專利名稱：教學(xué)用仿真行車設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種培訓(xùn)鐵路車站值班員及電務(wù)人員的仿真教學(xué)設(shè)備，具體地說(shuō)，是模擬車站控制臺(tái)及行車功能和現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)設(shè)備及通信設(shè)備的教學(xué)用裝置。
以往培訓(xùn)值班員時(shí)，主要采用理論式教學(xué)，結(jié)合到現(xiàn)場(chǎng)參觀實(shí)習(xí)，這樣既需要電務(wù)及行車人員配合，又不能再現(xiàn)所有的故障現(xiàn)象，不能滿足教學(xué)要求。
本實(shí)用新型的目的是提供一種外觀與功能與現(xiàn)場(chǎng)相同又能模擬并設(shè)置和恢復(fù)任何使用中設(shè)備可能出現(xiàn)的各種故障現(xiàn)象的仿真行車設(shè)備。
它是通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)的該裝置由主臺(tái)、副臺(tái)和通信設(shè)備組成，主臺(tái)為學(xué)員用操作臺(tái)，外形和功能與使用中的車站控制臺(tái)完全相同，副臺(tái)為教師用工作臺(tái)，用于控制和監(jiān)督主臺(tái)的操作，主、副臺(tái)通過(guò)電纜傳送信息，可分室安裝，也可同室安裝。
主臺(tái)由臺(tái)面、控制板、推動(dòng)板、電鈴及通信故障推動(dòng)板、開(kāi)關(guān)電源、按鈕矩陣和發(fā)光管矩陣組成?？刂瓢宓暮诵氖嵌瑔纹⑻幚砥鳎渲幸黄幚砥髫?fù)責(zé)對(duì)主臺(tái)按鈕的監(jiān)測(cè)，對(duì)臺(tái)面上表示燈的點(diǎn)燈控制，模擬道岔的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程及相應(yīng)的電流指示。另一片處理器完成對(duì)整個(gè)站場(chǎng)及區(qū)間信號(hào)設(shè)備的全電路的模擬，即對(duì)需仿真的繼電器、信號(hào)機(jī)、軌道電路、道岔等在其內(nèi)存設(shè)立與實(shí)際器件相對(duì)應(yīng)的單元，用其單元位表示各器件的狀態(tài)，如繼電器的吸起、落下，道岔的定反位啟動(dòng)，表示接點(diǎn)、定反位電機(jī)頭、尖軌加鎖等的正常態(tài)和故障態(tài)，另外對(duì)于按鈕、保險(xiǎn)、表示燈、電鈴、計(jì)數(shù)器等也有對(duì)應(yīng)的單元和單元位表示其正常態(tài)和故障態(tài)，由CPU控制其狀態(tài)的改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)設(shè)備的最基本單元的模擬；另外還完成對(duì)行車的仿真，同樣在其存貯器內(nèi)設(shè)立單元分別表示行車的各種參數(shù)如機(jī)車總數(shù)、軌道長(zhǎng)度、站場(chǎng)內(nèi)各股道占用情況，列車長(zhǎng)度、車速及自動(dòng)行車、手動(dòng)行車時(shí)的各種狀態(tài)參數(shù)等，經(jīng)CPU運(yùn)算、處理并控制其改變，第一片處理器監(jiān)測(cè)到主臺(tái)臺(tái)面的按鈕矩陣的信息和副臺(tái)發(fā)出的控制信息，傳送給第二片處理器，完成上述有關(guān)狀態(tài)的模擬后，將模擬結(jié)果送至第一片處理器，輸出控制信號(hào)，由推動(dòng)板推動(dòng)發(fā)光管矩陣，臺(tái)面顯示相應(yīng)的狀態(tài)，或根據(jù)模擬轉(zhuǎn)轍機(jī)的動(dòng)作情況，推動(dòng)臺(tái)面電流表顯示轉(zhuǎn)轍機(jī)的啟動(dòng)電流、動(dòng)作電流、鎖閉電流等，同時(shí)由電鈴及通信故障板推動(dòng)相應(yīng)的電鈴鳴響等，主臺(tái)控制板將臺(tái)面信息隨時(shí)傳送給副臺(tái)。
副臺(tái)由臺(tái)面、復(fù)示主臺(tái)臺(tái)面顯示的發(fā)光二極管矩陣、半自動(dòng)閉塞銨鈕、鄰站有車占用顯示、時(shí)間及指令顯示、用于輸入指令及時(shí)間的按鍵板、推動(dòng)板、時(shí)間及指令顯示推動(dòng)板、控制板、開(kāi)關(guān)電源、報(bào)警裝置組成。副臺(tái)控制板也選用二片單片微處理器，其中一片負(fù)責(zé)表示燈控制，按鍵監(jiān)測(cè)，時(shí)鐘顯示及指令顯示，另一片處理器根據(jù)銨鍵的鍵入命令負(fù)責(zé)指令信息的識(shí)別、處理或儲(chǔ)存，指令儲(chǔ)存功能是為教學(xué)時(shí)能及時(shí)再現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的一個(gè)或多個(gè)故障或恢復(fù)狀態(tài)或行車狀態(tài)的改變而設(shè)置的，即簡(jiǎn)化各種指令的輸入操作，提高指令的輸入速度。副臺(tái)控制板隨時(shí)接收主臺(tái)控制板傳來(lái)的復(fù)示信息，再控制推動(dòng)板推動(dòng)發(fā)光管矩陣復(fù)示主臺(tái)臺(tái)面信息。副臺(tái)控制板還接收按鍵板及半自動(dòng)按鈕輸入的信息，通過(guò)時(shí)間及指令顯示推動(dòng)板推動(dòng)數(shù)碼管顯示輸入命令或?qū)崟r(shí)時(shí)鐘，判斷輸入命令正確與否，如錯(cuò)誤即輸出報(bào)警信號(hào)，通過(guò)喇叭鳴響和數(shù)碼管亂顯示提示操作人員，如正確則向主臺(tái)傳送，主臺(tái)通過(guò)控制板的模擬運(yùn)行，再將模擬結(jié)果顯示在主臺(tái)臺(tái)面上。
主、副間采用串行通信。
主、副臺(tái)間可利用模擬通信設(shè)備進(jìn)行通話，副臺(tái)可設(shè)置和清除通信故障。
模擬通信設(shè)備包括改造的八門總機(jī)、具有呼叫和通話功能的有線模擬電臺(tái)，模擬無(wú)線列調(diào)，能通過(guò)模擬通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)列車調(diào)度員、供電調(diào)度員、鄰站值班員、清掃員、調(diào)車區(qū)長(zhǎng)、道口員、司機(jī)等與主臺(tái)值班員通話的功能。
圖一為主、副臺(tái)硬件結(jié)構(gòu)框圖圖二為主臺(tái)控制板電原理框圖圖三為副臺(tái)控制板電原理框圖圖四為行推動(dòng)電路圖五為列推動(dòng)電路圖六為電鈴及通信故障推動(dòng)電路圖七為站場(chǎng)平面圖
以下結(jié)合附圖
具體說(shuō)明。
在圖一中主臺(tái)臺(tái)面選用鐵道部定型產(chǎn)品，為單元拼湊式結(jié)構(gòu)，根據(jù)所選擇的站場(chǎng)平面拼成，如圖七所示的站場(chǎng)平面，盡量多地選擇了一些有代表性的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如交叉渡線，八字道岔及中間出岔，差置、并置信號(hào)機(jī)，侵限絕緣等，即為一個(gè)三個(gè)方向的典型站場(chǎng)。主臺(tái)臺(tái)面還包括區(qū)段解鎖盤(pán)、半自動(dòng)閉塞、出站改條件、取消發(fā)碼等，盤(pán)面光帶表示燈光源采用發(fā)光二極管，因光節(jié)要求有二種顏色顯示(黃、紅)故選用雙色發(fā)光二極管。
由于臺(tái)面按鈕及表示燈數(shù)量很大，采用矩陣動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和推動(dòng)，以減少控制線，副臺(tái)的按鍵和半自動(dòng)按鈕也由矩陣動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，表示燈和復(fù)示燈也由矩陣推動(dòng)。
圖二為主臺(tái)控制板電原理圖。主臺(tái)控制板由二片微處理器8751和8032，總線驅(qū)動(dòng)器244、245，鎖存器373、374，譯碼器138、139，存貯器2114、62256、27512，輸出隔離光耦521-4、117等組成。
8751的P0口經(jīng)373鎖存，配以P1口的兩根口線形成2114的10位地址線，2114的數(shù)據(jù)總線直接接至P0口，譯碼器139配合P1的一根口線及RD信號(hào)線形成并行通信鎖存器374與2114的讀信號(hào)，8751的WR信號(hào)與8032P1口的一根口線，共同形成2114的寫(xiě)信號(hào)。譯碼器138配合P1口的4根口線及WR信號(hào)形成輸出鎖存器374的鎖存信號(hào)，P0口經(jīng)244驅(qū)動(dòng)作為其數(shù)據(jù)總線，其中6片374輸出16×32的矩陣推動(dòng)信號(hào)，一片374配合權(quán)電阻、117光耦完成電流表模擬電流的數(shù)模轉(zhuǎn)換，一片374用作并行通信的輸出鎖存，按鈕列輸入信號(hào)經(jīng)521-4隔離由8751的P2口讀入。8032的P0口經(jīng)373鎖存，以及P2口經(jīng)244驅(qū)動(dòng)形成存貯器的16位地址總線，4片27512程序存貯器的數(shù)據(jù)總線直接接至P0口，P0口經(jīng)245驅(qū)動(dòng)形成數(shù)據(jù)存貯器52256及鎖存器374的數(shù)據(jù)總線。8032的T0、T1口線、PSEN信號(hào)線經(jīng)139譯碼形成27512的片選信號(hào)，P1口的兩根口線配合WR、RD信號(hào)給139譯碼形成374及62256的片選信號(hào)，其中一片62255的寫(xiě)入受控于8751P1口的一根口線，兩片374形成電鈴及通信故障的16條推動(dòng)控制線。
8751與8032經(jīng)2片374鎖存器構(gòu)成帶鎖存的8位并行通信通路。
8751與8032的串行口經(jīng)三極管推動(dòng)521-4隔離完成與副臺(tái)控制板的兩片8751的串行通信。
圖三為副臺(tái)控制板的電原理圖。副臺(tái)控制板由2片8751微處理器(以下稱IC1、IC2)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片5832、鎖存器374、總線驅(qū)動(dòng)器244、譯碼器138、LS32及光耦521-4等組成。
IC1的P1口的三根口線經(jīng)138譯碼輸出指令顯示及銨鍵的8根行線，P0口作數(shù)據(jù)總線，經(jīng)374鎖存輸出指令顯示的條列線，按鍵的條列線經(jīng)521-4隔離，244驅(qū)動(dòng)經(jīng)P0口讀入，經(jīng)2片374完成與IC2的并行通信通路。P1口的兩根口線及WR、RD信號(hào)線經(jīng)LS32譯碼形成3片377和244的片選信號(hào)，P2口和P1口的一根口線與實(shí)時(shí)時(shí)鐘片5832聯(lián)接，完成實(shí)時(shí)時(shí)鐘的寫(xiě)入和讀出。IC2的P0口作數(shù)據(jù)總線，經(jīng)3片374鎖存輸出，形成副臺(tái)站場(chǎng)燈的16條行線和8條列線的推動(dòng)信號(hào)，同時(shí)P0口經(jīng)2片374形成與IC1的并行通信通路，P1口的根口線與WR信號(hào)經(jīng)LS32譯碼形成片374的鎖存信號(hào)，RD信號(hào)作為通信用374的讀入信號(hào)，3根P1口線和P2口線經(jīng)三極管推動(dòng)、521-4隔離輸出副臺(tái)燈的10條列線和一根報(bào)警線。
圖四為行推動(dòng)電路，圖五為列推動(dòng)電路。主臺(tái)推動(dòng)板由由16套行推動(dòng)電路、32套列推動(dòng)電路組成，行線既用于推動(dòng)發(fā)光管矩陣，又用于推動(dòng)按鈕矩陣，列線只用于推動(dòng)發(fā)光管矩陣，主列與副列相對(duì)應(yīng)線同時(shí)動(dòng)作，推動(dòng)同一節(jié)光帶內(nèi)的兩個(gè)發(fā)光管同時(shí)點(diǎn)亮，采用動(dòng)態(tài)推動(dòng)方式。因發(fā)光管行推動(dòng)電流大，選用大功率管BD649。
圖六為電鈴及通信故障推動(dòng)板電路，由8套電鈴?fù)苿?dòng)電路，2套計(jì)數(shù)器或繼電器推動(dòng)電路，2套通信電源表示燈推動(dòng)電路組成其中電鈴?fù)苿?dòng)電路負(fù)責(zé)列車接近、擠岔，主、副電源切換，熔絲報(bào)警、區(qū)間報(bào)警、半自動(dòng)的電鈴(DL)鳴響、計(jì)數(shù)器或繼電器推動(dòng)電路負(fù)責(zé)推動(dòng)關(guān)自動(dòng)計(jì)數(shù)器(JSQ)的計(jì)數(shù)和通信電源繼電器(J)的動(dòng)作，通信電源表示燈推動(dòng)電路負(fù)責(zé)推動(dòng)通信電源主、副表示燈(DYD)的工作。
副臺(tái)推動(dòng)板由16套行推動(dòng)電路(無(wú)A行線)、18套列推動(dòng)電路(無(wú)副列線)組成，行、列線都是用于推動(dòng)發(fā)光管矩陣的，均為動(dòng)態(tài)推動(dòng)。
時(shí)間及指令顯示推動(dòng)板由8套行推動(dòng)電路(BD649改為2SD965)、8套列推動(dòng)電路(無(wú)副列線)和8只數(shù)碼組成，用于完成指令顯示和時(shí)間顯示。
由于主臺(tái)外形，盤(pán)面光帶及表示燈顯示、按鈕等均與實(shí)際設(shè)備相同，為值班員培訓(xùn)提供了完善的學(xué)習(xí)設(shè)備，使學(xué)員在受訓(xùn)時(shí)身臨其境，培訓(xùn)后能完全適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)，提高在正常和非正常情況下指揮行車的能力，對(duì)通信、信號(hào)設(shè)備和故障態(tài)的全電路仿真使電務(wù)人員可根據(jù)控制臺(tái)的現(xiàn)象顯示與故障的對(duì)應(yīng)關(guān)系，分析電路的動(dòng)作邏輯，或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的事故現(xiàn)象，反過(guò)來(lái)按電路邏輯判斷、分析試驗(yàn)事故產(chǎn)生的原因，提高故障處理技能。
副臺(tái)可復(fù)示主臺(tái)顯示，也可靈活控制主臺(tái)設(shè)置和恢復(fù)故障，設(shè)置列車及長(zhǎng)度，控制運(yùn)行速度和儲(chǔ)存指令，以及在辦理非正常行車時(shí)對(duì)搖動(dòng)道岔后的道岔實(shí)際位置表示及尖軌加鎖等進(jìn)行監(jiān)視，副臺(tái)對(duì)主臺(tái)的操作能起到檢查和監(jiān)督的作用，因而也是培訓(xùn)學(xué)員不可缺少的設(shè)備。
權(quán)利要求1.一種教學(xué)用仿真行車裝置，其特征是它由主臺(tái)、副臺(tái)以及通信設(shè)備組成，主臺(tái)包括臺(tái)面、控制板以及控制板控制下的按鈕矩陣、發(fā)光管矩陣、推動(dòng)板、電鈴及通信故障推動(dòng)板及開(kāi)關(guān)電源；副臺(tái)包括臺(tái)面、復(fù)示主臺(tái)臺(tái)面顯示的發(fā)光管矩陣、半自動(dòng)按鈕、數(shù)碼管、按鍵板、推動(dòng)板、時(shí)間及指令顯示推動(dòng)板、控制板、開(kāi)關(guān)電源及報(bào)警裝置；通信設(shè)備包括改造的8門總機(jī)，具有呼叫和通話功能的模擬電臺(tái)；主臺(tái)和副臺(tái)采及串行通信，之間由電纜連接，可分室安裝，也可同室安裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿真行車裝置，其特征在于主臺(tái)的控制板由二片微處理器、總線驅(qū)動(dòng)器、鎖存器、譯碼器、存貯器及輸出隔離光耦組成，副臺(tái)的控制板由二片微處理器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、鎖存器、總線驅(qū)動(dòng)器、譯碼器及隔離光耦組成。
專利摘要本實(shí)用新型屬培訓(xùn)鐵路車站值班員用行車教學(xué)設(shè)備，它包括主臺(tái)、副臺(tái)和模擬通信設(shè)備，主臺(tái)為學(xué)員用操作臺(tái)，外形結(jié)構(gòu)同車站控制臺(tái)完全相同，臺(tái)面各部件由控制電路和推動(dòng)電路控制和推動(dòng)其顯示和動(dòng)作，副臺(tái)為教師用工作臺(tái)，有指令輸入按鍵和復(fù)示主臺(tái)顯示的臺(tái)面，能監(jiān)督和控制主臺(tái)的操作，主、副臺(tái)間通過(guò)電纜傳遞信息，也可通過(guò)模擬通信設(shè)備通話，模擬通信設(shè)備為具有呼叫和通話功能的模擬電臺(tái)。本裝置解決了只采用理論教學(xué)脫離實(shí)際的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G09B9/04GK2246833SQ9522243
公開(kāi)日1997年2月5日 申請(qǐng)日期1995年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月28日
發(fā)明者王鋼, 張春林, 孫國(guó)長(zhǎng) 申請(qǐng)人:天津鐵路分局豐潤(rùn)電務(wù)段