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第1章 铁路车站信号系统的控制方法研究的背景及意义1

1.1 铁路车站信号系统的控制方法研究的背景1

1.1.1 我国铁路车站控制技术发展1

1.1.2 我国铁路车站信息技术发展2

1.1.3 国外铁路车站自动化技术发展5

1.1.4 国内外铁路车站信号系统发展5

1.2 铁路车站信号系统的控制方法研究的意义8

1.2.1 解决综合自动化技术发展中存在的问题8

1.2.2 铁路发展形势的要求9

1.2.3 实现行车指挥自动化10

第2章 铁路信号基础设备12

2.1 铁路信号继电器原理12

2.1.1 直流无极电磁继电器工作原理12

2.1.2 直流继电器的电特性13

2.1.3 其他类型安全型继电器14

2.1.4 安全型继电器的特点15

2.1.5 继电器的图形符号和继电器电路的组成和分析方法16

2.1.6 继电器接点电路逻辑基础24

2.2 铁路色灯信号机27

2.2.1 信号机的用途27

2.2.2 透镜式色灯信号机结构原理28

2.2.3 LED色灯信号机结构原理30

2.2.4 铝合金色灯信号机构31

2.2.5 信号机的计算机控制32

2.3 铁路动力转辙机33

2.3.1 道岔33

2.3.2 对向道岔和顺向道岔35

2.3.3 动力转辙机的基本任务35

2.3.4 ZD6系列电动转辙机38

2.3.5 外锁闭装置40

2.3.6 S700K型电动转辙机43

2.4 铁路轨道电路44

2.4.1 轨道电路概述44

2.4.2 工频交流连续式轨道电路48

2.4.3 电气化牵引区段的轨道电路49

2.4.4 轨道电路的基本工作状态50

第3章 铁路车站信号控制系统52

3.1 车站信号控制系统基本概念52

3.1.1 进路与信号机53

3.1.2 道岔的位置和状态55

3.1.3 道岔、进路和信号机之间的联锁56

3.1.4 联锁系统概述61

3.1.5 进路控制过程66

3.2 车站信号控制系统设计和电路原理68

3.2.1 电气集中设备简介68

3.2.2 进路选择电路69

3.2.3 执行组电路72

3.2.4 进路解锁电路74

3.3 计算机联锁系统76

3.3.1 计算机联锁系统的硬件结构76

3.3.2 计算机联锁系统的软件简介85

第4章 列车运行自动控制技术的应用90

4.1 列车运行自动控制系统的速度控制模式90

4.1.1 分级速度控制90

4.1.2 目标距离速度控制93

4.2 列控系统的构成及应用等级93

4.2.1 列控系统的构成93

4.2.2 列控系统的应用等级94

4.3 典型的列控系统98

4.3.1 法国U/T系统98

4.3.2 日本 ATC系统99

4.3.3 欧洲ETCS系统99

4.3.4 德国LZB系统99

4.3.5 信息传输媒介100

4.4 机车信号与超速防护100

4.4.1 机车信号系统102

4.4.2 列车超速防护系统103

第5章 铁路车站信号控制系统综合自动化系统的应用105

5.1 驼峰自动化系统在铁路车站应用的研究105

5.1.1 驼峰自动化系统简介105

5.1.2 系统组成107

5.1.3 系统基本原理107

5.1.4 已有驼峰自动化系统介绍110

5.1.5 在铁路车站综合自动化系统应用111

5.2 计算机联锁系统在铁路车站应用的研究113

5.2.1 计算机联锁简介113

5.2.2 计算机联锁系统总体结构及分析114

5.2.3 计算机联锁基本组成及工作原理115

5.2.4 系统在铁路车站综合自动化系统的应用120

5.3 停车器控制系统在铁路车站应用的研究122

5.3.1 系统简介122

5.3.2 系统组成及基本原理122

5.3.3 在铁路车站综合自动化系统的应用123

第6章 可编程控制器及其应用125

6.1 可编程控制器概述125

6.1.1 PLC的产生与发展125

6.1.2 PLC的特点及分类126

6.1.3 PLC的组成128

6.1.4 PLC工作原理133

6.2 FX2N系列PLC指令系统及其编程方法135

6.2.1 PLC编程元件135

6.2.2 PLC编程语言140

6.2.3 PLC的基本逻辑指令142

6.2.4 梯形图编程方法144

6.3 步进指令及其应用149

6.3.1 顺序控制原理149

6.3.2 步进指令151

6.3.3 SFC图与梯形图的转换152

6.3.4 步进指令的应用152

6.4 功能指令及其应用153

6.4.1 功能指令的基本格式153

6.4.2 功能指令的应用155

6.5 PLC特殊功能模块165

6.5.1 模拟量输入模块FX2N-4AD165

6.5.2 模拟量输出模块FX2N-4DA165

6.5.3 高速计数模块FX2N-IHC166

6.6 PLC控制系统设计166

6.6.1 PLC系统设计概述166

6.6.2 主回路与控制回路设计168

6.6.3 PLC的接口电路171

6.6.4 PLC安装与连接设计172

第7章 铁路车站信号系统控制综合自动化总体设计178

7.1 系统设计原则及实现目标178

7.1.1 系统设计原则178

7.1.2 系统实现目标179

7.2 系统总体设计180

7.2.1 系统框架180

7.2.2 系统主要功能181

7.2.3 系统组成182

7.2.4 系统主要岗位设置及职责183

7.3 系统设计特点185

7.3.1 专业分工185

7.3.2 管控结合186

7.3.3 系统建设186

7.4 系统故障—安全技术187

7.4.1 系统故障—安全原理187

7.4.2 故障-安全计算机技术199

7.4.3 硬件安全性技术分类201

7.4.4 软件安全性技术分类203

7.4.5 容错技术204

7.4.6 铁路信号安全技术211

第8章 集中控制系统的研究216

8.1 系统组成216

8.2 系统功能描述及控制模式217

8.2.1 功能描述217

8.2.2 控制模式218

8.3 计划交互与管理219

8.3.1 列车作业计划交互与管理219

8.3.2 调车作业计划交互与管理220

8.3.3 计划执行进度的交互220

8.4 人机交互与管理220

8.4.1 大屏幕综合调度表示221

8.4.2 集中操作终端221

8.4.3 作业过程监控终端222

8.4.4 系统维护终端222

8.5 车辆实时追踪及闭环控制222

8.5.1 车辆实时追踪222

8.5.2 闭环控制223

8.6 作业计划自动执行224

8.7 系统接口的设计225

第9章 分布式自动化控制系统功能验证227

9.1 硬件平台的搭建227

9.1.1 联锁指令控制界面227

9.1.2 Pro-DP板228

9.1.3 光-电转换接口229

9.2 系统软件设计230

9.2.1 联锁机与执行系统通信协议RSSP—I230

9.2.2 主、从站Profibus-DP通信协议233

9.2.3 数据通信流程234

第10章 硬件平台的实现235

10.1 电源与复位管理电路设计235

10.1.1 电源管理系统235

10.1.2 复位管理电路236

10.2 PCB电路板236

10.3 焊接与调试237

10.4 系统详细设计及实现238

10.4.1 人机界面设计238

10.4.2 信号机设备设计239

10.4.3 轨道设备设计239

10.4.4 车站道岔设备设计239

10.4.5 站台设备设计240

参考文献241