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1、第一节：TW-2型驼峰自动化系统,TW-2型驼峰综合自动化系统，由北京全路通信信号研究设计院研制，实现了驼峰溜放进路、联锁、间隔调速、目的调速及机车遥控等功能的综合微机自动控制，将我国的驼峰自动化向前推进了一大步。,TW-2型驼峰自动化系统发展过程,通号设计院从1980年开始组建专门的科研队伍，致力于微计算机技术在驼峰的应用研究，他们从8位处理机应用开始，从驼峰单项技术领域着手，循序渐进，逐步突破。1986年1月：在山海关驼峰场开通了驼峰溜放进路程序控制系统，应用微机实现了计划储存、溜放选路、道岔发令、勾车跟踪、故障报警、调车单传送及自动储存等功能。1992年3月：在沈阳西驼峰试验成功了TWG
2、C-1驼峰微机工频测长器，电压-长度制式，采用了高精密模数转换及计算机高次方程运算逼近等技术，用于测量编组站股道空闲长度，为驼峰调速控制提供了较为精确的测量基础设备。1992年1月在中国德州驼峰场开通了TWK-1驼峰车辆溜放速度控制系统。1995年12月在中国丹东驼峰开通了全微机的自动集中系统，将微机联锁技术应用到驼峰上，并且在下峰整理调车进路、推送进路、场联等功能的自动化方面有较大的独创性。,基于已经形成的上述各种单项技术，通过优化和统一，1996年10月在中国三间房驼峰开通了TW-1型驼峰综合自动化系统，实现了驼峰溜放进路、联锁、间隔调速、目的调速及机车遥控等功能的综合微机自动控制。199
3、8年9月升级到了第二代产品TW-2型驼峰自动化系统，采用了以太网（Ethernet）、控制局域网（CAN）、386EX嵌入式专用控制器、智能IO、32位编程、多媒体人机界面等先进技术，并迅速成为我国驼峰自动化市场的主流产品，被大面积推广应用。2002年5月通过铁道部技术鉴定，给出了“系统结构简单合理，自动化程度和驼峰作业效率高，适应性和实用性强，达到了国际先进水平”的评价。,系统结构为典型的DCS集散式控制系统，控制级、管理级、操作级三级体系结构。控制级与管理级间，以及控制级内各控制器之间采用了1兆控制局域网（CAN）进行通讯联系；操作级与管理级间以及各级内之间采用10/100兆以太局域网络（
4、Ethernet）通信。,TW-2系统的金字塔结构,DCS结构体系的优点：,（Distributed Control System)管理和控制一体化，特别是在管理方面使系统具有更大的发展空间；风险高度分散，一般大驼峰设计在20多个独立节点，避免了局部故障全场失控的可能性；下层用硬件组态，上层用软件组态的方法使系统针对不同站场规模，不同功能需求具有很强的灵活性。,为了缩短每个站的调试周期，TW系统配套开发了3个离线的CAD辅助设计软件包：接口电路工程设计CAD自动生成软件：可自动生成有关继电接口的组合排列表、电路图、配线图、机柜零层、室内外分线盘及组合内部电路图的工程图。机柜内部安装配线CAD自
5、动生成软件：可自动生成与工厂生产制造有关的机箱插件配置、机柜机箱内部配线等图。该图还作为随系统资料提供给现场维护使用。软件组态数据CAD自动生成软件,软件组态数据CAD自动生成软件：不同的站间程序是相同的，所不同的是各站的数据各不相同，这些数据包含了站场的详细描述和与联锁有关的信息。该软件可通过直观的人机交互手段，生成一个站有关的上层机、下层机及工作站数据，并且在站场发生变化时可在该软件支持下很简单的修改，重新生成即可。,系统组成与布置,典型的控制台室设备布置图,TW-2控制系统室内设备布置图,TW控制机柜,机柜单元组合示意图,上层工业控制机机箱；下层溜放进路及联锁机箱下层速度控制及测长机箱测
6、重机箱接口电源机箱下层监测机箱所有机箱单元均为19英寸标准。高度6U。（48.26cm19英寸，1U=4.445cm，6U=26.67cm）。,继电器组合柜,控制计算机软硬件配置,控制级为Intel80386专用嵌入式计算机，操作与管理级采用工业PC机80486、P2或P3 CPU。为了适合于实时控制的需要，控制级软件用8086/8088汇编语言编程 管理级采用AMX386实时多任务操作系统；C语言和汇编语言混合编程。操作级采用中文版Windows NT Workstation 4.0操作系统及多媒体技术。操作级软件采用Visual C+语言编程,386EX微机电路,开关量插件和模拟量插件采用
7、Intel 386EX高性能CPU，通过使用EPROM及SRAM存储器、两路CAN总线接口、两路RS232、外围接口及专用接口电路组成。两种主机板除专用接口不同外，其余部分完全一样。,开关量插件主要用作系统的联锁模块、溜放进路控制和减速器控制模块。模拟量微机插件在系统中用作测长模块。智能I/O插件IOB由87C51单片机（8031或兼容芯片）、EPROM、RAM、一路CAN总线接口、一路RS232、4片8255、看门狗及专用开关量电路组成。,软件分工,系统各功能分别在不同层进行处理分工原则是实时性要求高的控制在控制级处理，信息相关联的综合控制在管理级处理；控制级侧重于分别控制管理级侧重于集中管
8、理控制级负责信息的采集，管理级实现信息共享，其具体分工如下：,测长采集,走长、停长与计长：,A车辆：停留车辆B车辆：走行中的车辆C车辆：将进入股道的车辆L走：走长，模数转换经计算得出L停：停长，L走经鉴停后得出L计：计算长，L停减去已进入股道的走行中的车辆长度之和设溜放的车辆均为四轴车，则：C车辆的打靶长度取L计较为合理，其物理意义是：以该长度计算的减速器出口速度是假设上一次鉴停后所进入的勾车均能连挂。,测长窗口：股道名称全长测长可停车数,停长跟踪牵出判断与自动调整示意图,目的控制计算数学模型,出口“打靶”速度的计算是在上层管理机完成的。车辆自由溜行的运动规律由以下公式描述：,有的参数取自测量
9、信息，有的来自计算机内建立的站场平面、纵断面描述数据库，连挂速度Vc取4.5km/h。,用该公式计算得到L停与三部位出口速度对应关系曲线图，由于股道内由不同的坡段组成，在有些坡段还布有减速顶，因此曲线走向在变坡点发生了变化。,间隔控制定速原理,间隔控制定速计算在上层管理机中进行，以二部位为例。二部位出口速度的计算和给定是在勾车进入二部位减速器区段时进行，包括以下几个步骤：第一步：根据勾车重量等级、勾车的目标股道、二三部位高差、曲线转角、进路上道岔数量以及三部位入口速度不超过18公里/小时定值，计算二部位基本出口速度V2出。,二部位基本出口速度V2出,第二步：检查勾车的目标股道径路上有无途停车、
10、堵门车、满线车等特殊情况，若有，二部位出口速度直接设定到最低值。第三步：根据目标股道径路上前方勾车出减速器的距离、速度、去向（考虑两勾车的共同径路）如果两勾车股道相同，还要考虑前勾车通过三部位减速器的时间，计算是否有追勾的可能性，若有，在V1基础上从停止放头拦尾到减少速度直至追勾计算检查通过为止。限定条件是最低不得减至少于最低限速。计算条件为：估计并计算前勾车从当前位置，走行到离开共同径路最后跟踪区段的末端的时间T1。前勾车的走行减速度因素应计算在内。如果相同股道，前勾车通过三部位减速器减速的时间应计算在内；估计并计算当前勾车从二部位减速器入口经制动出口，走行到进入共同径路最后跟踪区段的始端的
11、时间T2，当前勾车的入口速度和减速器通过时间应计算在内；通过比较T1和T2(T1=T2)，计算出在V1基础上速度减量。,第四步：若第三步没有减速调整，检查后勾车方向及距本勾车的间隔，计算确定是否在V1基础上加速，但最大加至V1+2。二部位间隔调整的原则是：优先考虑进入减速器的勾车与之前面勾车的间隔调整，确定基本定速基础上减速量；其次考虑进入减速器的勾车与之后勾车的间隔调整，确定基本定速基础上加速量；前、后间隔均没有调整的必要，则考虑如何保障三部位减速器规定入口速度，这一点也称为间隔控制位的目的调速因素。,测量勾车在分路道岔上的速度,雷达测速只能测量勾车在减速器上的速度，勾车在其他部分走行速度对
12、于系统的控制是非常重要的信息。利用了轨道电路测速的原理，在驼峰溜放时可以测得每勾车在不同地点速度，可基本实时掌握勾车溜放全过程中的速度。,入口速度测量 在系统的数据库中，保存有每组道岔从A点到B点的距离L1，即岔前短轨DG1的长度，勾车通过A点到B点的时间T1可利用双区段轨道电路的轨道继电器落下时间而得到，则勾车在分路道岔上的入口速度V1为：,出口速度测量 在系统的数据库中，保存有每组道岔从B点到C点的距离L2，即道岔区段DG的长度，勾车通过B点到C点的时间T2可利用双区段轨道电路的轨道继电器吸起时间而得到，则勾车在分路道岔上的出口速度V2为：,系统的故障安全措施,1、优化硬件的系统设计 采用
13、集散式控制的体系结构，风险分散，局部故障不扩散。对于下层控制器，可以带电插拔，局部故障修复不影响系统的整体工作。2、高可靠支持 上位机使用可靠性高、抗干扰能力强、适应于恶劣环境的工业PC机，下位机使用结构紧凑、可靠性高的专用单板微机。,3、双机热备采用主备双机热备方式。系统连续不断地监视上、下位机的运行情况，上、下位机间的通信和下位机的输入输出。一旦发现故障即实现热切换，在切换过程中不会间断所有联锁和溜放的控制。主备两系统间具有同步检查措施，一旦发生不同步，将报警，并且屏蔽备用机，防止由于非同步情况下切换系统导致不良后果,4、下层控制器看门狗 所有的下层控制器模块及智能I/O扩展模块各自均有板
14、上独立的硬件看门狗电路，一旦程序跑飞，自动恢复，自动向管理级汇报断点诊断信息，并自动申请丢失的命令信息。该手段对于减速器控制器、测长控制器、智能I/O扩展模块在软故障情况下几乎不影响控制过程，实现了故障自恢复。,5、系统看门狗 每个独立的并具有微处理器的模块均具有对自身的诊断，并将诊断结果定期向指定的监护者报告。此外，系统各个模块相互间形成“人盯人”的互诊断。,输出冗余：继电接口电路中保留了SJ继电器及落下锁闭条件。当需要对道岔实行锁闭时，除了系统本身的“软锁闭”外（禁止向道岔发转辙操作令），还实施“硬锁闭”（输出并确认SJ继电器落下）。动态输出：控制信息的输出电路采用动态驱动方式，道岔锁闭、
15、信号机开放等关键控制信息以动态脉冲形式驱动动态继电器。故障时脉冲中断，设备导向安全侧。,输入冗余：对关键的道岔表示信息，同时采集了定位和反位，由两者共同决定道岔所处的位置。对关键的电器集中道岔轨道电路条件不仅采上接点，还同时采入了下接点（既反相条件），由两者共同决定轨道占用/空闲状态，如果逻辑值不一致，选择安全侧占用。输出回读电气隔离,图形窗的显示,图形窗是以模拟站场的形式，用像形的图案和颜色变化，配上必要的数字符号，向操作员以直观和醒目的方式传达各种信息。1、信号机 信号机采用圆形加竖杆形状表示，信号机的颜色与室外信号机构灯色相同。当信号机罩上一个与背景色相同的X时，表明灯丝断丝。驼峰主体信
16、号机的高柱有两种不同的颜色显示，桔红表示处于自动状态；白色表示处于手动状态。,2、道岔 道岔编号显示在道岔旁边，淡黄色表明手柄在中间位置，红色表明手柄不在中间位置，道岔不受微机控制。,定位,反位,道岔恢复,溜放过程中道岔锁闭,分路道岔区段有命令传递,道岔封锁,挤岔,3、区段的显示 区段空闲时为白色；占用时为红色；调车进路锁闭时为黄色；列车进路和推送进路锁闭时为绿色；股道被封锁时警冲标无岔区段为淡紫色；编发线股道办理接发车进路时警冲标无岔区段显示绿色；,4、测长 测长区段旁边为股道号显示，上方为测长值显示，单位为米。红色区段的长度与勾车占用长度相对应，白色表示无车的区段，与该股道测长值成比例。测
17、长区段满线时全部为红色，空线时全部为白色。,5、减速器 减速器用一个长方形来表示。空心表示减速器在缓解位置，实心表示减速器在制动位置，对于双台减速器，可以前后台分别制动。白色表示在手动或检修状态，红色表示减速器被占用，绿色表示机车上下峰时减速器自动锁闭在缓解状态或手操减速器单锁，蓝色表示手动盘上手操制动或缓解，黄色表示通过计算机单操制动或缓解，桔红色表示命令传递下来,减速器入口处显示的值为定速值，定速值为绿色表示自动定速值，红色表示人工定速值，出口处显示的是勾车通过减速器期间雷达实测速度值，单位均为公里/小时，减速器上方左侧显示的是踏板计轴数，上方右侧显示的是勾车的重量等级。重量等级包括四种：K表示空车，H表示混编车，Z表示重车，X表示超重车。,自动定速值、雷达实测速度值、踏板计轴数,调车作业计划表勾序场别：禁溜线J；迂回线U。股道方式：、S、X、共5种作业方式。“”：溜放勾，“+”挂车，按先下峰后上峰控制；“#”禁溜车，由机车送入股道，按先下峰后上峰车控制；“X”机车下峰“S”机车上峰辆数状态：K表示空车；Z表示重车；X表示注意溜放车；H表示空重混编车。,计划执行概要表,计划速度控制表,车站运营状态表,车辆减速器可以在室内自动或手动控制，手动优先于自动。,制动缓解表示装置安装在制动钳上与制动轨状态一致,减速器动作状态真实有效。,
