铁路信号与控制系统软件：Hitachi Rail二次开发_（1）.铁路信号与控制系统软件基础.docx

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铁路信号与控制系统软件基础

1.铁路信号系统概述

铁路信号系统是确保铁路运输安全和效率的重要组成部分。它通过各种信号设备和技术手段，实现对列车运行状态的监控和管理。铁路信号系统主要包括以下几个部分：

信号机：用于指示列车运行状态的设备，如进站信号机、出站信号机等。

轨道电路：用于检测轨道上是否有列车存在的电路。

联锁系统：确保信号机、道岔、轨道电路等设备之间的正确协调。

列车控制系统：实现对列车速度和位置的精确控制。

通信系统：实现信号系统各设备之间的数据通信。

1.1信号机的工作原理

信号机是铁路信号系统中最常见的设备之一，它通过不同的颜色和形状来指示列车的运行状态。常见的信号机类型包括：

色灯信号机：使用红、黄、绿等不同颜色的灯光来指示列车应采取的行动。

臂板信号机：使用机械臂板的不同位置来指示列车的运行状态。

LED信号机：使用LED灯来显示信号，具有功耗低、寿命长等优点。

1.1.1色灯信号机的控制逻辑

色灯信号机的控制逻辑主要基于联锁系统和轨道电路的检测结果。例如，进站信号机的控制逻辑如下：

如果前方区段（即下一个信号机之间的区段）空闲且道岔位置正确，则显示绿色灯光。

如果前方区段占用或道岔位置错误，则显示黄色灯光，提示列车减速。

如果前方区段占用且道岔位置错误，则显示红色灯光，禁止列车通行。

1.2轨道电路的工作原理

轨道电路通过在轨道中设置电流，检测轨道上是否有列车存在。当轨道上有列车时，电流会被列车的轮对短路，从而改变轨道电路的状态。轨道电路的检测结果用于联锁系统的判断和信号机的显示。

1.2.1轨道电路的常见类型

直流轨道电路：使用直流电源供电，通过检测电流的变化来判断轨道状态。

交流轨道电路：使用交流电源供电，通过检测电压的变化来判断轨道状态。

计轴轨道电路：通过计轴器检测列车通过的轴数，从而判断轨道状态。

1.3联锁系统的工作原理

联锁系统是铁路信号系统的核心部分，它确保信号机、道岔、轨道电路等设备之间的正确协调。联锁系统的基本功能包括：

进路设置：根据列车运行计划，设置合适的进路。

道岔控制：控制道岔的位置，确保列车按照预定路径行驶。

信号机控制：根据轨道电路和道岔的状态，控制信号机的显示。

1.3.1联锁系统的常见类型

继电器联锁：使用继电器实现逻辑控制，是最传统的联锁方式。

微机联锁：使用微处理器和计算机软件实现逻辑控制，具有更高的可靠性和灵活性。

全电子联锁：使用电子设备和软件实现逻辑控制，是最先进的联锁方式。

2.铁路信号系统软件架构

铁路信号系统软件的架构设计是确保系统可靠性和高效性的关键。一个典型的铁路信号系统软件架构包括以下几个层次：

数据采集层：负责采集轨道电路、信号机等设备的数据。

逻辑处理层：负责处理数据并生成控制指令。

控制执行层：负责执行控制指令，控制信号机、道岔等设备。

通信层：负责各层之间的数据通信。

用户界面层：提供用户操作界面，显示系统状态和报警信息。

2.1数据采集层

数据采集层是铁路信号系统软件的第一层，负责从各种设备中采集数据。常见的数据采集设备包括：

轨道电路检测器：检测轨道状态。

信号机检测器：检测信号机的状态。

道岔检测器：检测道岔的位置。

2.1.1数据采集的实现方式

数据采集可以通过硬件接口和通信协议实现。例如，使用串行通信协议（如RS-232、RS-485）从轨道电路检测器获取数据。以下是一个简单的Python代码示例，用于从串口读取轨道电路检测器的数据：

importserial

importtime

#配置串口

ser=serial.Serial(

port=/dev/ttyUSB0,

baudrate=9600,

parity=serial.PARITY_NONE,

stopbits=serial.STOPBITS_ONE,

bytesize=serial.EIGHTBITS,

timeout=1

)

defread_track_circuit_data():

从轨道电路检测器读取数据

try:

#读取一行数据

line=ser.readline().decode(utf-8).strip()

ifline:

#解析数据

data=line.split(,)

track_id=data[0]

track_status=data[1]#occupied或free