙控工作狀態(tài)下的機(jī)車工作有關(guān) 顯示。在系統(tǒng)工作不正常時(shí)，它還具有音響報(bào)警及燈光報(bào)警，提 醒司機(jī)釆取應(yīng)急措施。最初車載設(shè)圖10 PID速度處理模塊流程圖對于加速差值法，機(jī)車對速度采樣后，計(jì)算速度差與加速 度并根據(jù)速度差與加速度的關(guān)系決定機(jī)車控制方式。當(dāng)給定速度大于機(jī)車速度時(shí)，若加速度大于某一定值C,則 機(jī)車為保位操作，當(dāng)加速度小于等于C時(shí)機(jī)車為升位操作。當(dāng)給定速度小于機(jī)車速度且加速度小于定值C時(shí)機(jī)車做保 位操作，當(dāng)加速度大于或等于C時(shí)，機(jī)車降位運(yùn)行：當(dāng)給定速度 等于機(jī)車速度時(shí)加速度大于0作降位運(yùn)行，加速度小于0作升位 運(yùn)行，加速度等于Q位作保位運(yùn)行。對于機(jī)車的兩種調(diào)速方式，就其直觀性而言，加速度差值法 較好，但就其調(diào)速精度與先進(jìn)性而言P I D法較好，但由于P I D方式公式不易推出，且忽略因素不同對控制將產(chǎn)生不同影響， 所以還需進(jìn)一步探討。在推峰機(jī)車遙控系統(tǒng)中應(yīng)用微機(jī)，還屬于初始階段，對于在該系統(tǒng)中應(yīng)用控制理論以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制的研究還有待于深入，本文只作了一些膚淺的論述。完成“系統(tǒng)電源總控 1路 ”，“遙控開始按鈕162。1路 ”，“制 動機(jī)控制 4 路”，“機(jī)車換向手柄 4路”，“速控手柄 5路零層箱：主機(jī)開出的信號隔離、驅(qū)動，開入的隔離，基本上 由繼電器構(gòu)成；根據(jù)應(yīng)用的要求，設(shè)計(jì)內(nèi)部聯(lián)鎖電路，主要: 前進(jìn)、后退聯(lián)鎖；制動與速控的聯(lián)鎖：車載感應(yīng)器：安裝在機(jī)車底部，與車載主機(jī)用電纜連接，發(fā) 出能量來觸發(fā)點(diǎn)式應(yīng)答器，接收點(diǎn)式應(yīng)答器發(fā)送的位置信息, 采用現(xiàn)機(jī)車信號所用產(chǎn)品；車載天線：安裝在機(jī)車頂部，用于發(fā)射，接收無線電信號， 采用現(xiàn)機(jī)車信號所用產(chǎn)品；制動機(jī)：東風(fēng)一7型內(nèi)燃機(jī)車是氣動制動，如要對其進(jìn)行控制 需另加一控制模塊，按比例采集出氣動信號，通過電磁轉(zhuǎn)換 裝置使之轉(zhuǎn)換為電磁信號，再送入控制主機(jī)中進(jìn)行制動控制, 采用鐵科機(jī)輛所產(chǎn)品JZ7。車速感應(yīng)器：:在機(jī)車車輪的輪軸上安裝~光柵圓盤，盤內(nèi)有 柵孔，光柵的一面有發(fā)光光源，光柵的另一面裝有接收裝置。 當(dāng)光柵圓盤隨機(jī)車輪軸轉(zhuǎn)動時(shí)，從光接收裝置處接收到被光 柵所切的光脈沖，光脈沖經(jīng)光電轉(zhuǎn)換處理成電脈沖，隨車輪 轉(zhuǎn)速的不同，電脈沖的頻率也不同，通過計(jì)量脈沖的頻率， 也就知道了車速,采用上?；蛑曛薜墓鈻琶}沖測速產(chǎn)品 DF—8 ；第二節(jié)：地面部分計(jì)軸，列車通過 車速，判脫鉤最初地面設(shè)備構(gòu)架圖（雙機(jī)熱備)機(jī)車 機(jī)車對框圖進(jìn)行如下的改動，首先為了設(shè)備的安全性加入防雷模塊地面設(shè)備的大部分信息來源于駝峰自動化，因此地面主機(jī)需設(shè)有與駝 峰自動化的接另外添加智能采集模塊，采集駝峰自動化所無法提 供的必要信息?；陔p機(jī)熱備的地面主機(jī)，由于采用軟件實(shí)現(xiàn)自動切 換主機(jī)存在著安全隱患，如若軟件故障則無法實(shí)現(xiàn)自動切換主機(jī)的功 能，此時(shí)雙機(jī)熱備則失去其意義，基于此，設(shè)備中設(shè)有由硬件電路搭 建成的佳y機(jī)模塊，能有效避免此類事故的發(fā)生。A. 設(shè)備構(gòu)成：基于雙機(jī)切換的地面系統(tǒng)由地面主機(jī)，地面 智能采集模塊，倒機(jī)模塊，防雷模塊，電臺，地面天線，電源構(gòu)成：B. 各個部分設(shè)備的應(yīng)具備的功能要求：地面主機(jī)（上位機(jī))：釆用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)，加裝標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)卡支持自動化的TCP/UDP接口，CAN卡支持與智能采集模塊的接口，本機(jī)的RS232與電臺和自動化接口；釆用對于控制程序，采用S/C兩級模式進(jìn)行整個數(shù)據(jù)流的控制；對于診斷和查詢程序，采用S/B三級模式進(jìn)行數(shù)據(jù)流控制：智能采集模塊（下位機(jī))：可采用車載智能模板，完成必要的 以開關(guān)量為主的地面信息實(shí)時(shí)采集，采用CAN與地面主機(jī)（上 位機(jī)）通信；倒機(jī)模塊：非智能模塊，可借助目前TWFTK中使用的成 熟設(shè)計(jì)；防雷模塊：電源部分應(yīng)采用220V電源防雷器，可采用卡斯科 產(chǎn)品；通道防雷采用同軸避雷器，可用日本鉆石或鐵科的產(chǎn) 品；電臺：。電源：在線式UPS, 1KW容量，建議使用APC。第三節(jié)模擬電路鑒于車載主機(jī)由我公司自行研制開發(fā)，有很多硬件電路尚在 商定中，因此現(xiàn)階段無法對具體的車載主機(jī)進(jìn)行仿真測試。為了 測試采集模塊中開入和開出的邏輯關(guān)系，掌握對鐵路運(yùn)輸來說至 關(guān)重要的故障一安全的原則，我們用康拓公司研制的VME5000 系列模板搭建了一套簡易工控機(jī)系統(tǒng)，由VME總線搭建的嵌入 式系統(tǒng)由VME5086 V40 CPU板,VME53722 32路光耦輸入 板,VME5373 32路光耦輸出板及512KB帶后備電池半導(dǎo)體 盤VME5185構(gòu)成。其中VME5086 V40 CPU板采用16位的 VME局部總線和]6位的NECV40微處理器，內(nèi)嵌了 操作系統(tǒng)，可獨(dú)立運(yùn)行編制好的控制程序特別是用C語言等高級 語言編制的程序。（其源程序見附錄）我們先使由VME總線搭建的系統(tǒng)運(yùn)行在（I)模式，即通過 RS232串行口將VME系統(tǒng)與工控PC機(jī)相連進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，用 PC機(jī)的鍵盤和顯示器作為VME系統(tǒng)的輸入輸出設(shè)備。具體操作 是在PC機(jī)平臺上編制好程序,可通過串行線下傳到VME系統(tǒng)自 帶的存儲器板上，在VME系統(tǒng)上執(zhí)行程序后，其顯示結(jié)果在PC 機(jī)顯示器上輸出。我們在VME5373輸出板和VME53722輸入板之間搭建了VCC +5v一個測試仿真電路，如圖1所示:圖⑴其中K0為VME5373輸出板的輸出引腳；KI為VME53722輸入板的輸入引腳由于篇幅的限制，圖（1)只畫出了一路輸出與輸入，我們通 過程序使VME5373板循環(huán)輸出八路信號，并把輸出信號回送到 VME53722輸入板，輸出結(jié)果由八個LED發(fā)光二極管循環(huán)顯 示，輸入情況則由PC機(jī)顯示器顯示。該程序的流程圖如圖（2)所示：VME5373輸出板的端口154H, VME53722輸入板的端 口為150H。向154H端口發(fā)送一個字節(jié)的字符就可以控制八位端 口各自輸出的狀態(tài)，即低電平“0”和高電平“1”，在測試電路上 就分別表現(xiàn)為LED燈滅和燈亮。同理，當(dāng)八位電平信息輸入到端口 150H時(shí)，系統(tǒng)就會把這八位端口的狀態(tài)信息以一個字符的形勢傳回CPU,這樣就完成了模擬信號的輸出與回采。然后對輸出的字符與從輸入端回釆的字符進(jìn)行比較，若兩者相同則進(jìn)行下一 步循環(huán)，否則就中斷程序，返回操作系統(tǒng)。圖2在圖1所示的電路中，我們釆用的是用兩個非門74HC04 并聯(lián)，使KI點(diǎn)的輸出分別接測試輸出的LED燈與輸入端，使得 輸出顯示和信息回釆互不干擾。因?yàn)樵赩ME53722輸入板中釆 用的是TPL5214晶體管光電耦合器，輸入端直接連發(fā)光二極管。 所以利用非門完成電平轉(zhuǎn)換，不會出現(xiàn)因兩個二極管并聯(lián)所產(chǎn)生 的一個二極管導(dǎo)通之后，另一個二極管電平被鉗制的現(xiàn)象。低是從系統(tǒng)的故障安全性考慮，當(dāng)LED燈和電阻R2損壞之 后，雖然LED燈無法正常顯示，但此時(shí)的輸出字符仍等于輸入字 符，程序不會中斷報(bào)蝥。所以我們對圖（1)的電路進(jìn)行了一些修 改，使輸出測試與輸入回采用一條支路串聯(lián)，如圖（3)所示：電路經(jīng)過修改之后,如果一旦KI與K0端之間的部分電路出現(xiàn)故障，總會導(dǎo)致運(yùn)行的過程中的輸出字符不等于輸入字符，使程序中斷報(bào)警，提高了系統(tǒng)的安全性。VCC +5v⑴0表⑴我們對電路中各點(diǎn)的電壓和電流進(jìn)行了測試，具體數(shù)值如表 (1)所示：t/j為高電平h為低電平單位uKOVUaVUsVU LEDVJ1 LED0mA從表（1)中可以看出當(dāng)《7,為低電平時(shí)，Ua為V ,驅(qū)動電流為mA,這部分驅(qū)動電流全部由六路反向器74HC04承擔(dān)，如果六路全部用上驅(qū)動電流就應(yīng)為這樣電路運(yùn)行的時(shí)間較 長時(shí)，會使74HC04芯片發(fā)熱較大，很容易燒毀。為了降低芯片 的發(fā)熱，提高74HC04芯片帶負(fù)載的能力，在能完成系統(tǒng)的正常 功能的前提下，我們又對電路進(jìn)行了如圖（4)的修改：VCC +5v圖⑷我們在電路中加入了二極管D2和電阻R3,這樣由非門只提供電 位，而LED的驅(qū)動電流由電源VCC和電阻R3提供。同樣，我們對該電路的電壓和電流進(jìn)行了測量，結(jié)果如表（2)所示:C/j為高電平為低電平單位uKOVUaVUBVU挪V10mA0mAJr3mA表（2)這樣為，降低了流過非門的電流，符合非門7ffiC04芯片的 電氣要求（如附錄所示），提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第六章 應(yīng)用前景該系統(tǒng)與地面設(shè)備及推峰進(jìn)路具有聯(lián)鎖關(guān)系，保證推峰作業(yè) 的安全。系統(tǒng)可以獨(dú)立推廣應(yīng)用，也可以與溜放速度控制及進(jìn)路 控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)工作，構(gòu)成駝峰自動化控制系統(tǒng)。此外，由于無線 遙控系統(tǒng)在控車精度,行車安全性等方面要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的優(yōu)于人工控車, 而且有利于提高機(jī)車的工作效率，改善司機(jī)控制室的工作環(huán)境。 另外，本系統(tǒng)在信號防護(hù)、列車控制、重載運(yùn)輸、城市輕軌和地 鐵運(yùn)輸中廣泛的應(yīng)