基于STC12C的鐵路信號半自動(dòng)閉塞光纜傳輸器設計

半自動(dòng)閉塞鐵路線(xiàn)在我國大量存在，而用于兩個(gè)車(chē)站之間接一發(fā)列車(chē)的閉塞信息有正負脈沖2種信息來(lái)完成，傳輸閉塞信息的傳輸介質(zhì)為架空明線(xiàn)或光纜。由于明線(xiàn)或者電纜故障而導致鐵路運輸中斷的現象時(shí)有發(fā)生，并且一旦明線(xiàn)或者電纜故障后恢復起來(lái)較為復雜，通常情況下，恢復的時(shí)間在6～10 h左右，這也大大降低了區間半自動(dòng)閉塞的單線(xiàn)鐵路的運輸能力。并且隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步及新科技的廣泛應用，光纜的應用越來(lái)越普遍，大多數鐵路車(chē)站之間的傳輸通道已經(jīng)實(shí)現了光纖傳輸。

信號半自動(dòng)閉塞光纜傳輸器用于64D單線(xiàn)半自動(dòng)閉塞的區間信號傳輸，其作用是代替原有的電纜或者明線(xiàn)傳輸，將原有的模擬信號轉變?yōu)閿底中盘栠M(jìn)行傳輸，可以實(shí)現傳輸通道的冗余備份，對傳輸通道進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，如果主通道發(fā)生故障，切換至備用通道，并且可發(fā)出報警，亦可將設備的工作狀態(tài)上傳給微機監測等上位工作站。

1 系統功能要求及結構

由于兩個(gè)車(chē)站之間的距離不同，發(fā)送電壓也不同，其電壓范圍從40～120 V不等，個(gè)別車(chē)站可能更高。OCGB信號半自動(dòng)閉塞光纜傳輸器的主要功能就是將發(fā)送端(甲站)的電壓采集后，轉換為相應的數字信號通過(guò)光纜通道傳輸至接收端(乙站)，并復原為電壓信號。根據功能要求及安全性要求，光纜傳輸器主要由以下幾個(gè)功能模塊構成：輸入輸出接口單元、電源單元、控制單元、通信單元。基于鐵路信號的安全性和可靠性方面的考慮，系統需要完成以下幾個(gè)方面的特殊功能：

1)控制模塊和通信模塊均采用“1+1”的備用模式，且控制單元與通信單元之間采用交叉備用的方式進(jìn)行配置；

2)控制單元采用雙CPU進(jìn)行信號采集；

3)傳輸通道需冗余備份；

4)輸出采用安全與門(mén)電路，符合故障導向安全原則；

5)可將本機的工作狀態(tài)及報警信息上傳給上位機進(jìn)行顯示。

根據以上功能，系統組成框圖如圖1所示。


2 系統硬件設計

在系統的硬件設計中，電源部分采用AC/DC模塊電源完成單片機及逆變電路所需的DC12V、DC5V電源及通訊所需的DC5V隔離電源。通信單元采用北京公司生產(chǎn)的雙RS232串口轉E1通道的通信模塊，但是2路RS232通道為切換式工作。在控制單元中，考慮到要用到雙串口實(shí)現2路傳輸通道的冗余備份和逆變輸出驅動(dòng)電源，因此選用STC12C5A60S2單片機作為主控單元的控制芯片

2．1 STCl2C5A60S2/AD/PWM系列單片機簡(jiǎn)介

STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統8051，但速度快8～12倍。內部集成MAX810專(zhuān)用復位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉換(250 k/s)，針對電機控制，強干擾場(chǎng)合。