肖洪祥 ， 劉慶華

（1.桂林理工大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 541004；2.桂林電子科技大學(xué) 信息與通信學(xué)院，廣西 桂林 541004）

鐵路道口是公路與鐵路的平面相交處，是鐵路運(yùn)輸安全的薄弱環(huán)節(jié)。現(xiàn)有的單線鐵路非自動(dòng)閉塞區(qū)段大都采用DX3型道口信號(hào)設(shè)備，即在鐵路線路的上下行接近點(diǎn)分別設(shè)置一個(gè)閉路式控制器，以采集接車接近和離去的信息。當(dāng)閉路式控制器采集到列車接近的信息后，通知道口控制中心，產(chǎn)生聲光報(bào)警命令并發(fā)出室外報(bào)警音響，道口看守員立即執(zhí)行清理道口、關(guān)閉道口欄木的任務(wù)。

列車接近區(qū)段的長(zhǎng)度是根據(jù)鐵路區(qū)段所通過的列車最高時(shí)速，按照《鐵路區(qū)間道口信號(hào)設(shè)備技術(shù)條件》（GB10494-89）的規(guī)定計(jì)算確定的，列車接近區(qū)段的長(zhǎng)度是固定不變的。因此，列車接近通知時(shí)間T也是固定的。我國(guó)絕大多數(shù)既有鐵路還是客貨運(yùn)混合運(yùn)輸狀態(tài)，客運(yùn)列車與貨運(yùn)列車速度相差很大。由于車流的密度和速度的不確定性，導(dǎo)致道口關(guān)閉時(shí)機(jī)和時(shí)間不合理，極大地影響了道口機(jī)動(dòng)車輛和行人通過的效率，鐵路道口交通擁堵和交通事故時(shí)有發(fā)生[1]。

筆者設(shè)計(jì)了一種基于軌道電路的鐵路道口列車測(cè)速系統(tǒng)，通過采集列車的速度，通知道口控制中心，道口控制中心根據(jù)車速的快慢確定合理的道口關(guān)閉時(shí)機(jī)，從而提高道口機(jī)動(dòng)車輛和行人通過的效率。

1 列車測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 道口控制中心總體設(shè)計(jì)

道口控制中心系統(tǒng)框圖如圖1所示，列車測(cè)速模塊采集列車的行駛速度，通過CAN總線將列車的速度信息發(fā)給主控單元，主控單元根據(jù)列車的速度確定道口聲光報(bào)警和欄木關(guān)閉的時(shí)間。

圖1 系統(tǒng)總體框圖Fig.1 Block diagram of system

1.2 測(cè)速模塊的工作原理

測(cè)速模塊包含道口傳感器和單片機(jī)控制電路，道口傳感器采用閥式軌道電路。以下行方向?yàn)槔揽趥鞲衅髟O(shè)置如圖2所示。

在道口接近區(qū)段的遠(yuǎn)端設(shè)置兩段25 m長(zhǎng)的閥式軌道電路。設(shè)列車在本區(qū)段上、下行運(yùn)行的最高速度為160 km/h，按最不利的條件計(jì)算，接近區(qū)段長(zhǎng)度應(yīng)為2 222 m[2]。無車占用時(shí)，兩段軌道電路的GJ1、GJ2均處于吸起狀態(tài)。當(dāng)列車駛向道口時(shí)，先后占用 JG1、JG2，GJ1、GJ2會(huì)相繼落下，利用單片機(jī)測(cè)出兩段軌道電路動(dòng)作的時(shí)間間隔，即可計(jì)算出列車的行駛速度。

圖2 道口傳感器布置圖Fig.2 Crossing sensor layout

1.3 測(cè)速模塊硬件電路設(shè)計(jì)

以下行方向?yàn)槔?，道口控制中心與遠(yuǎn)端軌道電路連接的電路圖如圖3所示，將24 V電源送至接近軌道電路，利用GJ1和GJ2的吸起和落下結(jié)點(diǎn)控制設(shè)在道口控制中心的JGJ，并將+5 V電源通過JGJ的吸起結(jié)點(diǎn)接至單片機(jī)的P1.1口。

圖3 道口傳感器電路圖Fig.3 Crossing sensor circuits

圖4 P1.1口輸入的脈沖波形Fig.4 Input pulse waveform in port P1.1

由于下拉電阻的作用，P1.1口平時(shí)為低電平[3]。當(dāng)列車壓上JG1時(shí)，GJ1被旁路掉下，JGJ吸起，P1.1口為高電平；列車壓上JG2時(shí)，JGJ掉下，P1.1口又回到低電平。P1.1口輸入的脈沖波形如圖4所示。利用單片機(jī)定時(shí)器測(cè)量這個(gè)脈沖的寬度，就可以計(jì)算出列車的速度。單片機(jī)測(cè)量電路如圖5所示。

1.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

測(cè)速程序，利用單片機(jī)定時(shí)器計(jì)算傳感器輸出的脈沖寬度時(shí)間，再根據(jù)鐵軌長(zhǎng)度計(jì)算出列車的速度。列車行駛速度計(jì)算公式如下：

圖5 單片機(jī)測(cè)量電路Fig.5 Single-chip measured circuit

v——計(jì)算所得的速度。（單位：m/s）

25——有絕緣軌道電路的長(zhǎng)度，25 m。

t——單片機(jī)測(cè)得傳感器輸出的脈沖寬度時(shí)間。（單位：s）

程序流程圖如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)程序流程圖Fig.6 Flow chart of system program

2 結(jié) 論

列車測(cè)速系統(tǒng)是鐵路道口實(shí)現(xiàn)定時(shí)報(bào)警的重要組成部分。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該測(cè)速系統(tǒng)測(cè)速精度可達(dá)到0.1 m/s，能夠滿足鐵路道口控制系統(tǒng)的要求。本文提出的基于軌道電路的列車測(cè)速的方法，測(cè)速電路簡(jiǎn)單，可靠性高，可廣泛應(yīng)用于時(shí)速160 km/h以內(nèi)的單線鐵路道口。由于鐵路運(yùn)輸[7]安全的重要性，該系統(tǒng)還需要進(jìn)一步完善，并在鐵路道口現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以確保鐵路道口運(yùn)行的安全。

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