【正文】 在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)）；高精度可編程的內(nèi)部振蕩器；必要時(shí)可以對(duì)其進(jìn)行倍頻處理。以下對(duì)所設(shè)計(jì)的各個(gè)子模塊進(jìn)行詳細(xì)的介紹。此外，內(nèi)部的電壓監(jiān)測(cè)電路可以保證加電和斷電時(shí)正常工作。電流通道輸入到的信號(hào)時(shí)電流有效值的誤差小于，具體的電流有效值測(cè)量及處理原理圖如下所示： 電流有效值測(cè)量Figure Effective value of current SPI通訊功率芯片與單片機(jī)系統(tǒng)的接口是通過提供的一個(gè)總線接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。原理圖如下圖所示，合相有功功率： (35)圖 有功功率測(cè)量 電壓和電流有效值測(cè)量軌道電路接收端電壓、列車信號(hào)燈電壓有效值測(cè)量通過對(duì)電壓采樣值進(jìn)行平方開方以及數(shù)字濾波等一系列運(yùn)算得到，電壓通道輸入到的信號(hào)時(shí)電壓有效值的誤差小于。但是可以將通道的參數(shù)單獨(dú)放出，只要在通道的電壓與電流通道上加入相應(yīng)信號(hào)[13]。前端的采用過采樣技術(shù)，可充分保證電流、電壓采樣速率級(jí)同步性，根據(jù)采樣定理可知在進(jìn)行電流、電壓采樣數(shù)據(jù)中包含高達(dá)次的諧波信息，依據(jù)公式計(jì)算得到的有功功率也至少包含次諧波信息信號(hào)。采用雙端差分信號(hào)輸入形式，減少了干擾源。 功率信號(hào)計(jì)算原理系統(tǒng)中采用的功率芯片集成了六路二階、參考電壓電路。 系統(tǒng)基本工作原理本系統(tǒng)主要分為兩種應(yīng)用模式，既能應(yīng)用于數(shù)據(jù)終端，也可應(yīng)用于模擬終端。對(duì)三相四線制的電動(dòng)機(jī)功率的在線監(jiān)測(cè)。為保證電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)能夠及時(shí)的報(bào)警和處理，要對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)加以存儲(chǔ)分析，需要對(duì)功率信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。從而及時(shí)報(bào)警以預(yù)防事故，同時(shí)給維修工作提供科學(xué)指導(dǎo)。電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)每次工作的時(shí)候都有固定的功率，正常情況下道岔轉(zhuǎn)換是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的過程，每次電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)的動(dòng)作時(shí)間大概為8秒鐘，在這期間轉(zhuǎn)轍機(jī)的功率基本不變，以及動(dòng)作電流也是一條有規(guī)律的曲線。通過對(duì)供電電源，信號(hào)采集通道，以及信號(hào)輸出通道進(jìn)行必要的抗干擾設(shè)計(jì)，采取總線通訊，光電隔離，短路保護(hù)以及過載保護(hù)等措施，使系統(tǒng)很好的適應(yīng)了工作環(huán)境的復(fù)雜性。第三章 下位機(jī)系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的下位機(jī)部分主要是基于一種流水線結(jié)構(gòu)微處理器C8051F410設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用方案。列出了在鐵路運(yùn)行系統(tǒng)中鐵路道岔經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的安全問題，并提出了解決的方法。并可以在必要時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)的圖像上傳到監(jiān)測(cè)主機(jī)，以確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)情況，便于分析、故障診斷等。系統(tǒng)總體方案如下：本系統(tǒng)要監(jiān)測(cè)多個(gè)點(diǎn)的工作狀況，對(duì)轉(zhuǎn)轍機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)以確保轉(zhuǎn)轍機(jī)的正常運(yùn)行。② 檢測(cè)方式采用下位機(jī)中斷請(qǐng)求，上位機(jī)響應(yīng)做出處理的方式，使得測(cè)量過程能過做到及時(shí)處理，能夠滿足對(duì)測(cè)量時(shí)間的要求。 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體方案信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要檢測(cè)的信號(hào)包括：軌道轉(zhuǎn)轍機(jī)功率、工作電流、燈絲電壓、軌道繼電器電壓、道岔電壓、電源接地電流等多路信號(hào)。圖 Figure Wiring Figure switch motor對(duì)三相四線制的電動(dòng)機(jī)功率的在線監(jiān)測(cè)。從而及時(shí)報(bào)警以預(yù)防事故，同時(shí)給維修工作提供科學(xué)指導(dǎo)。正常工作的情況下道岔轉(zhuǎn)換是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的過程，動(dòng)作電流也是一條有規(guī)律的曲線。通過對(duì)供電電源，信號(hào)采集通道，以及信號(hào)輸出通道進(jìn)行必要的抗干擾設(shè)計(jì)，采取總線通訊，光電隔離，短路保護(hù)以及過載保護(hù)等措施，使系統(tǒng)很好的適應(yīng)了工作環(huán)境的復(fù)雜性。 轉(zhuǎn)轍機(jī)信號(hào)檢測(cè)部分為了解決鐵軌轉(zhuǎn)轍機(jī)發(fā)生故障及時(shí)得到處理、分析事故原因的問題，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種基于流水線結(jié)構(gòu)微處理器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用方案。如果軌道中的某一鋼軌出現(xiàn)斷路的情況，可能就會(huì)引起整體的信號(hào)測(cè)量的不正常，有可能引起連鎖混亂。當(dāng)列車通過時(shí)，列車的重量、速度、運(yùn)動(dòng)瞬間形態(tài)以及障礙物的大小、硬度、位置、形態(tài)等原因可能發(fā)生機(jī)車車輛的輪緣高出或彈出鋼軌頂面的現(xiàn)象出現(xiàn)，這種情況有可能發(fā)生列車脫軌的事故。這種不一致性就會(huì)造成通過機(jī)車的脫軌。1） 尖軌轉(zhuǎn)轍障礙：從圖中可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)障礙物達(dá)到足以造成尖軌轉(zhuǎn)動(dòng)后尖軌尖端與基本軌的不完全重疊時(shí)，就可以造成接車車輪的脫軌發(fā)生。輕者出現(xiàn)軌道轉(zhuǎn)換不到位，重者會(huì)造成列車脫軌的危險(xiǎn)問題。以下重點(diǎn)說明一下道岔障礙產(chǎn)生的原因和造成的后果。其中有保證安全的也有實(shí)現(xiàn)功能的裝置。 電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)轍控制 電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)的工作原理是用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)道岔尖軌轉(zhuǎn)換位置實(shí)現(xiàn)軌道的轉(zhuǎn)換，在工作中它有正傳和反轉(zhuǎn)兩種方式，從而可以保證道岔能夠?qū)崿F(xiàn)兩種相反方向的開通位置。它的作用是連接轉(zhuǎn)轍機(jī)以及轍叉、護(hù)軌部分。所以要加上護(hù)軌部分，可以對(duì)進(jìn)站列車車輪有以個(gè)引導(dǎo)的作用。從下圖中，我們可以看到在兩個(gè)翼軌之間會(huì)有一定得間隙，這是一個(gè)有害的空間，它如果過于大會(huì)影響列車通過。軌道尖軌是轉(zhuǎn)轍器組成部分的重要器件，它通過連接桿與電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)連接。 電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)的構(gòu)成及原理1） 轉(zhuǎn)轍裝置設(shè)備：轉(zhuǎn)轍器設(shè)備主要包括了兩根基本鋼軌、兩根軌道尖軌以及電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)。單開道岔是最長見的道岔之一，普通的單開道岔就是在同一時(shí)間里只能作用于一個(gè)道岔，即把一個(gè)線路上的進(jìn)站列車牽引到另一個(gè)軌道上去。道岔方面的安全性有重要的意義。 鐵路道岔及典型安全問題鐵路道岔是列車轉(zhuǎn)換軌道的中間線路連接設(shè)備。當(dāng)軌道電路空閑時(shí)，即兩根鋼軌完整并且軌道上沒有列車通過，即軌道電路空閑時(shí)，電路回路電流通過兩根鋼軌和軌道繼電器時(shí)，使得控制軌道繼電器吸起，前置接點(diǎn)自動(dòng)閉合，控制信號(hào)等就開放。如果當(dāng)軌道電路發(fā)生斷軌、斷線時(shí)，同樣也會(huì)不足以開通軌道繼電器。軌道電路的工作原理如下：當(dāng)列車占用軌道電路時(shí)，電路中的回路電流就可以通過機(jī)車的車輪了，這樣引起軌道電路被分成兩路。在現(xiàn)場(chǎng)中軌道電路是以鐵路線路的兩根鋼軌作為回路，兩端必須要加上電氣絕緣，并接上電源以及用電器設(shè)備來組合成一個(gè)整體電路。 軌道電路作用及構(gòu)成本節(jié)主要對(duì)軌道電路進(jìn)行簡單的介紹，軌道電路是鐵路信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的必須設(shè)備。3） 設(shè)置在道岔岔尖前的信號(hào)機(jī)的具體坐標(biāo)。2） 設(shè)置在道岔轍叉后面線路中間的低型信號(hào)機(jī)的具體坐標(biāo)。信號(hào)機(jī)坐標(biāo)的設(shè)定如下三條所表述：1） 設(shè)置在道岔轍叉后面的兩條線路中間的高柱信號(hào)機(jī)的具體坐標(biāo)該坐標(biāo)應(yīng)該根據(jù)附近建筑接近限界要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)定信號(hào)機(jī)坐標(biāo)信號(hào)機(jī)其類型分為高柱和矮柱兩種。當(dāng)?shù)啦砑廛壖舛嗽谡緝?nèi)中心近端，則岔尖坐標(biāo)就等于道岔中心坐標(biāo)減去道岔中心至岔尖的長度；通過這樣的表示，就可以得到各個(gè)道岔的具體坐標(biāo)了。道岔坐標(biāo)計(jì)算的問題可以轉(zhuǎn)化為道岔中心坐標(biāo)換算成岔尖坐標(biāo)的問題，這樣就可以很容易的解決坐標(biāo)問題。道岔坐標(biāo)由試驗(yàn)場(chǎng)基建部門提供的縮尺平面圖上，給出的道岔坐標(biāo)是道岔中心距車站試驗(yàn)場(chǎng)中心的距離。 道岔、警沖標(biāo)坐標(biāo)的計(jì)算在電氣比較集中車站中，道岔、警沖標(biāo)、色燈信號(hào)機(jī)的坐標(biāo)是指從信號(hào)監(jiān)測(cè)室至上述各設(shè)備之間的距離。在進(jìn)路使用完畢后并不要求道岔自動(dòng)恢復(fù)到原來的狀態(tài)位置，道岔在沒有用到的時(shí)候可以處于兩個(gè)位置中的任意一個(gè)位置。第二章 現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)概述 具體的現(xiàn)場(chǎng)說明 道岔定位位置的確定道岔定位的確定主要考慮因素有以下兩個(gè)：首先是保證進(jìn)出列車的安全性，對(duì)于某些因其所處位置不同而會(huì)影響行車安全的道岔，應(yīng)當(dāng)以引向安全位置做為定位的原則。b) 上位機(jī)軟件程序，主要用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，以及方便工作人員的操作。3） 根據(jù)系統(tǒng)功能要求完成對(duì)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。2） 根據(jù)體統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求和總體框架完成對(duì)系統(tǒng)各個(gè)電路模塊的設(shè)計(jì)。 本論文的主要工作本論文的主要工作內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：1） 分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和使用方面的要求，包括系統(tǒng)的測(cè)量精度，輸入輸出規(guī)格，通信協(xié)議，使用環(huán)境以及電磁兼容方面的要求等。將會(huì)阻礙向更高一步要求的進(jìn)步。列車速度的不斷提高，對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)提出更高的要求。 一直以來，我國鐵路信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一直致力于走自主發(fā)展的道路，現(xiàn)今已基本上發(fā)展成體系完整、設(shè)計(jì)、工業(yè)生產(chǎn)、施工維修的一整套信號(hào)系統(tǒng)。電氣集中微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在我國各種規(guī)模車站的使用已有二十多年的歷史，剛開始的八十年代初期以單片機(jī)為核心的檢測(cè)控制裝置，在全國范圍內(nèi)相繼研制生產(chǎn)出可以替代人工完成電氣特性一級(jí)測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試的信號(hào)微機(jī)檢測(cè)裝置。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)減少了維修對(duì)運(yùn)輸?shù)母蓴_，逐步邁向?qū)崿F(xiàn)預(yù)防性狀態(tài)修護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)，使信號(hào)設(shè)備處于可靠運(yùn)行和實(shí)時(shí)全面的受控狀態(tài)的檢測(cè)系統(tǒng)。 我國微機(jī)監(jiān)測(cè)發(fā)展概況我國目前部分使用的信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是由先進(jìn)的微機(jī)技術(shù)與鐵路信號(hào)相結(jié)合的新一代鐵路信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在我國自行研制的系列中大部分是一個(gè)系統(tǒng)集成的過程，調(diào)度集中、調(diào)度監(jiān)督設(shè)備也都是利用已經(jīng)成型的標(biāo)準(zhǔn)軟、硬件產(chǎn)品和操作系統(tǒng)按模塊化組成的系統(tǒng)，并且缺乏大面積采用調(diào)度集中行車方式的普遍經(jīng)驗(yàn)，與國外的高速鐵路調(diào)度中心完全運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)不間斷指揮全線列車運(yùn)行的方式還有很大的差距[1]。隨著鐵路信號(hào)監(jiān)測(cè)技術(shù)的逐步成熟，鐵路信號(hào)系統(tǒng)已經(jīng)成為一種重要的技術(shù)手段，它是提高運(yùn)輸效率、實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸管理自動(dòng)化和列車運(yùn)行自動(dòng)控制、改善鐵路員工工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境以及保證鐵路行車安全必不可少的措施。 Railway signal第一章 緒 論 課題研究背景及意義在鐵路現(xiàn)場(chǎng)操作中，鐵路監(jiān)測(cè)信號(hào)具有非常重要的作用。 RS485 munication。關(guān)鍵詞： 電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)；在線監(jiān)測(cè)；RS485通信；電磁干擾；鐵路信號(hào)AbstractElectric switch machine is a kind of important railway system of electrical signal equipment which main function is to change the direction of railway yard opened, and reflects the st