列车信号控制实验平台

轨道交通列车信号控制实验平台旨在将主要的信号系统和设备“搬进”实验室，并集成一个小型但功能完整的列车信号控制体系，使学生在学习理论的基础上，能够小到一个基本设备，大到一个整体信号系统直观认识、切身操作，从而对轨道交通信号系统专业知识产生兴趣、理解掌握，并学以致用。

（1）建设内容及功能：

①信号继电器：

继电器是自动控制系统中常用的器件，它用于接通和断开电路，用以发布控制命令和反映设备状态，以构成自动控制和远程控制电路。轨道交通信号技术中广泛采用的继电器，称为信号继电器（在信号系统中，可简称继电器），是铁路信号中的重要部件。它无论作为继电式信号系统的核心部件，还是作为电子式或计算机式信号系统的接口部件，都发挥着重要的作用。继电器的动作的可靠性直接影响到信号系统的可靠性和安全性。配置信号系统中常用的典型信号继电器类型：无极型、偏极型、有极型、整流型、时间型等如图所示。

图 典型信号继电器

通过对信号继电器各类型结构特点、工作原理以及性能的学习，为信号系统中继电器接口电路的分析、设计奠定基础。

②LED信号机

轨道交通信号是用特定物体（包括信号灯、仪表、音响设备）的颜色、形状、位置和声音等向列车传达有关前方路况、机车车辆运行条件、行车设备状态以及行车命令等信息等装置和设备。轨旁的色灯信号是典型的视觉信号， LED色灯信号机以其轻便、节能、免维护等优点取代传统透镜式色灯信号机广泛被应用。以功能用途划分，配置进站信号机、出站信号机、调车信号机等，模拟车站轨旁信号环境，如图所示。

图 LED色灯信号机

通过以车站联锁系统的集合，信号机能够根据联锁要求自动显示正确灯色。使学生在理解信号含义的基础上，进一步对进路、信号、道岔的联锁关系有所认识。

③计轴器：

计轴器是用于完成计算车辆进出区段的轮轴数，分析计算区段是否有车占用的一种新型信号设备，以其设备简单、功能可靠、便于维护等优点逐渐取代传统轨道电路被轨道交通领域广泛运用。计轴器在检测区段占用空闲的同时还能够实现列车运行方向、列车完整性检测以及列车运行里程的纠正，如图3所示。

图 计轴器室外设备组成及安装示意图

配置计轴器实现对两计轴点之间（区段）占用和空闲的设定，理解区段状态信息（或者说列车位置信息）对整个信号系统中重要作用。

④道岔及转辙机：

道岔是列车从一条线路转换向（或跨越）另一条线路的转辙设备，它是轨道交通线路中最关键的特殊设备，也是信号系统主要控制对象之一。道岔的转换和锁闭，直接关系到行车安全。而转辙机是道岔控制的执行机构，实现道岔转换、锁闭、表示和报警的作用，因此转辙机是重要的信号基础设备，也是“室外三大件”之一。配置具有代表性的转辙机型号：ZD６－A直流电动转辙机、S700K交流电动转辙机和ZD（J）9电动转辙机，如图所示。并通过控制装置实现对道岔的转换盒锁闭（内锁闭和外锁闭）。

（a） 西门子S700K交流电动转辙机

（b）ZD(J)9交流电动转辙机

（c）ZD6-D直流电动转辙机及其与道岔的控制

（d）西门子S700K交流电动转辙机及其与道岔的控制

图 各类型转辙机及道岔控制

通过道岔控制电路真实呈现转辙机对道岔的转换和锁闭等过程，帮助理解转辙机工作原理和道岔控制理论，也是进一步对车站联锁知识的学习奠定基础。

⑤TYJL-III型计算机联锁系统

车站联锁系统用来控制和监督车站的道岔、进路和信号，并实现三者之间联锁关系，操作道岔和信号机，联锁系统主要有继电集中联锁和计算机联锁。计算机联锁系统是通过计算机技术、控制技术和通信技术实现车站联锁控制功能的实时控制系统，以其工作效率高、运算速度快等明显的技术和经济优势，成为目前主要的车站联锁设备。配置中国铁道www.优德88.cpm 院通信信号研究所研发的TYJL-III型计算机联锁系统，也是目前轨道交通中计算机联锁系统主流型号之一，如图所示。

图 TYJL-III型计算机联锁系统室内设备以及行车调度上位机

为保证与实际应用系统的一致性，该计算机联锁控制系统由上层的联锁机和下层的安全智能I/O系统两部分组成。上层联锁机由两套高性能的工业控制计算机系统构成，每套工业控制计算机系统又由主、从机构成。并使用可靠性最高的二取二乘二容错工作方式。下层的联锁执行表示系统采用新研制的安全智能I/O模块FIMI/O，FIMI/O模块为二取二乘二冗余结构（Dual Duplex Modular Redundancy architecture），它由安全智能采集模块（FIMI）和安全智能驱动模块（FIMO）构成，每个安全智能模块通过双套热备的方式提高系统的可用性，一旦其中某一个模块故障，其备用模块可以保证系统无间断的工作。

通过该计算机联锁系统可以提供车站真实的信号监督和控制环境，模拟工作人员实现信号设备状态改变、进路建立与解锁等典型操作，并能够与已配置的信号机和道岔（转辙机）实现完整进路控制过程，并在上位机上进行表示，更加生动、具体的让同学理解“联锁”的意义。

图 计算机联锁系统基本架构示意图

⑥ZPW-2000A/T型无绝缘移频自动闭塞系统

区间闭塞系统是保证区间行车安全、提高运输效率的系统，广泛应用于铁路信号系统中，是其重要的组成部分。ZPW-2000A/T 型无绝缘移频自动闭塞系统是一种具有国际先进水平的新型闭塞系统，也是我国具有自主知识产权的闭塞系统，因此成为我国高速铁路区间闭塞的主要型号，如图所示。

图 ZPW-2000A/T 型无绝缘移频自动闭塞系统

配置ZPW-2000A/T型无绝缘移频自动闭塞系统，并配合模拟控制系统，设计 5个闭塞分区组成的环形线路，仿真列车的运行，根据列车定位信息，通过该系统实现四显示的自动闭塞。

（2）教学及科研利用平台的使用情况、平台教学方法

①教学方面

目前，配置的实验设备及主要的信号系统，涵盖了我院该学科专业课程培养的所有科目如轨道交通信号基础、车站信号自动控制技术、区间信号自动控制技术等。这些科目在理论教授的同时，结合实验课程，符合“理论联合实际”的教学互动模式，能够搞好的提升教学质量，开拓学生的专业视野。同时，该实验平台的建成，也可以为相关院校的专业学生和轨道公司人员培训提供条件，目前学院已承担无锡太湖学院、常州大学、常州理工大学等轨道信号专业学生信号控制实验，如图所示。

图常州大学师生来院完成车站信号自动控制课程实验

以轨道交通信号基础为专业基础课程设置以认知型为主的实验科目，主要掌握轨道交通信号系统中典型的设备、器材和系统组成、基本功能，工作原理。从车站信号自动控制技术和区间信号自动控制技术专业课程开始，添加操作型、测试验证型实验，以“由浅入深”循序渐进的原则逐步增加难度。并以此思路设计实验课目、编撰较为完善的实验大纲等相关材料，更加合理的规划和实施实验教学内容。

②科研方面

轨道交通信号是一个专业性强、实践性强的科研领域，www.优德88.cpm 更多关注信号系统功能性完善、安全性提升等方面。该实验平台基本按照轨道交通实际信号系统的功能而建设，因此，在教师进行科研创新的过程中，能够提供良好的实验环境完成验证工作，避免在实际信号系统中验证要考虑的如场地联系、系统更改、是否影响正常运营等诸多难度。

（3）建设成果：

①学生

轨道交通列车信号控制实验平台建设以来，使学生能够更加了解自身专业领域的知识和工作性质。为其继续在该领域深造和从事相关工作奠定良好技术。我院学生进入苏州、无锡、南京等地轨道公司、苏州有轨电车、上海铁路局等单位工作，因为列车信号控制基础知识扎实，受到认可和好评。

②教师

学院建设轨道交通列车信号控制实验平台具有完备可行的实验环境，为相关专业教师科研提供支持。