毕业论文 - 图文

石家庄铁道大学四方学院毕业论文

车站信号工程中色灯信号机的

调试方法研究

The Debug Method Research of the Color Light Signal at the Station Engineering

2014

届 电气工程 系

专 业 自动化 学 号 20107459 学生姓名 郭晨曦 指导老师 郭建明

完成日期 2014年5月20日

毕业论文成绩单

学生姓名 郭晨曦 学号 20107459 班级 方1053-1 专业 自动化 毕业论文题目 车站信号工程中色灯信号机的调试方法研究 指导教师姓名 郭建明 指导教师职称 高级工程师 评 定 成 绩 指导教师 评阅人 答辩小组组长 得分 得分 得分 成绩： 院长(主任) 签字： 年 月 日

毕业论文任务书

题 目 学生姓名 郭晨曦 车站信号工程中色灯信号机的调试方法研究 学号 20107459 班级 电气工程系 导师 姓名 方1053-1 专业 郭建明 导师 职称 自动化 高级工程师 承担指导任务单位 一、设计内容 在熟悉车站信号电气集中电路的联锁关系的基础上，总结色灯信号机调试步骤，并给出试验步骤，画出点灯电路和报警电路图。 二、基本要求 1. 分析车站信号电气集中电路。 2. 对调试步骤、方法予以总结，设计局部导通试验电路。 3. 设计说明书一万五千字以上。 4. 完成3000字的专业英文翻译。 三、主要参考文献 [1] 中国铁路通信信号总公司研究设计院.铁路工程设计技术手册.信号[S].北京:中国铁道出 版社,1993 [2] 王永信.车站信号自动控制[M].中国铁道工业出版社,2009 [3] 安伟光.车站信号施工[M].中国铁道工业出版社,2010 四、进度计划 第1- 3周： 调研、收集材料，完成开题报告。 第4- 7周： 分析、确定方案，按照设计要求进行设计。 第8周： 中期答辩。 第9- 14周： 写毕业设计论文。 第15- 16周： 毕业答辩。 教研室主任签字 时 间 年 月 日

毕业论文开题报告

题 目 车站信号工程中色灯信号机的调试方法研究 1053-1 专业 自动化 学生姓名 郭晨曦 学号 20107459 班级 一、研究背景 在我国铁路线两侧及站内架设有约20万台高柱或矮型色灯信号机构，70万个灯位，以不同颜色灯光信号传递接发车及调车作业命令，这种光信号与运输效率和行车安全有十分重要的直接关系，色灯信号机构是铁路行车的重要信号设备。 随着列车运行速度的不断提升，对色灯信号机构的性能和质量的要求越来越高，六十年代以前显示距离(信号辨认距离)要求为1000米；七十年代之后，在不增加灯泡功率的条件下，要求显示距离不得低于1200米。路内外一些单位先后对色灯信号机构的光源、透镜组及信号机构进行多次改进和试验，使色灯信号机构的性能能逐步提高。 二、国内外研究现状 国内研究状况：色灯信号机构按其光学系统可以分为透镜式和探照式两种，探照式色灯信号机构是由10v，10w白炽灯双丝信号灯泡、椭球面反光镜、两块平凸透镜、继电器色片变换机构组成。虽然它的光效率较高，但是继电器色片变换机构有时出现故障，所以我国早已停止探照式色灯信号机构的生产。现场绝大部分使用透镜式色灯信号机构。它是由12v25w双灯丝白炽灯泡、菲涅尔透镜组、调焦灯架和灯箱等组成。 近两年来，LED技术飞速发展，已在铁路信号灯上得到应用，受到现场欢迎。对于线路两旁的主题信号设备—色灯信号机。目前国内有多个单位进行研制，如中国铁路通信信号总公司下属一些公司、铁路局、院校等，都处于起始试制阶段，没有在铁路现场正式大量应用，还存在一些问题需要解决。色灯信号机属于远距离颜色灯光信号，五色显示制式，灯光散角度较小(约2度)，光强度、颜色性能要求高。LED信号机光学系统与白炽灯泡为光源的现有信号机差别很大，很多光源系统，由多只发光二极管与聚光透镜阵列组成，发光二极管数量为数十只到一百多只，单元透镜直径为13~15mm。 国外研究现状：加拿大运输部运输发展中心专门就平交道口LED信号显示技术项进行深入研究，并制定了技术标准，美国。英国也制定了相应的LED道口信号技术标准。2004年，GELcore公司为美国铁路客运公司在东北走廊的宾夕法尼亚、纽约等地安装了TR3和RM4的型LED信号机。同年，英国Tube Lines铁路客运公司向西屋公司订购了数十套125mm规格的LED信号机，安装在伦敦地铁Jubilee延长线上，替代灯丝信号机。 三、研究方案 1、论文的主要工作 本次设计是为了保证铁路行车安全，针对信号机进行各项测试，确保色灯信号机起到正常的作用。需要完成的工作如下： (1)分析车站信号电气集中电路； (2)对调试步骤、方法予以总结； 2、采用的方法和手段 设计的主要步骤如下： (1)先对色灯信号机进行物理测试，即进行灯光调试； (2)然后针对信号机的电气特性进行调试，分三方面：点灯变压器Ⅰ次测、Ⅱ次测电压调整；主、副灯丝端电压调整；灯丝转换继电器端电压测试；

(3)测试无误后，开始进行电路试验，分析其中出现的故障并及时做出应对措施。 四、预期达到的结果 希望通过一步一步对色灯信号机的各方面的测试，最后可以实现信号机的正常运作。

指导教师签字 时 间 年 月 日

摘 要

随着列车运行速度的不断提升，对色灯信号机构的性能和质量的要求越来越高，为了提高色灯信号机构的性能，一些单位先后对色灯信号机构的光源、透镜组及信号机构进行多次改进和试验。

论文是在熟悉车站信号电气集中电路的联锁关系的基础上，对色灯信号机各个方面进行调试。整个色灯信号机调试首先从最基本的信号机灯光调整入手，接下来通过测试点灯变压器Ⅰ次侧、Ⅱ次侧电压，调整变压器的电气特性；然后是对主、副灯丝端电压进行测试，为了保证灯光有足够的显示距离；然后是对灯丝转换继电器端电压进行测试。

论文对如何区分室内外故障进行了详细介绍，并且提到了针对故障如何采取应急措施。此次设计还说明了计算机联锁系统的日常维护和应急故障处理措施。最后通过以上各方面的调试，使得色灯信号机在铁路上得到实现正常运转。

关键词：色灯信号机 调试 透镜组 联锁系统

Abstract

With the improving of the train running speed, the color light signal institution performance and quality requirements of more and more high, in order to improve the performance of color light signal mechanism, some units have the color light signal mechanism of light source, lens group and signal institutional improvement and test many times.

This design is familiar with the station signal electric circuit interlocking relationship, on the basis of all aspects of color light signal for debugging. The color light signal debug begin from the basic signal light adjustment, next by testing light measure voltage transformer, adjust the electrical characteristics of transformer. Then the testing voltage of the main and deputy filament, in order to keep the lights have enough display distance. And then test the filament voltage of the relay.

The design of how to distinguish between indoor and outdoor failure are introduced in detail, and mentions how to take emergency measures against malfunction. This design also illustrates the computer interlocking system of daily maintenance and emergency troubleshooting measures. Finally through the above all aspects of the debugging, making the color light signal on the rail for normal operation.

Key words: Light signal Debug Lens group Interlocking system

目 录

第1章 绪论 ····································································································································· 1 1.1 课题研究的背景 ····················································································································· 1 1.2 国内外研究现状 ····················································································································· 1 1.3 课题的研究目的 ····················································································································· 2 第2章 色灯信号机介绍 ·················································································································· 3 2.1 传统色灯信号机存在的问题 ·································································································· 3 2.2 LED色灯信号机与传统色灯信号机的比较 ·········································································· 4 第3章 色灯信号机调试 ·················································································································· 7 3.1 色灯信号机灯光调试 ············································································································· 7

3.1.1 色灯信号机灯光现地调整 ······························································································· 7 3.1.2 色灯信号机激光调整 ······································································································ 8 3.2 色灯信号机电气特性调整及测试 ························································································ 10

3.2.1 点灯变压器Ⅰ次侧、Ⅱ次侧电压调整及测试 ································································ 10 3.2.2 主、副灯丝端电压调整及测试 ····················································································· 12 3.2.3 灯丝转换继电器(或灯丝转换装置)端电压测试 ···························································· 12 3.3 色灯信号机室外电路试验和故障处理················································································· 13

3.3.1 色灯信号机室外回路导通 ····························································································· 13 3.3.2 色灯信号机室外电路试验 ····························································································· 13 3.3.3 色灯信号机室外电路故障处理 ····················································································· 17 第4章 联锁系统的维护和应急故障处理 ····················································································· 22 4.1 联锁系统的维护 ··················································································································· 22 4.2 故障应急处理 ······················································································································· 23 4.2.1 联锁机故障 ···················································································································· 23

4.2.2 控显分机故障 ················································································································ 24 4.2.3 监控分机故障 ················································································································ 24 第5章 结论 ··································································································································· 26 参考文献··········································································································································· 27 致谢 ·················································································································································· 28 附录 ·················································································································································· 29 附录A 外文资料 ··························································································································· 29

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第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景

在我国铁路线两侧及站内架设有约20万台高柱或矮型色灯信号机构，70万个灯位，以不同颜色灯光信号传递接发车及调车作业命令，这种光信号与运输效率和行车安全有十分重要的直接关系，色灯信号机构是铁路行车的重要信号设备。

随着列车运行速度的不断提升，对色灯信号机构的性能和质量的要求越来越高，六十年代以前显示距离(信号辨认距离)要求为1000米；七十年代之后，在不增加灯泡功率的条件下，要求显示距离[1]不得低于1200米。路内外一些单位先后对色灯信号机构的光源、透镜组及信号机构进行多次改进和试验，使色灯信号机构的性能能逐步提高。

1.2 国内外研究现状

(1)国内研究状况：色灯信号机构按其光学系统可以分为透镜式和探照式两种，探照式色灯信号机构是由10v，10w白炽灯双丝信号灯泡、椭球面反光镜、两块平凸透镜、继电器色片变换机构组成。虽然它的光效率较高，但是继电器色片变换及构有时出现故障，所以我国早已停止探照式色灯信号机构的生产。现场绝大部分使用透镜式色灯信号机构。它是由12v25w双灯丝白炽灯泡、菲涅尔透镜组、调焦灯架和灯箱等组成。

近两年来，LED技术飞速发展，已在铁路信号灯上得到应用，受到现场欢迎。对于线路两旁的主题信号设备—色灯信号机。目前国内有多个单位进行研制，如中国铁路通信信号总公司下属一些公司、铁路局、院校等，都处于起始试制阶段，没有在铁路现场正式大量应用，还存在一些问题需要解决。色灯信号机属于远距离颜色灯光信号，五色显示制式，灯光散角度较小(约2度)，光强度、颜色性能要求高。LED信号机光学系统与白炽灯泡为光源的现有信号机差别很大，很多光源系统，由多只发光二极管与聚光透镜阵列组成，发光二极管数量为数十只到一百多只，单元透镜直径为13~15mm。

(2)国外研究现状：加拿大运输部运输发展中心专门就平交道口LED信号显示技术项进行深入研究，并制定了技术标准，美国。英国也制定了相应的LED道口信号技术标准。2004年，GELcore公司为美国铁路客运公司在东北走廊的

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宾夕法尼亚、纽约等地安装了TR3和RM4的型LED信号机[2]。同年，英国Tube Lines铁路客运公司向西屋公司订购了数十套125mm规格的LED信号机，安装在伦敦地铁Jubilee延长线上，替代灯丝信号机。

1.3 课题的研究目的

由于车站计算机联锁系统综合功能强、综合效益好并且安全、可靠性高，所以本次研究就是使用车站计算机联锁系统进行对车站信号设备的调试[3]并进行设备维护。

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第2章 色灯信号机介绍

2.1 传统色灯信号机存在的问题

色灯信号机是涉及到行车安全的重要设备，其产品质量一直受到铁道部的高度重视。我国现行的铁路色灯信号机是六十年代由铁科院通信信号研究所联合铁道部西安信号厂、天水信号厂共同完成的，八十年代又陆续经过上海铁路局，宁波铁路器材厂、洛阳电务段、沈阳信号厂等单位的不断改进，才形成今天的制式，二十多年来在保障列车安全运行方面发挥了巨大作用。然而由于传统的色灯信号机采用白炽灯和卤钨灯做光源，仍存在如下一些问题难以克服：

(1)寿命短，易断丝。信号灯泡的寿命通常只有1000小时，虽然采用了主、副等死，却又引起了转换电路的复杂性。而且巨大的维修费用使得现场电管部门不堪重负，灯泡往往使用到断丝报警才予以更换。这样极易导致中断显示事故，危及行车安全。由于灯泡寿终光通量比初始通量低，信号显示距离会降低，使用到规定时间后应立即更换。

(2)能耗高，光效低。我国铁路普遍采用的TX12-25/12-25A型铁路直丝信号灯泡的光效仅为14lm/W。而且色光的产生多采用滤光片，导致大部分能量被吸收，这又进一步降低了光效。同时，滤光片多由塑料类材料制成，长时间在太阳光照射下会有不同程度的褪色或颜色漂移。

(3)启动时响应速度慢，冲击电流大。白炽灯的响应时间通常在毫秒的量级，启动时的冲击电流是额定电流的10倍。

(4)从绿色照明的角度看，卤钨灯是一个很好的发展方向，其发光效率较高，寿命长，体积小，且光谱分布与白炽灯相近。但对其电压的稳定性要求较高，以形成的真正的卤钨循环，才能发挥出优势。可是我国铁路现场信号机灯端电压波动很大，最低只有9V多，远远偏离正常使用电压。因此，卤钨灯泡的设计就出现了困难。再加上卤钨灯需要专用生产线，技术要求比较高，目前大批量生产铁路专用卤钨灯泡的条件尚不完全具备。从飞利浦公司展示的产品来看，大数发达国家铁路的信号光源多采用充气白炽灯泡。

(5)地面信号机采用多灯组合的透镜式色灯机构，显示距离只可满足速度160km/h以下列车对信号的确认。列车提速后，司机确认信号的时间大大缩短，增肌了司机瞭望信号的困难。

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(6)有的生产厂家为了提高显示距离，片面提高信号透镜的透过率，使颜色变淡，色坐标发生漂移，这种情况主要发生在绿色透镜，作为主要行车指令的绿色信号出现这种情况是非常危险的，必须引起足够的重视。

(7)传统色灯信号机的信号显示只能采取进路式，进路式信号只包含简单的速度概念。例如车站的进展信号在区分进正、侧线进路的同时，要求列车按进路的道岔允许的速度进展；车站的出站信号，只表示是否允许进入区间，速度则由司机自己掌握；区间信号中绿色灯光表示按正常速度行车，黄色灯光为注意信号，提醒前方信号为红灯，过黄灯后应减速停车。总之，所有信号显示除红灯表示速度为零的确定含义外，其余色灯都没有确定的速度含义。这种进路式信号显示制式指挥行车的能力低，满足不了列车提速后对信号显示的需求。

2.2 LED色灯信号机与传统色灯信号机的比较

随着各色LED(如黄绿特别是蓝绿色高亮度LED)的研制成功和商品化，LED已

经成为交通信号灯光源的替代 产品。与传统的白炽灯相比，以LED为信号光源的新型铁路色灯信号机(以下简称LED信号机)则具有明显优势：

(1)组件寿命长：半导体组件体积小，工作温度低，且灯管内无灯丝；耐震性高，启动时无电流冲击，延长了发光组件的寿命，估计可连续发光数万小时以上，而白炽灯仅1000小时。

(2)低耗电量：在符合交通信号灯光强标准的条件下，LED交通信号灯耗电量比白炽灯大幅减少，约为1/10，节能效果显著。

(3)光效高：传统红色灯首先由白炽灯发出全光谱的白光，经红色透镜吸收绿黄蓝色波长进而得到单一红色光源，透镜因吸收不需要的波长而造成能量损耗，这些损失高达90%以上。而LED直接发出单色光，颜色纯正，能量损耗小。 (4)高识别度：LED发光是单一光谱，不会产生颜色偏移现象，识别性佳。 (5)大幅降低维护费用：LED表面温度低，灰尘不易附着于光源透镜上，因此光衰减度不同于传统白炽灯泡，使用期限明显延长。

(6)安全性高：LED光角度可控制，不需要配合使用反射镜，可避免信号误判，安全性高。

(7)它可以通过串、并联做到多个发光二极管同时显示，当其中一只损坏时，不影响其他发光二极管发光，不会导致全部灭灯，不会发生中断显示的事故，有利于提高信号显示的安全可靠性。

除去以上显而易见的优点外，LED色灯信号机还在铁路信号的未来发展中拥有巨大潜力。

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在低速运行模式下，限制旅客列车最高时速不超过120公里，货运列车最高时速不超过80公里，这就使得客货列车的紧急制动距离相同，均为800米。因此，从安全距离的角度看，我国铁路长期处于同速运输模式，由此而形成的铁路信号系统，基本不具备速差的概念。

但是提速以后打破了低速运行的模式，在一条线路上的不同区段，根据该区段的具体线路条件，允许列车按不同的最高时速运行。经过几次全路范围的大提速，我国铁路干线的列车运行速度已经提高到160公里/小时。列车的速度加快使得制动距离增加，由于我国路网密度小，不可能实现客货列车分线运行，在未来很长一段时间内仍要采取多种速度的旅客列车与低速货车混合运行的方式，因而对地面灯光信号显示质量有了更高要求；同时随着行车速度的提高，铁路运量的增加、大站场的兴建、大道岔的采用、进路日益增多，传统信号显示制式已不适应发展需要，迫切需要增加显示的信息量和提高灯光信号的显示距离，这一切推动着信号显示向速差式的转变。 进路式信号显示，表达的是进路的意义；速差式信号显示，表达的是速度的意思。中国以及世界各国的铁路信号显示制式，都是从进路式向速差式演变的。由于进路式存在显示复杂，适应性能差，显示意义不确切等缺点，其发展受到很大限制，目前在许多国家已不再采用。而速差式信号显示，能采用简单统一的显示方式，指示列车通过本信号机的运行速度，或能指示列车通过下一架信号机的运行速度，或者既能指示列车通过本信号机的运行速度，又能指示列车通过下一架信号机的运行速度，成为信号显示的发展方向。

有研究表明，当列车最高运行速度为120公里/小时时，客货列车的速度差别不大，列车不分等级，其速度只有两级—规定速度和零速，与其相适应的自动闭塞理应采用三显示制式，即以一个闭塞区间长度来满足制动距离的要求。当列车运行速度达到160公里/小时时，紧急制动距离为1400m，与之相应的最小闭塞区间长度约为2100m，由于客货列车的速度差别扩大，运输组织的扣除系数随之增加，会严重影响区间通过能力。也就是说，在达到160公里的时速时，三显示的非速差式自动闭塞已达到提速极限，这时已不再能与速度成正比关系。速度的进一步提升不但不会增加运能反而会使之减小。要解决这一矛盾就需要引入四显示制式。四显示自动闭塞扩能从两个方面来体现：其一，四显示自动闭塞可以划分三个速度等级，用两个闭塞区间长度来满足紧急制动距离的要求，每一个闭塞区间的长度就可以缩小，从而压缩了列车运行间隔；其二，当提速后速度差别扩大时，四显示自动闭塞可以使不通速度的列车有不通的列车运行间隔从而减小因速差扩大引起的运力损失。

所谓四显示自动闭塞是在原有绿、黄、红的基础上加一个绿黄显示，每种区间信号显示都有较为明确的速度含义。如对于客车：绿灯表示160/160公里/小时(闭塞区

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间入口速度/闭塞区间出口速度)：绿黄灯表示160/110公里/小时；黄灯表示110/0公里/小时；红灯则表示0公里/小时。这样，非提速列车一个闭塞区间即可以满足紧急制动距离要求，可按3个闭塞分区计算列车追踪间隔；提速列车用2个闭塞区间满足紧急制动距离要求，并按4个闭塞区间计算列车追踪间隔。这样的自动闭塞制式，很好的协调了高、低速列车在同一线路上运行，彼此的安全性和效率都得到了保证。由此，区间平行通过能力有了较大提高，很好的解决了因客车提速、客货混跑而引起的运力矛盾。

可见，传统的色灯信号机严重制约了地面信号信息量的增加，LED信号机则可以突破这一瓶颈，迅速推动地面信号由进路式向速差式，由三显示制式向四显示制式的转变，极大地丰富信息显示内容。人们可以通过把LED排列成个钟图案以显示确定的速度含义，非常明确的向司机指示现在的允许速度和前方目标的速度。且具备对列车实际速度进行连续监督功能，当列车超速时，立即制动，实施超速防护。由此可见，以LED信号机取代传统的色灯信号机，其意义绝不仅仅限于节约能源、节省费用，更是推动铁路信号由机械化向信息化转变的重大措施。LED信号机不仅仅可以满足既有线路的提速需要，还可以为未来高速铁路的建设打好基础。

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第3章 色灯信号机调试

3.1 色灯信号机灯光调试

3.1.1 色灯信号机灯光现地调整

信号机机构[4]的显示方向，透镜组的组装质量，色玻璃的厚薄和颜色深浅，光源的发光强度，光源的位置等全是影响色灯信号机灯光显示的因素。要使色灯信号机取得足够的显示距离，必须对上述因素加以调整。工程施工对色灯信号机灯光调整有以下几种方法： (1)瞭望调整法

色灯信号机灯泡点亮后，通过透镜组有一股直射光束向前发射。白昼在光源后方(即立于色灯机构门侧)看不到直射光束，在灯光显示的直线方向才能看到发出光芒的光束。夜间不但在灯光显示的只限方向能看到光束，而且在光源后方，也能清楚的看到在遮沿下向前直射的光束。如果移动灯泡位置，还可以看到光束的强度变化及光束中主光束直射方向的变化。这时，在灯光显示的直线方向，能明显的区分灯光显示的强弱，光芒的大小，以及光亮面的饱满程度。

瞭望调整法由一人站立在灯光显示的正前方，离信号机约200m处，瞭望信号灯光显示情况，另一人在机构背面调整灯泡前后左右的位置。瞭望者可将光束发射情况通过对讲机详细的告诉调整者，调整者根据光束发射情况加以调整到在外透镜周围出现光芒为止。此时，瞭望者应站到线路两侧，确认光束发射方向是否对准线路，也就是调整色灯机构的左右方向。然后站到该信号机的规定显示距离处，确认灯光显示距离是否符合要求，也就是调整色灯机构俯仰角，在规定显示距离处仍能看到外透镜周围有光芒。

在夜间调整，调整者本人也能清晰地看到光束的发射情况，移动灯泡位置时，光束强度变化更能明显的反应出来。所以，夜间调整灯光比较容易达到最佳状态。故采用瞭望法调整灯光，可以安排在夜间进行，并在昼间最不利条件下进行复核，看其是否能保证显示距离。

虽然经反复调整，灯光显示距离仍然达不到要求，或者颜色暗淡，调不出光芒，或者光亮面缺损时，可更换色玻璃(滤光器)，选用体薄、颜色鲜明、较淡的试试，或者更换灯泡、反射镜试试。如果仍不见效，则可能是透镜组组装不良引起。遇此，现

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场灯光调整是无法达到较佳效果的。现场灯光调整，还应检查灯位、灯光颜色是否正确，尤其是月白色与蓝色更应仔细核对，灯箱间是否串光等。 (2)影透调焦法

透镜式色灯信号机现地调整灯光，还可采用影透调焦法。用厚为0.5mm铁皮，制成直径分别与内、外透镜最里层的棱圈相同的圈片，并在圆心上钻直径为1~2mm小孔。将贴片分别安在内、外透镜最里层棱圈内，并将铁片中心点画到透镜上去，取去圆铁片，该点也为透镜中心。这两个中心点的连线即为透镜组的光轴。

调整时，将主灯丝的下垂点与内、外透镜中心点调至三点一线，视线与光轴在同一水平向左作直线移动，在内透镜第一棱边找到一点，观察该点处内、外透镜第一棱边是否重合。如果不能重合，说明内、外透镜主光轴不重合或夹有角度，应移动内透镜，使光轴重合。如能重合，将主灯丝下垂点沿光轴前后(即灯泡左右，上下位置不再变动)移动，调整到与内、外透镜第一棱边所找两点成一线。这时，灯丝即处于入射光路与光轴的交点上。同样方向好处光轴右侧内、外透镜第一棱边上的两点，如果主灯丝下垂点也能与此两点成一线，灯光即算调毕。如果不能与此两点成一线，需调整灯泡前后位置，然后再复核左侧。色灯信号机采用影透调焦法，灯光显示一般均可过到1000m以上。

3.1.2 色灯信号机激光调整

色灯信号机激光调整是在室内进行的灯光调整方法。应采用激光调整两块透镜的主光轴，检验透镜组合的相应校梯是否对应。

采用氦氖激光器，发出波长为0.6328μm的红色激光，由专用的氦氖直流激光电源供电，工作电压约1200~1400V，电流为4~6mA，输出功率约1mW，激光的方向性非常好，发散角仅约0.1147°。在激光束传播的路径上喷入烟雾，立即可看到又细又亮的直射红色光束。激光调整就是利用该激光束，寻找透镜的主光轴和灯泡的位置点。激光调整方法如下： (1)透镜组合的调整和校验

从激光器发出的激光束，直射到屏上P点处如图，以此线为调整透镜组合的基准线。在激光基准线中，先放入内梯大透镜(直径为212mm或163mm)，调节透镜的上下，左右位置和偏转空间方位，使通过透镜的透射光束仍射在P点，在透镜面上的反射光束又与入射激光束重合在一条直线上。就是说，入射光、透镜光和反射光都在同一直线上，这条线就表示出透镜的主光轴方向，如图2-1所示，调出主光轴方向后，将该透镜位置固定(直径为139mm)，重复上述过程，使通过两个透镜的反射光和透射光仍与入射光重合。这时激光束的方向就是该透镜组合的主光轴方向。最佳组合的两

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透镜，除了要求主光轴一致外，还要求它们在合适的间距下，相应棱梯必须一一对应。因为只有在这样的情况下，通过透镜组的光量才获得最大的利用。

图 2-1 透镜的主光轴方向

(2)透镜组合焦点的测定

主光轴方向已调整完毕的透镜组，可用两条激光束来测定它的焦点。如图2-2所示，激光束1为主光轴的方向，激光束2是与激光束1平行的，且可作平行移动。两光束在主光轴上有一交点F，即为焦点。两光束在F点相交的现象可以直观到，也可以在放入的毛玻璃屏上观察到。平行移动激光束2，可得到不同长度的焦点位置，其范围从35.5~55mm(以OF长度计算)。由此可见，透镜组的焦点不是一个点，而是一个区域。逐一测得的各棱梯组合焦距，为灯光调整提供了较为准确的数据。还可依数据，分析整个信号机光学系统的焦距误差，以确定外梯透镜产品是否可用。

图

图 2-2 透镜组合焦点测定

(3)灯丝位置的确定

虽然焦点F是一个区域，但总在主光轴上，所以应当把灯丝放在主光轴上，灯泡在机构内有上下、左右、前后六个方向可调方位，激光束1是主光轴方向，所以调节灯泡的左右、上下位置，使灯丝的对称中垂线对准主光轴。否则信号光束不是直射正

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前方，而将偏左或偏右。对于主灯丝的上下位置，各说不一，实际调整时，可将主灯丝点亮，将主灯丝光量最强点落在主光轴上，这样可使信号光束的最亮点沿着主光轴方向发射。主光轴方向调整良好的透镜组，不同有效光量区的焦点区域虽各不相一，但有一个共同的重叠区域，称为焦点密集区。

在室内采用激光调整透镜组合及灯泡位置，并加以固定，安装使用后，额定电压为12V的灯泡，只要灯丝电压保持在11V，灯光显示均可达到1200m以上。 信号机、表示器灯光调试良好，显示正确，正常情况下各个信号机的显示距离为： ①进站、通过、遮断、接近信号机不得少于1000m； ②高柱出站、高柱进站信号机，不得少于800m； ③预告、驼峰、驼峰辅助信号机，不得少于400m；

④调车、矮型出站、矮型进站、复示信号机，容许、引导信号及各种表示器不得少于200m；

⑤在地形、地物影响视线的地方，进站，通过、预告、遮断、接近信号机的显示距离，在最坏条件下不得少于200m。

3.2 色灯信号机电气特性调整及测试

色灯信号机电气特性指：点灯变压器Ⅰ次测、Ⅱ次测端电压，主、副灯丝端电压，灯丝转换继电器(或灯丝转换装置)端电压等项。现将其调整及测试方法分述如下。

3.2.1 点灯变压器Ⅰ次侧、Ⅱ次侧电压调整及测试

变压器用于透镜式色灯信号机的点灯电路。交流电源屏输出的信号机点灯电源为220V、180V两挡。昼间正常采用220V，根据规定：电缆线路末端的电压降不应大于额定电压的5%。故点灯变压器Ⅰ次侧电压应保持在209~220V。将万用表置交流250V挡，两表棒与Ⅰ次端子接触，即可测出点灯变压器Ⅰ次侧电压。

变压器空载时，一次空载电流应符合表2-1的规定，二次端子电压应符合表2-2的规定，允许误差应不超过+5% 。

变压器额定负载时，其二次各端子负载电压应不低于表2-2规定的80%。 变压器电气特性测试内容： 测试仪表：

ZOB—自耦变压器，1KVA K1—单刀双掷开关； K2—转换开关；

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B—被测变压器；

A1—交流电流表，准确度1.0级，量程0~25~50mA； A2—交流电流表，准确度1.0级，量程0—2.5~5A；

V1—交流电压表，准确度1.0级，(内阻不低于1kΩ/V)，量程0~250V； V2—交流电压表，准确度1.0级，(内阻不低于1kΩ/V)，量程0~30~75V； RL—变阻器。

变压器的电气特性应符合以下的规定：

表2-1 变压器电气特性

额定容量 额定频率 VA Hz

Ⅰ次侧

空载电流

不大于 A 0.011

Ⅱ次侧

34 50

额定电压 V 额定电压V 额定电流A

220 16 2.1

表2-2 变压器电气特性

Ⅰ次侧

额定电压 V

180

端子号 Ⅰ1→Ⅰ2 Ⅰ1→Ⅰ3

额定电压 V

13 14 16

Ⅱ次侧

端子号 Ⅱ1→Ⅱ2 Ⅱ1→Ⅱ3 Ⅱ1→Ⅱ4

220

空载特性测试电路如图2-3所示。

(1)空载电流的测量：将开关K1倒向位置2，调节ZOB使交流电压表V1的读数为220V，A1的指示值应不大于0.011A。

图 2-3 空载特性测试电路

(2)空载电压的测量：先将电流表A1短路，开关K1倒向位置1或位置2，调节ZOB使V1的读数为180V或220V；将K2分别转换到各个位置上，交流电压表的指

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示值应符合规定(变压器空载时，一次空载电流应符合表2-1的规定，二次端子电压应符合表2-2的规定，允许误差应不超过+5% )。

负载特性测试电路如图2-4所示。

调节ZOB使V1的读数为220V，调节RL使A2的指示值为2.1A，然后将电压表V2的两只表笔分别接在Ⅱ1、Ⅱ2；Ⅱ1Ⅱ3；Ⅱ1Ⅱ4上，电压表V2的指示值应符合规定(变压器额定负载时，其二次各端子负载电压应不低于表2-2规定的80%)。

图2-4 负载特性测试电路

3.2.2 主、副灯丝端电压调整及测试

根据规定：色灯信号机、信号表示器、道口信号机的灯丝端电压应保持在额定值的85%，是为了保证灯光有足够的显示距离。

灯泡点亮主灯丝时，万用表置交流25V挡，两表棒与灯座主丝端子、回线端子接触，即可测出主灯丝端子电压。与主丝端子接触的一棒移到副丝端子，人工将主丝回路中断，转换成点副丝，即可测出副灯丝端子电压。根据实测电压，可在点灯变压器Ⅱ次端子进行调整。同样方法测试、调整其他灯泡的主、副丝端电压。但需要注意的是测其他灯泡的灯丝端电压时，不可向红灯(或蓝灯)点灯变压器Ⅰ次侧或Ⅱ次侧借电源，因为各个点灯回路的电气特性均匀有差异，故应由室内改变信号显示，使用各自点灯回路来测试不同显示的灯丝端电压。色灯信号机有两种灯光同时显示时，应以两只灯泡同时点亮时测试、调整为准。

3.2.3 灯丝转换继电器(或灯丝转换装置)端电压测试

灯丝转换继电器是交流继电器，用于信号点灯中，当信号灯泡的主灯丝断丝时通过它自动转换至副灯丝点亮，并通过其接点构成报警电路。灯丝转换继电器有JZCJ型、JZSJC型、JZSJ-0.16型等类型。JZXC-H18型继电器是具有缓放特性的整流式继电器，其采用铜线圈架，接点系统为4QH接点组。使用JZXC-H18型继电器作灯丝转换继电器，主灯丝端子电压大于灯泡额定电压的85%，并正常点亮时，万用电表置交流10V挡，与继电器线圈端子接触，即可测出灯丝转换继电器电压。或者用交流电流档，串入主灯丝点灯电路测出点灯电流，然后换算出灯丝转换继电器端电压即可。

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灯丝转换继电器端电压无法单独调整，只能随着主灯丝端子电压变化而变化。从点灯电路来看，应该是：灯丝端电压，加上灯丝转换继电器，等于点灯变压器Ⅱ次输出电压。如果转换继电器线圈阻值发生了变化，其端压降也随之变化，这是造成灯丝端电压不正常的原因之一。如果两者电压相加后，点灯变压器Ⅱ次输出电压，说明回路压降过大。以上弊病，通过测试均可被发现。

3.3 色灯信号机室外电路试验和故障处理

3.3.1 色灯信号机室外回路导通

色灯信号机正式送电试验之前，应先用低电压对点灯回路进行导通试验[5]。这样做有两个好处：一是减少送电试验时的故障，如下预先进行逐架信号机的回路导通，只要有一处发生短路，就有可能使整个电源无法送上；二是保护设备和试验人员安全，未经导通即送高电压，极有可能使电流误入其他设备或其他试验回路。

3.3.2 色灯信号机室外电路试验

色灯信号机室外回路导通无误后，可进行点灯试验。

色灯信号机接受室内电路控制点灯后(即室内已开始进行接入室外设备的联锁试验时)，每架信号机还应试验各灯位主灯丝断丝报警，红灯(或蓝灯)主、副灯丝同时断丝报警，以及绿、黄、月白各灯位主、副灯丝同时断丝时自动恢复红灯等项，试验方法如下：

在图2-6中，在进站信号机点灯电路中，U、L和H用一个灯丝电器(JZXC—H18)监督，叫做第一个灯丝继电器DJ，而2U和YB用另外一个灯丝继电器进行监督，叫第二灯丝继电器2DJ。平时进站信号机点红灯，红灯点灯变压器HB次级有输出，因此在初级线圈中串接的DJ在吸起状态，表示灯泡完好。加入此时红灯主、副灯丝都烧断而灭灯，那么DJ将因HB的次级没有输出，初级电路中的电流大大减少而落下。用DJ的后接点使控制台相应的信号复示器闪红灯，及时反映出红灯灯丝断。在进站信号机开放时，当LXJ吸起，一方面断开红灯点灯变压器初级电路，另一方面把点灯电源接向允许灯光。允许灯光亮什么灯，取决于建立什么样的进路，由信号辅助继电器动作配合接通有关允许灯光点灯电路。

为了监督列车信号灯泡主灯丝断丝并及时报警，以防止因列车信号灭灯而影响接发列车作业，每个咽喉设一套主灯丝断丝报警电路。列车信号采用双灯丝灯泡，当灯泡的主灯丝断丝后虽然立即接通副灯丝保持继续亮灯，但因副灯丝寿命短，且副灯丝断丝后，列车信号就会中断信号显示。因此，在列车信号的主灯丝断丝后就要及时要

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换灯泡，确保列车信号的连续显示。图2-5是下行咽喉的主灯丝断丝报警电路。在电路中设有断丝报警继电器DSJ、灯丝断丝报警表示器DSD、灯丝断丝报警电铃DSDL和切断断丝报警继电器DSA。

本咽喉每架进站信号机和出站信号机的灯丝转换继电器DZJ后接点串联，各架信号机串联支路并联，然后接入室内的DSJ电路中。

如果该信号机同时点亮两个灯、再将第二个灯的DZJ后接点和监督其状态的2DJ前接点串接后接向DSJ电路。主灯丝断丝报警继电器DSJ采用时间继电器，平时落下。当任何一架信号机点亮的灯泡主灯丝断丝时，该架信号机的DZJ都落下，接通DSJ电路，使DSJ延时3s后吸起。主灯丝断丝使DSJ吸起后，控制台上的下行咽喉主灯丝断丝表示灯DSD闪红灯，并使DSDL电铃鸣响。当确认是主灯丝断丝后，车站值班员按下非自复式的切断灯丝断丝报警按钮DSA，使电铃停响。至此，主灯丝断丝报警电路复原。

例如X进站信号开放正线接车信号，黄灯灯泡主灯丝断丝，UDZJ落下接通DSJ电路，其励磁电路为：

KZ—RD—UDZJ21-23—LDZJ21-23—HDZJ21-23—XDSJ73-62—KF。对于同时点亮两个灯的信号机，例如出站信号机点两个绿灯，当第二个绿灯灯丝断丝时，2LDZJ落下接通DSJ电路，其励磁电路为：

KZ—RD—2LDZJ21-23—2DJ11-12—XDSJ73-62—KF。在电路中，第二绿灯主灯丝断丝后，副灯丝仍在点亮，2DJ吸起。检查2DJ第1组前接点后使DSJ吸起，发出第二绿灯主灯丝断丝报警。 在图2-6中：

(1)进站信号机红灯位点亮时，控制台上点亮相应的红灯复示。电路为： XJZ220—RD1—DJ5-6—LXJ41-43—HBⅠ1-2—LXJ63-61—RD2—XJF220。

闪光复示直至恢复主丝或副丝点灯，第一灯丝继电器励磁吸起为止。出站兼调车信号机红灯位点亮时，控制台上不设相应的红灯复示。但当红灯位灯泡主、副丝同时断丝时，灯丝继电器失磁落下，使控制台与其相应的复示器点亮白色闪光复示。闪光复示直至恢复主丝或副丝点灯为止。

调车信号机蓝灯位灯泡主、副丝同时断丝时，灯丝继电器失磁落下，使控制台与其相应的复示器点亮白等闪光复示。闪光复示直至恢复主丝或副丝点灯为止。 (2)正线通过时显示一个绿色灯光(在四显示自动闭塞区段，不一定通过车站)，电路为：

XJZ220 —RD1—DJ5-6—LXJ41-42—ZXJ81-82—TXJ21-22—LBⅠ1-Ⅰ2—LXJ62-61—RD2—XJF220。电路中检查了LXJ、ZXJ和TXJ的前接点。

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图2-5 主灯丝断丝报警电路

(3)正线接车时显示一个黄色灯光，电路为：

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XZJ220—RD1—DJ5-6—LXJ41-42—ZXJ81-82—TXJ21-22—LUXJ21-23—UB1-2—LXJ62-61—RD2—XJF220。

电路中检查了LXJ和ZXJ的前接点、TXJ和LUXJ的后接点。

(4)站线接车时，显示两个黄色灯光，首先接通第二黄灯电路，其电路为： XJZ220 —RD3—2DJ5-6—LXJF71-72—ZXJ71-73—TXJ11-13—2UB1-2—LXJ62-61—RD2—XJF220。

该电路由LXJ前接点和ZXJ、TXJ后接点构成，电路中用2DJ吸起证明第二黄灯完好，同时构成第一黄灯点灯电路，其电路为：

XJZ220 —RD1—DJ5-6—LXJ41-42—ZXJ81-83—2DJ21-22—LUXJ21-23—UB1-2—RD2—XJF220。

图2-6 进站信号机点灯电路

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3.3.3 色灯信号机室外电路故障处理

设备在工程施工[6]导通试验中所发生的故障，与设备开通使用后发生的故障，具有不同的情况和特点。施工引起的故障原因，主要是配线错误，设备安装不良，器材规格不符，电气回路中电气特性调整不良，机械特性调整不良，电缆芯线接地，外界影响等。

区分室内外故障：

当信号机未开放，控制台信号复示器闪光，且发生灯丝断丝报警，说明禁止信号点灯电路故障。应在分线盘[7]故障处测试禁止信号点灯电压，如果有交流220V电压，可断定故障点在室外；如果电压较小或为0V，可初步确定为室内故障，再观察组合侧面的熔丝是否熔断，换上熔丝后又熔断，说明有混线故障。区分混线故障在室内还是在室外，应再次在分线盘处进行测试。其方法是：在分线盘上拆下一根故障回路的电缆线，先测室内部分的回路电阻，如果有电阻值，则室内混线；如果电阻为无穷大，则故障在室外。

当信号开放后自动关闭，信号复示器一直闪光或复示器闪光后自动灭灯，说明允许灯光点灯电路故障。如果开放的允许信号同时点亮两个灯，先要区分那个灯位故障。允许灯光点灯电路故障，区分故障在室内还是室外的方法与上述禁止信号点灯电路方法相同。

为了方便起见，制作模拟灯泡试验装置，装置由一台BX1—34变压器和一个信号点灯用的灯泡灯位，将灯座点亮主灯丝的两个端子分别引出一根线接在变压器的次级上，再从变压器的初级引出两根线分别焊上线夹。发生故障后，将线夹接在故障回路中上，灯泡能点亮或开放信号时能点亮，说明室外故障；灯泡不能点亮则为室内故障。

故障处理的基本方法是：根据故障现象，按照其控制电路的逻辑关系和设备动作过程，分析引起的原因，查出故障点并给予排除。现将色灯信号机点灯电路试验时可能出现的各种故障汇集如下：

(1)交流220V点灯电源已送至分线盘端子，但信号机灯泡不点亮室外设备的原因(本侧未与室内电路连接)：

①分线盘至点灯变压器箱端子间电缆配线错误。按电缆配线图从分线盘开始逐段导通，即可检查出错误。

②分线盘至点灯变压器箱端子间，电缆配线于端子处中断。按电缆配线图逐段检查；如电缆芯线制环在端子垫片处折断，应重新制环；如端子螺母未拧紧，应按芯线上端子要求，给予充分拧紧。

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①启动前应先检查设备连接正确，各插接件连接牢固。检查电源电压是否

符合规定范围，接通UPS电源，待UPS自检完成后，对系统按如下步骤顺序接电。 ②接通联锁机电源。机柜面板上“运行”指示灯闪亮，表示联锁机投入运行。机柜面板上“工作”指示灯点亮的为工作机，另一台指示灯不亮的为备用机。

③接通控显分机电源及操纵盘电源。按下操纵盘上按钮，有音响表明分机工作正常。

④接通屏显电源。屏显上出现站场图形。

⑤接通监控分机电源及屏显电源。需要打印时接通打印机电源，不需要时不接。

(2)系统维护环境 ①供电要求

计算机联锁系统由电源屏单独引出一路交流220V电源，容量不小于3kVA，要求电压稳定、连续。系统采用UPS供电，供电中断时间小于10min时可保证系统连续运行。超过10min后应人工操作停机，关闭UPS电源。

②温度要求

机房应保持在室温25℃以下工作。超过25℃时应开启空调。 ③防尘要求

要求机房清洁少尘、联锁机和监控分机机箱上的防尘网应定期清洁。机箱内电路板间灰尘也应定期清洁。清洁电路板间灰尘时必须停机断电。宜用压缩空气吹走灰尘，不得取出电路板。

(3)接口维护

联锁计算机与继电电路的接口电路由光隔离输入电路和光隔离输出电路两种电路板构成。

计算机系统(联锁机、控显分机、监控分机)出现故障时一旦判明机箱内哪块电路板出现故障，便可返回生产厂或送有关维修中心检修。

4.2 故障应急处理

4.2.1 联锁机故障

当工作机故障时，系统能自动识别并自动切换至备用机，也可通过监控机操作切换。切换后原工作机转为备用机，可停机检修。

若备用机先出现故障，双机工作系统降为单机使用。备机可脱离系统检修，故障处理后接通电源可自动进入热备状态。 联锁机出现故障有以下可能：

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(1)电源故障 (2)机间通信电缆断线 (3)机间通信接口板网卡故障 (4)CPU板故障 (5)输入输出信号错误 此时应采取如下措施：

(1)恢复电源 (2)接通电源 (3)更换故障板

输入输出信号错误可能由联锁机箱内的接口板故障或光隔离输入、输出板的故障引起，应首先检查各处插件是否接触牢固，若接触正常，可用更换接口板的办法对故障进行排除。

4.2.2 控显分机故障

控显分机是按照少维护、无维修原则设计的。控显分机一旦出现故障可通过监控分机上显示的报警信息及设备运用状态进行故障点确定。控显分机故障故障时，监控分机将显示与该分机网络中断。

控显分机可能出现的故障有： (1)电源故障 (2)网卡故障 (3)机间通信电缆断线 (4)CPU板故障 处理措施如下： (1)检查电源，重新接电 (2)更换网卡

(3)检查电缆，恢复通信 (4)更换CPU板

当发生操纵盘按钮操作[10]失败时，应先判断是单个按钮故障还是按矩阵线相关的多个按钮同时故障。单个按钮故障时可检查按钮或更换按钮。多个按钮失效应检查与按钮有关的采集接口板。必要时应更换按钮采集接口板[11]。

4.2.3 监控分机故障

监控分机[12]故障主要表现在以下方面：

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(1)显示器无显示。 (2)机间通信故障。 (3)监控机不运行。 (4)打印机不工作。

监控分机故障时不影响系统运用，但影响系统的监测功能。 对应监控机常见故障应采取如下措施：

(1)检查显示器电源和连接电缆。电源若连接无误，应更换显示卡。 (2)更换监控分机网卡，保证通信良好。

(3)检查电源或主机板。另外监控分机所带负载发生故障时也可能会影响监控分机不能正常工作。

(4)检查打印机电源、打印纸安装及连接电缆。如一切正常，可能为打印机接口电路故障，应及时处理或更换。

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第5章 结 论

课题主要介绍了车站信号(色灯信号机)的基本知识，主要包括课题研究的目的和意义、国内外研究状况以及计算机联锁系统的特点。课题首先从色灯信号机的基本特性(物理特性和电气特性)入手，通过对信号机灯光调试和激光调试保证了信号机灯光的正常显示。接下来课题进行了信号机电气特性的测试，包括点灯变压器一次侧、二次侧电压测试和主、副灯丝端电压测试、灯丝转换继电器端电压测试。然后又对信号机的调试方法、信号机点灯电路、灯丝报警电路进行了分析。详细说明了信号机出现的故障的种种可能，并针对问题做出了解决方法。最后课题主要说明了DS6-11型计算机联锁系统的维护和故障处理措施。

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参考文献

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[2] Aaeon D. Blodciett. Electric signal for railway-stations.US,284114A.1883.

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[11] 林筠瑜.铁路信号基础[M].北京:中国铁道出版社,2007. [12] 张擎.电气集中工程设计指导[M].北京:中国铁道出版社,1989.

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致 谢

这次毕业设计得到了很多老师、同学和同事的帮助，其中我的导师对我的关心和支持尤为重要，每次遇到难题，我最先做的就是向老师寻求帮助，而老师每次不管忙或闲，总会抽空来找我面谈，然后一起商量解决的办法。

另外，感谢校方给予我这样一次机会，能够独立地完成一个课题，并在这个过程当中，给予我们各种方便，使我们在即将离校的最后一段时间里，能够更多学习一些实践应用知识，提高了独立思考的能力。再一次对我的母校表示感谢。

感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的同学，和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们，在大学生活即将结束的最后的日子里，我们再一次演绎了团结合作的童话，把一个庞大的，从来没有上手的课题，圆满地完成了。正是因为有了你们的帮助，才让我不仅学到了本次课题所涉及的新知识，更让我感觉到了知识以外的东西，那就是团结的力量。

最后，感谢所有在这次毕业设计中给予过我帮助的人。

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附 录

附录A 外文资料

Development of Railway Station Signaling Control Equipment Fault Diagnosis Expert System

Abstract

Development and implementation of the station signaling control equipment fault diagnosis expert system are studied by the artificial intelligence and expert system methods. On the basis of the current situation of station signaling computer monitoring system, the overall structure of the station signaling equipment fault diagnosis expert system is proposed, which consists of the knowledge base subsystem, machine reasoning subsystem, integrated database subsystem and man-machine interfacing subsystem. According to the types and characteristics of faults are established the fault mechanism analysis model based on the principle of logic circuits, the fault analysis model based on actual expert knowledge, the fault diagnosis & trend analysis model based on the equipment life mechanism and the complex fault diagnosis model based on the decision tree learning algorithm. The prototype system is developed with the object-oriented structural knowledge representation methods and the element classification development technology, thus laying a foundation for development of the practical application system.

Research and development to ensure the safety of railway transport station signal equipment maintenance system . To ensure trouble-free railway station signal equipment in good work, is our country railway currently facing a major issue. To improve the maintenance level of railway signal system in our country, starting in the 90 s, has developed the TJ WX - type I and TJ WX - 2000 type microcomputer monitoring system. Since 2000, most of the electric centralized station by using the computer monitoring system, realize the real-time monitoring for station signal equipment status ，has been basically achieve the goal of a modern sensor technology, field bus, computer network

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communication, database and software engineering, And through the main signal monitoring and recording equipment running status, grasp the current state of the equipment for electricity department and accident analysis provides the basic scientific basis. But as a result of the system and there is no perfect condition monitoring and fault diagnosis in a body's comprehensive function, makes a lot of complicated equipment failure and driving, and analyzing the cause of the accident still need to rely on artificial experience. So only on the existing computer monitoring system, can not meet modern electricity implement status maintenance management of the overall goal of a \To this end, the ministry of railways in 2004 put forward the research and development \station signal equipment fault diagnosis expert system\project. Focus on the overall structure of the fault diagnosis expert system design, the main model and the method of fault diagnosis, and the prototype of the system implementation content such as software development were studied. The project through to the railway station signal equipment failure mechanism analysis, the corresponding fault diagnosis model is established and the method, and by using expert system theory and method to develop the corresponding fault diagnosis intelligent analysis application software system.

A: The overall structure of the expert system for railway station signal equipment failure

Because of the complexity of the railway station signal system equipment failure, according to the basic composition principle of expert system, the design of the railway station signal equipment fault diagnosis expert system of general structure, as shown. This expert system is mainly composed of knowledge acquisition subsystem, equipment condition monitoring data import, subsystems of knowledge base, reasoning machine system, integrated database and function modules such as human-computer interaction interface subsystem.

1.1Knowledge acquisition subsystem function module

The main module of empirical knowledge and professional knowledge in the field of acquisition, analysis and processing, and other functions, to provide knowledge base of expert system diagnosis knowledge and rules. Knowledge acquisition process can be completed by artificial directly, also can indirectly through some knowledge acquisition method. This article USES the method of fault diagnosis knowledge acquisition mainly includes: based on the principle of the circuit model and the logic of the failure mechanism of knowledge acquisition method, based on the experience of the maintenance personnel

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fault handling the actual method of knowledge acquisition, knowledge acquisition method based on the mechanism of equipment life, as well as self-learning knowledge acquisition method based on the examples of statistical information, etc.

1.2 The equipment condition monitoring data import function module

The main module from the railway station signal microcomputer monitoring system for various working status information of signal equipment, provide necessary basic data for fault diagnosis expert system. It through the interface software for data transformation, checking and comprehensive database of data import function. At present our country most of the station USES is TJ WX - 2000 type microcomputer monitoring system, real-time monitoring of data information is classified into analog two and quantity of the switch. Switch data mainly includes the control button said equipment operating status, the console (route, occlusion and driving, shunting) on the performance of the state, the key to all kinds of signal circuit relay state, train signal main filament broken wires and machinery room environment monitoring data of the turntable control switch quantity. Analog data mainly includes power supply panel of input and output voltage, current, frequency, power and voltage phase Angle, the orbit of track circuit voltage of the relay, switch machine in action current switch conversion process, the fault current and action time, cable core of insulation voltage, power supply panel output power supply of leakage current, on-site properties rather than stuff coded and frequency shift of automatic block sends the voltage, current, frequency, carrier frequency and low frequency and environment conditions (temperature, humidity, etc.) analog monitoring data. Knowledge subsystem module

The main module is to store and manage equipment fault diagnosis knowledge from knowledge acquisition subsystem module. Includes a variety of different fault types of signal equipment diagnosis knowledge processing unit, for inference engine diagnostic analysis, used to solve the problem. Knowledge base management functions, the main implementation of knowledge unit, sorting, access, retrieval, add, delete, modify, and other functions.

Integrated data subsystem module

Integrated data from main storage and management device status information (data) acquisition function module of the imported equipment actual working state information, the external input and output information from human-computer interaction module and reasoning process of information, etc. Colleagues will also be stored diagnostic reasoning

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石家庄铁道大学四方学院毕业论文

results and the user to question all kinds of response system display information. Due to the content of the comprehensive database in system operation process is constantly changing, so is also called dynamic database. The integrated database in the drive fault diagnosis reasoning mechanism of the failure phenomenon, it will also be active action object as a diagnostic system, fault diagnosis reasoning process is up and running. The man-machine interface subsystem function module

Man-machine interface is the scene equipment maintenance personnel and the expert system for interactive information window. Fault phenomenon in the choice to drive in the process of diagnosis reasoning mechanism under the condition of the module's main function is to achieve a variety of fault diagnosis of category (such as circuit equipment fault diagnosis, switch equipment fault diagnosis, etc.), complex fault diagnosis, fault diagnosis results, fault processing information prompt, fault analysis of graphic information, statistical analysis, equipment condition monitoring data import, knowledge base maintenance, database maintenance, system initialization, and system help information such as the interaction function.

Second: The implementation of railway station signal equipment fault diagnosis expert system method

2.1 Of logic simulation technology on the basis of the principle of circuit fault mechanism analysis method

Actual electric station signal system of circuit made up of millions of electrical components, there are many different kinds of fault. For 6502 electric centralized practice common 22 species caused by circuit failure types, more than 150 kinds of failure phenomenon, this study established a model based on circuit simulation mechanism analysis of fault diagnosis knowledge base. A complete circuit is realized by using the method of locating fault diagnosis, need to constitute the state of all components of the circuit, and the real-time monitoring, it is actually quite difficult. Used in the actual system development can be set up processing method of the dynamic database, namely the microcomputer monitoring system is not monitoring components status for man-machine interactive set to normal, according to the key real-time monitoring data to realize fault diagnosis.

2.2 Based on expert experience knowledge of circuit fault mechanism analysis method Expert knowledge is on-site maintenance personnel through long-term practice summarizes the experience of the knowledge and methods. For circuit fault diagnosis

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