基于PLC的有轨电车正线联锁控制逻辑研究与设计

发布时间：2017-05-05 09:09

  本文关键词：基于PLC的有轨电车正线联锁控制逻辑研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,城市化进程的明显加快和城市人口的持续膨胀,加之汽车工业的飞速发展导致城市交通拥堵不堪、环境形势日益严峻。大力发展低能耗、污染小、载客量大的城市轨道交通成为了解决环境、交通及城市问题的有效手段之一。在这种背景下,现代有轨电车凭借其经济环保、运量适中和乘坐舒适等特点成为了中小城市客运的主要选择,同时也成为大城市地铁轻轨等大运量轨道交通的延伸和补充[1]。正线道岔控制系统作为现代有轨电车系统主要的组成部分,是保证电车在正线道岔区域安全高效运行的关键设备。因此,研究探索正线道岔控制技术,对推动现代有轨电车在我国科学的发展具有重要意义。正线道岔控制系统的主要功能是通过对正线道岔区域地面信号设备进行联锁控制,来保证列车安全高效的通过道岔区域。本文结合现代有轨电车的正线行车需求和运营环境条件以及城市道路交通的制约因素,提出以可编程控制器(PLC)作为道岔控制系统核心控制器,对现代有轨电车正线道岔控制系统的联锁控制逻辑进行了研究和设计。本文在分析了有轨电车实际特点和行车控制需求的基础上,对轨旁信号设备进行了合理布置,为提高行车安全和运营效率做好了准备;然后设计了一种能够实现对道岔自动联锁控制的控制方法。自动联锁控制主要是利用感应通信环线双向通信和测速定位的功能,在列车接近岔区时,轨旁控制主机与车载终端实现信息交互,对地面信号设备状态信息进行联锁逻辑运算,完成对道岔的自动精确控制;而且自动联锁控制模式能够与车载遥控和现地控制模式实现快速灵活的切换,在有突发状况发生时,能保证行车安全。这种控制方法简单、安全、能够减少司机和控制中心值班员劳动强度;在这种控制方法的基础上,基于PLC对道岔控制系统的总体结构进行了设计,重点设计了一种控制逻辑严密、在保证运营安全前提下,能有效提高运营效率的道岔区域联锁控制逻辑和信号显示方法,这种联锁逻辑控制方法引入了进路防护的概念,在进路办理完成、列车顺序通过进路后不解锁进路,而是重新自动开放允许通过进路信号,后续相同方向列车无需再办理进路,保证了较高的效率。最后本文对联锁控制逻辑进行了软件实现和功能测试。具体内容如下:(1)对选用本课题的目的和意义从多方面进行了论述,介绍了现代有轨电车在国内外的运用情况及有轨电车信号系统在国内外的研究现状,并对可编程控制器技术进行了介绍。(2)在深入研究有轨电车正线运行的特点及业务流程的基础上,分析提炼了正线道岔控制系统功能需求;对正线道岔区域信号设备进行了选择和布置,确定了车地通信、列车占用检测、道岔区域设备配置、道岔控制方式等关键技术方案;以PLC作为联锁逻辑运算主机,设计了一种兼顾了高效和安全的道岔区域联锁控制逻辑。(3)根据提出的功能需求和技术方案,以STEP为开发平台,以梯形图编程语言为开发工具,采用结构化的软件设计方法实现了正线道岔控制系统联锁控制逻辑;为便于功能测试,设计了基于WinCC的联锁上位机监控软件。(4)最后,以WinCC的联锁上位机人机界面为测试平台,对道岔联锁控制逻辑的具体功能进行了调试,调试结果证明基于PLC的联锁控制主机能够准确实现预期的联锁逻辑控制功能。
【关键词】：有轨电车 信号系统 道岔控制 联锁逻辑 PLC
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U492.433
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 课题研究的必要性11-13
• 1.1.1 课题背景11-12
• 1.1.2 研究意义和目的12-13
• 1.2 国内外现状13-16
• 1.2.1 现代有轨电车发展现状13-14
• 1.2.2 现代有轨电车信号系统研究现状14-16
• 1.3 可编程控制器技术16-19
• 1.3.1 可编程控制器的特点17-18
• 1.3.2 可编程控制器的组成18-19
• 1.4 论文主要内容及结构安排19-21
• 2 正线道岔控制系统总体设计21-38
• 2.1 正线道岔控制系统分析21-25
• 2.1.1 现代有轨电车运行控制需求分析21-23
• 2.1.2 现代有轨电车正线业务流程分析23-24
• 2.1.3 道岔控制系统功能需求分析24-25
• 2.2 关键技术方案设计25-32
• 2.2.1 列车占用检测方案25-26
• 2.2.2 车地通信方案26-27
• 2.2.3 道岔控制区域设备配置27-29
• 2.2.4 道岔控制方式设计29-32
• 2.3 总体结构设计32-34
• 2.3.1 基于PLC的硬件结构设计32-33
• 2.3.2 西门子S7-30033-34
• 2.4 软件开发方案34-37
• 2.4.1 基于STEP7的PLC联锁控制软件34-36
• 2.4.2 基于WinCC的联锁监控软件36-37
• 2.5 本章小结37-38
• 3 PLC联锁控制软件设计38-54
• 3.1 设计原则38-40
• 3.2 联锁控制逻辑设计40-41
• 3.3 联锁数据及数据结构41-45
• 3.3.1 静态数据及结构42
• 3.3.2 动态数据及结构42-45
• 3.4 联锁控制软件结构设计45
• 3.5 软件基本模块及处理流程45-51
• 3.5.1 联锁控制软件基本模块45-47
• 3.5.2 联锁控制软件处理流程47-51
• 3.6 WinCC上位机监控软件设计51-53
• 3.7 本章小结53-54
• 4 联锁逻辑处理程序设计54-65
• 4.1 安全锁闭解除模块设计54-55
• 4.2 模式转换模块设计55
• 4.3 进路排列模块设计55-61
• 4.3.1 普通进路排列模块设计56-59
• 4.3.2 折返进路排列模块设计59-61
• 4.4 进路解锁模块设计61-63
• 4.4.1 进路自动解锁模块61-62
• 4.4.2 进路取消模块62-63
• 4.4.3 进路强制解锁模块63
• 4.5 道岔单独控制模块63-64
• 4.6 本章小结64-65
• 5 系统调试65-71
• 5.1 PLC与WinCC通信实现65-66
• 5.2 联锁控制逻辑功能调试66-70
• 5.2.1 安全锁闭解除功能67
• 5.2.2 进路排列功能67-69
• 5.2.3 进路解锁69-70
• 5.2.4 道岔单独控制70
• 5.3 本章小结70-71
• 结论71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-76
• 攻读学位期间的研究成果76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 靳雁艳;;异地西门子PLC在远程通讯中的应用[J];自动化技术与应用;2015年05期

2 李强;;现代有轨电车正线道岔控制系统方案研究[J];电气自动化;2015年02期

3 李晶;;现代有轨电车正线道岔控制方案的选择[J];铁道通信信号;2015年01期

4 赵正平;于天泽;于佳亮;;现代有轨电车信号系统的探讨[J];铁道通信信号;2014年11期

5 公吉鹏;;新型有轨电车道岔控制方案分析[J];城市轨道交通研究;2014年07期

6 徐鼎;张静;;现代有轨电车行车控制方案设计[J];都市快轨交通;2013年06期

7 孙吉良;;现代有轨电车信号系统及技术关键的研究[J];铁路通信信号工程技术;2013年04期

8 喻智宏;孙吉良;申大川;;有轨电车通信信号技术与智能交通系统[J];城市交通;2013年04期

9 覃w，

本文编号：346059