铁路信号基础课程设计_铁路信号课程设计
铁路信号基础课程设计由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“铁路信号课程设计”。
题目：四显示自动闭塞仿真设计
一、设计目的本课题制作的主要目的是掌握自动闭塞的概念，四显示自动闭塞间隔三个闭塞分区，其闭塞分区长度，定为适应低速列车的制动距离，并在三显示自动闭塞红、黄、绿三种灯光的基础上再增加一种绿黄显示。这种闭塞方式能预告列车前方三个闭塞分区的状态，绿黄显示的含义是列车以全速越过绿色信号机后，司机用常用制动方式立即开始减速，以便使列车减速到规定的速度通过绿黄及黄灯信号机，并保证列车在下一个红灯信号机前停住列车，或者列车以全速通过绿黄信号机后，超速防护系统用紧急制动方式，使列车在规定的速度下，越过黄灯信号机，在下一个红灯信号机前停住列车，因此四显示自动闭塞的信息都具有速度的含义。四显示自动闭塞，缩短了闭塞分区的长度，增加了列车的密度，满足了列车制动距离的要求。通过对自动闭塞的仿真设计深入了解四显示自动闭塞的工作过程，掌握四显示自动闭塞的灯位显示。
二、设计要求
1、熟悉绘图软件CAD；
2、绘制四显示控制电路；
3、利用仿真软件实现动态显示；
4、撰写课程设计报告。
三、设计说明
1、自动闭塞的概念
自动闭塞是根据列车运行及有关闭塞分区状态，自动变换通过信号机显示而司机凭信号行车的闭塞方法，它是一种先进的行车闭塞方法。采用自动闭塞的区段，将站间区间划分为若干个小区间，叫做闭塞分区。在每个闭塞分区入口处装设通过信号机，在整个闭塞区段，每个闭塞分区内都装设轨道电路(或计轴器等列车检测设备)，通过轨道电路将列车和通过信号机的显示联系起来，根据列车运行及有关闭塞分区的状态使通过信号机的显示自动变换。在列车运行过程中自动完成闭塞作用，无需人工参与，故称为自动闭塞。
这种方式不需要办理闭塞手续，又可以在同一区间开行多列相互追踪运行的列车，并有必要的空间间隔，既保证了行车安全又提高了区间的通过能力。
2、自动闭塞的分类
⑴ 按行车组织方法可分为单向自动闭塞和双向自动闭塞
在单线区段，只有一条线路，既要运行上行列车，又要运行下行列车。为了调整双方
向列车的运行，在线路的两侧都要装设通过信号机，这种自动闭塞称为单线双向自动闭塞。
在双线区段，以前一般采用列车单方向运行方式，即一条铁路线路只允许上行列车运行，而另一条铁路线路只允许下行列车运行。为此，对于每一条铁路线路仅在一侧装设通过信号机，这样的自动闭塞称为双线单向自动闭塞。
为了充分发挥铁路线路的运输能力，在双线区段的每一条线路上都能双方向运行列车，这样的自动闭塞称为双线双向自动闭塞。
双线单向自动闭塞，只防护列车的尾部，而单线或双线双向自动闭塞，必须对列车的尾部和头部两个方向进行防护。为了防止两方向的列车正面冲突，平时规定一个方向的通过信号机亮灯，另一方向的通过信号机灭灯）只有在需要改变运行，而且区间空闲的条件下，由车站值班员办理一定的手续后才能允许反方向的列车运行。
（2）按通过信号机的显示制式可分为三显示自动闭塞和四显示自动闭塞
四显示自动闭塞是在三显示自动闭塞的基础上增加一种绿黄显示。它能预告列车运行前方三个闭塞分区的状态，列车以规定的速度越过绿黄显示后必须减速，以使列车在抵达黄灯显示下运行时不大于规定的黄灯允许速度，保证在显示红灯的通过信号机前停车；而对于低速、制动距离短的列车越过绿黄显示后可不减速。由于增加了绿黄显示，就化解了上述矛盾。
四显示自动闭塞的信号显示具有明确的速差含义，是真正意义的速差式自动闭塞，列车按规定的速度运行，能确保行车安全。四显示自动闭塞能缩短列车运行间隔，缩短闭塞分区长度，提高运输效率。
图1 四显示自动闭塞示意图
3、自动闭塞的优点：
(1)由于两站间的区间允许续行列车追踪运行，就大幅度地提高了行车密度，显著地提高区间通过能力。
(2)由于不需要办理闭塞手续，简化了办理接发列车的程序，因此既提高了通过能力，又大大减轻了车站值班人员的劳动强度。
(3)由于通过信号机的显示能直接反映运行前方列车所在位置以及线路的状态，因而确保了列车在区间运行的安全。(4)自动闭塞还能为列车运行超速防护提供连续的速度信息，构成更高层次的列车运行控制系统，保证列车高速运行的安全。
由于自动闭塞具有明显的技术经济效益，所以广泛应用于各国铁路(尤其是双线铁路)。更由于自动闭塞便于和列车自动控制、行车指挥自动化等系统相结合，它已成为现代化铁路必不可少的基础设备。
4、自动闭塞的原理
自动闭塞通过轨道电路(或计轴器等列车检测设备)自动地检查闭塞分区的占用情况，根据轨道电路的占用和空闲状态，通过信号机自动地变换其显示，以指示列车运行。
图2所示为四显示自动闭塞原理图，通过信号机的不同显示是调整列车运行的命令。四显示自动闭塞通过信号机的显示意义如下：
一个绿灯——准许列车按规定速度运行，表示运行前方至少有三个闭塞分区空闲。
一个绿灯、一个黄灯——准许列车按规定速度注意运行，表示运行前方有两个闭塞分区空闲。
一个黄灯——要求列车减速到规定的速度等级，表示运行前方只有一个闭塞分区空闲。
一个红灯——列车应在该信号机前停车。
通过信号机平时显示绿灯，即“定位开放式”，只有当列车占用该信号机所防护的闭塞分区或线路发生断轨等故障时，才显示红灯——停车信号。
（1）1通过信号机（2）3通过信号机
（3）5通过信号机（4）7通过信号机
图2 四显示自动闭塞基本原理
总结：
通过对四显示自动闭塞基本原理的叙述，可得出以下几点结论：
(1)通过信号机的显示是随着列车运行的位置改变而自动改变的。当显示黄灯时，列车运行前方只有一个闭塞分区空闲；当显示绿黄灯时，列车运行前方有两个闭塞分区空闲；当显示绿灯时，列车运行前方至少有三个闭塞分区空闲。
(2)通过信号机的禁止信号(红灯显示)，是利用轨道电路传送的；而其他的显示信息可以利用轨道电路，也可利用电缆传送。对于四显示自动闭塞必须传递5种以上的信息。(3)若利用轨道电路传送信息，在每一个信号点处不但有接收本信号点信息的接收设备，同时还须有向前方信号点发送信息的发送设备。
5、四显示自动闭塞的继电器动作过程
如图（1）所示，当1G、3G、5G无车占用时，1GJ、3GJ、5GJ吸起，点亮1通过信号机的绿灯；当1G有车占用，3G、5G无车占用时，1GJ打落，3GJ、5GJ吸起，点亮1通过信号机的红灯；当3G有车占用，1G、5G无车占用时，3GJ打落，1GJ、5GJ吸起，点亮1通过信号机的黄灯；当5G有车占用，3G、1G无车占用时，5GJ打落，1GJ、3GJ吸起，点亮1通过信号机的绿黄灯。其他通过信号机的继电器动作过程与1通过信号机类似。
四、设计心得
本次课程设计，主要完成对四显示自动闭塞示意图绘制以及动态过程的仿真，加深对专业基础课知识的理解与应用，主要有以下几方面的收获。
（1）提高了我运用所学软件解决问题以及查阅有关技术资料的能力，在动态仿真的过程中，每一个模块的设计都是有根据的。四显示自动闭塞动作过程的仿真，主要理解四显示的灯位显示含义。
（2）提高了我应用Auto CAD绘图软件的技能。我们没有开设CAD这门课，只能在有限的时间里自己摸索，对CAD绘图软件只能应用一些基本的功能。而在这次课程设计中，几乎所有的图都需要用CAD绘制，这不仅是一次课程设计，同时给了我一次学习这个软件的机会，让我更深入地了解了这个软件的功能与使用方法，相信这对以后的毕业设计或者工作都有帮助。
（3）这次课程设计端正了我对待事物的态度。由于不注意细节，经常由于一些小错误导致绘制的几张图都有错误，此后，我认真对待每一个细节，每张图都检查几遍。这次课程设计不仅是对自己所学知识的一次系统实践，更是对自己能力的一次挑战，在不断地修正过程中，提升了自我，相信这对以后的工作以及生活都会有很大的帮助。
五、转辙机视频心得体会
通过观看有关转辙机的视频，我了解了许多关于转辙机的知识，把课本上的内容还原到具体生活当中，更加利于我们对知识的把握与理解。这次课程实践，是我对所学专业有了更深一步的认识与理解，现把这次观看视频所学总结如下：
道岔及转换系统是轨道交通必不可少的基础设备，它又是线路上的薄弱环节，需要专门技术和设施来保障通过列车的安全。道岔的转换和锁闭，是直接关系行车安全的关键设备。道岔的操纵分为手动、电动俩种方式。手动是作业人员通过道岔握柄在现场直接操纵道岔的转换与锁闭，这种方式效率低，劳动强度大，不能适应铁路现代化的要求。手动方式正随着非集中连锁的被改造而逐渐减少。电动方式，是由各类转辙机转换和锁闭道岔，易于集中操纵，实现自动化。转辙机用以可靠地转换道岔位置，改变道岔开通方向，锁闭道岔尖轨，反映道岔位置。转辙机是重要的信号基础设备，它对于保证行车安全，提高运输效率，改善行车人员的劳动强度，起到非常重要的作用。为满足列车提速后的行车安全和提高运输效率的要求，道岔转换装置必须高安全、高可靠、长寿命、少维护。ZD6型电动转辙机不能满足这样要求，所以现在广泛采用S700K型电动转辙机和ZYJ7型电动液压转辙机。它们的共同特点是：采用外锁闭、尖轨及心轨的动态安全由外锁闭保证；两根尖轨由联动改为分动；尖轨、心轨均用多点牵引，可实现全程密贴以及全程夹异物检查，确保列车运行安全；采用三相异步电动机故障少、寿命长。
在我国有电动转辙机、电动空压转辙机、电动液压转辙机。其中电动空压转辙机主要用在驼峰快速道岔上，一般线路主要使用电动和电液两种转辙机。电液转辙机
ZYJ7型电动液压转辙机。ZYJ7型电液转辙机由主机和SH6型转换锁闭器两部分组成，分别用于第一牵引点和第二牵引点。ZYJ7型电液转辙机主机主要由电动机、油泵、油缸、启动油缸、接点系统、锁闭杆、动作杆等部分组成。SH6型转换锁闭器主要由油缸、挤脱接点、表示杆、动作杆组成。油泵是向液压系统提供工作需要的具有一定压力和流量的油液，驱动系统中各液压执行装置完成规定的功能。液压转辙机采用电动机带动油泵工作。液压泵将电机输入的机械能转换为液流的压力能，它输出具有一定压力的流体流量。ZD6系列电动转辙机
整体动作过程：解锁→转换→锁闭（1）、电动机得电旋转
（2）、电动机通过齿轮带动减速器（3）、输出轴通过起动片带动主轴（4）、锁闭齿轮随主轴逆时针方向旋转
（5）、拨动齿条块，使动作杆带动道岔尖轨运动（6）、转换过程中，通过自动开闭器的接点完成表示。
为了满足现场重型钢轨和大号道岔的大量上道，额定负载2450N的ZD6—A型不能满足要求。于是产生了其它型号的转辙机: A、D、F型可以单机使用，E、J型配套双机使用 ZD7-A型电动转辙机
ＺＤ７－Ａ是ＺＤ６系列的快动转辙机，供驼峰调车场分路道岔使用。与ＺＤ６的区别：
1、取消了减速齿轮，减速比为４１。
2、取消了挤切销，改用连接销，取消移位接触器，为不可挤型。分动尖轨用钩式外锁闭装置动作原理：
当转辙机动作杆带动锁闭杆移动，密贴尖轨处的锁钩缺口随之入槽并移动，当动作到另一侧尖轨与基本轨密贴时，锁钩沿锁闭杆斜面向上爬起，锁钩升至锁闭杆凸块顶面时，锁钩同时被锁闭铁和锁闭杆卡住不能落下，实现了锁闭。本侧锁钩的缺口卡在锁闭杆的凸起处不能移动，保持尖轨与基本轨的开口基本不变。
①道岔解锁过程
转辙机带动锁闭杆运动，左侧尖轨的锁钩缺口与锁闭杆凸块接触，锁闭量减小，但尖轨不动。锁闭杆带动右侧尖轨的锁钩运动，道岔开程减小。运动至60mm时，锁闭杆左端凸块移至锁钩块口内，处于解锁状态。
②道岔转换过程
锁闭杆带动两边锁钩继续运动，带动尖轨活动，动作160mm时，锁闭杆凸块与右侧锁钩的缺口脱离，并抬高锁钩的燕尾部，使其沿锁闭铁的斜面上升，该锁闭钩后部锁闭。
③道岔锁闭过程
锁闭杆带动左侧锁钩及尖轨继续移动，当锁闭杆动作220mm时，右侧尖轨由于锁钩及锁闭框的作用，使该锁钩固定在不变的位置，有足够的锁闭量，实现锁闭，左侧锁钩的缺口与锁闭杆的凸块相咬合，由于转辙机具有内锁闭作用，使锁钩处于不动位置，有足够的开程，对斥离尖轨也实现锁闭。S700K型电动转辙机 动作原理
1、传动过程：
(1)电动机的转动通过减速齿轮组传递给摩擦联结器；(2)摩擦联结器带动滚珠丝杠转动；
(3)滚珠丝杠的转动带动丝杠上的螺母水平移动；(4)螺母通过保持连接器经动作杆、锁闭杆带动道岔转换;(5)道岔的尖轨或可动心轨经外表示杆带动检测杆移动。
2、动作过程：
第一为解锁过程, 也是断开表示接点的过程； 第二为转换过程；
第三为锁闭过程, 也是接通表示接点的过程。(1)解锁和断开表示接点过程
当操纵道岔，需使转辙机动作杆由拉入变为伸出位置时，三相电动机得到380V交流电源，使电动机顺时钟方向旋转，经齿轮组及摩擦联接器使滚珠丝杠向顺时钟方向旋转，从而使丝杠上的螺母向左侧运动。在运动过程中，由操纵板将锁闭块顶进，使表示接点断开，同时带动左锁舌向缩进方向运动，直至左锁舌完全缩进。(2)转换过程
在转辙机解锁后，由于三相电动机继续转动，故滚珠丝杠的螺母继续向左运动，带动保持联接器向左运动，由于保持联接器与动作杆固定为一体，使动作杆向左侧（伸出方向）运动，带动道岔尖轨和可动心轨进行转换，当动作杆运动220mm时，即完成了转换过程。(3)锁闭和接通表示接点过程
当动作杆左侧运动了220mm时，检测杆在尖轨带动下运动了160mm或在可动心轨带动下运动了117mm，这时锁闭块弹出，接通表示接点，同时右锁舌也弹出，锁住保持联接器，使动作杆不得随意窜动。ZD（J）9系列电动转辙机
ZD(J)9型电动转辙机可用来转换各种铁路道岔的尖轨、心轨和道岔的外锁闭装置。转换力大，效率高，适用于客运专线。动作原理：
电机上装有减速器，电机的驱动力矩经减速器减速后传动摩擦连接器，摩擦连接器内两面烧结有铜基摩擦材料的内摩擦片通过花键传动滚珠丝杠副的滚珠丝杠，将旋转运动转换成为滚珠丝杠母的直线运动。在滚珠丝杠母外套有推板套，推动动作杆上的锁块，在锁闭铁的作用下，形成了转辙机的解锁、转换和锁闭动程。ZY系列电液转辙机
用液体作为工作介质，主要以其压力能进行能量的传递。机械动作原理：
电机经联轴器带动油泵顺时针方向旋转，由于活塞杆固定不动,使油缸向右动作。油缸侧面的推板接触反位锁块后，油缸继续向前移动时通过推板和反位锁块带动动作杆向右移动，同时定位锁块开始解锁。当油缸走完解锁动程后，反位锁块和定位锁块处于锁闭铁和推板的间隙内，油缸继续通过推板和反位锁块带动动作杆向右移动，当动作杆继续移动到反位锁块与锁闭铁的锁闭面将要作用时，开始进入锁闭过程。继续向右移动15.2mm，将反位锁块推入锁闭铁的反位锁闭面,反位尖轨密贴于基本轨，此时,动作杆的行程为7.6mm。因此，在尖轨密贴时，动作杆上的转换力可增加一倍，当尖轨密贴于基本轨后，油缸继续向右移动，动作杆不动作，油缸侧面的推板进入反位锁块的锁闭面，进入锁闭状态。
