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智慧教育裝備

文章摘要:智慧教育的目标:建設一個面向城市軌道交通信号專業學生用于信号系統工作原理、有關設備操作使用和檢修維護、故障排查、設計實驗等信号控制綜合教學實訓平台。

1、信号道岔實訓系統

信号道岔實訓系統由1架三顯信号機、1套轉轍機、1套實訓櫃及1台教員機組成。外形如下圖所示。轉轍機可選ZD6S700KZYJ7ZYJ4等主流制式。



1-1 信号道岔實訓系統設備圖


該系統除了提供道岔轉轍機、信号機、道岔轉轍機控制組合電路、信号機點燈組合電路、安裝調試、日常維護、日常檢修等常規功能之外,還提供電路故障設置和排查,同時充分利用櫃内的LCD觸控屏運行電路實時分析軟件,能夠直觀地顯示電路工作狀态和實時參數,切換實訓模式和PPT課件講解模式,具有新穎的教學實訓功能。

1-2 信号道岔實訓系統操作界面



225Hz相敏軌道電路實訓系統

25Hz相敏軌道電路實訓系統由225Hz相敏軌道電路、實訓櫃和鋼軌模型等組成,能夠提供鐵路25Hz相敏軌道電路的系統組成、參數調試、日常維護、檢修等教學和實訓功能。 實訓櫃高37U,寬1200mm,深度600mm。内部設有相敏軌道電路室内設備、觸控LCD、智能采集機、軌道測試盤、防雷接線組合等。室外設備包括1段鋼軌和軌旁的XB箱,包括送電變壓器、限流變阻器、受端變壓器等,便于打開箱蓋進行現場教學。

系統工作方式靈活,既能獨立進行25Hz相敏軌道電路的教學實驗實訓,而無需專用的鐵路信号電源屏、計算機聯鎖等配合;也能和計算機聯鎖系統、軌道交通綜合仿真系統等接口,作為2個真實的軌道電路區段,構建半實物系統進行實驗實訓。


2-1 25Hz相敏軌道電路實訓系統設備圖


能夠動态顯示軌道電路的電路圖和相關參數、實時狀态,精确分析受電電壓、相差、頻率、軌面電流等參數,全面直觀地反應軌道電路工作原理,指導軌道電路的參數調整實訓。



3ZPW-2000A軌道電路實訓系統

ZPW2000A軌道電路實訓系統由ZPW-2000A無絕緣移頻軌道電路、實訓櫃、鋼軌、智能采集機和電子白闆等組成,能夠提供ZPW-2000A無絕緣移頻軌道電路的系統組成、參數調試、日常維護、檢修等教學和實訓功能。

實訓櫃采用工程化的ZPW-2000A機櫃,内部裝有電源、液壓斷路器、發送器、接收器、模拟電纜、衰耗盤、智能采集機、端子排等。室外設備如調諧匹配單元、鋼軌模型等就地安放。在實訓櫃旁邊安裝1台多功能電子白闆,用于顯示ZPW2000A的工作狀态和實時參數,如載波上邊頻、下邊頻、低頻調制頻率、通過信号機顯示編碼、接收信号幅度等,也能随時切換實訓模式和PPT授課模式,便于靈活組織教學活動。

3-1 ZPW-2000A實訓系統設備圖




3-2 ZPW-2000A實訓軟件界面


4、應答器實訓系統

城市軌道交通應答器實訓系統采用城市軌道交通常見的站場結構,遵循信号系統的應答器設置規範,在相應位置配備若幹無源信标和有源信标。系統包含1台模拟列車,可以在股道上來回走行。模拟列車上安裝了車載應答器查詢器、計算機、觸控屏等設備,能夠顯示讀取的報文、車載-信标之間的數據傳輸底層過程等,展示形象生動。通過模拟列車、信标和環境仿真機等的聯動,能夠實現城市軌道交通應答器系統教學關鍵點的認知、實訓和故障排查等。


                                                                             

                                                 應答器查詢器                                    有源應答器                                        無源應答器



4-1 應答器實訓系統結構圖


5、計軸實訓系統

計軸實訓系統由室内的計軸機櫃、室外的計軸點組成。計軸機櫃與6個室外計軸點的電子單元連接。室外計軸點由電子單元和計軸磁頭組成,按照下圖所示的站場圖(同計算機聯鎖系統的站場圖)布置6組計軸磁頭,分别為A1A3A5A7A2A4

系統提供計軸機櫃室内和室外有關設備的操作使用、日常維護、設備故障排查、設備安裝及系統調試等教學實訓功能。

5-1 計軸實訓系統設備圖


5-2 計軸實訓軟件


   計軸機櫃尺寸為高37U,寬600mm,深度600mm。安裝的設備包括:電源、工控機、液晶顯示器、計軸處理器單元、計軸電子單元、接口單元、防雷模塊、接線端子模塊等。



650Hz城軌相敏軌道電路實訓系統

50Hz城軌相敏軌道電路實訓系統由250Hz相敏軌道電路、實訓櫃和鋼軌模型等組成,能夠提供城市軌道交通常用的單軌條50Hz相敏軌道電路的系統組成、參數調試、日常維護、檢修等教學和實訓功能。實訓櫃尺寸:高37U,寬1200mm,深度600mm。内部設有防雷器、二元繼電器、專用相敏電源、工控機、顯示器、智能采集機、端子排等。

50Hz城軌相敏軌道電路設備包括送電變壓器、限流變阻器、受端中繼變壓器等,安裝在軌旁變壓器箱内。室内設備包括50Hz電源、二元繼電器等。上述設備安裝短鋼軌軌旁,并通過底座固定在台架上,便于教學。


6-1 50Hz相敏軌道電路實訓系統設備圖


6.2故障模拟功能

本系統支持實際設備故障直接設置,用于排查故障訓練。系統配備了若幹帶有特定故障的器材,用于分别産生不同的故障。故障模拟内容包括:

1.   送電變壓器開路

2.   受電變壓器開路

3.   變阻器開路

4.   二元繼電器線包斷線

5.   絕緣節破損(配備2套軌道電路時)

6.   軌道、局部電源相角差異超限

7、計算機聯鎖實訓系統

7.1系統概述

系統組成包括1台聯鎖櫃、若幹台接口櫃、1台運行環境仿真櫃、1台操作工作站、1台教員機等。采用國内主流的2×22聯鎖架構,能夠驅動2台轉轍機+5架信号機,提供車站計算機聯鎖系統的操作使用、檢修維護以及故障排查等實訓功能。


7-1 計算機聯鎖實訓系統設備圖


計算機聯鎖系統具有3種運行模式:

1.   獨立實訓模式:教員機需要啟動專用的運行環境仿真軟件,模拟車站作業過程,模拟列車走行過程,提供給聯鎖系統室外設備的狀态反饋。

2.   信号道岔實訓系統聯動模式:計算機聯鎖系統和信号道岔實訓系統接口,驅動信号道岔實訓櫃中的繼電器組合,點亮信号機相關燈位,驅動轉轍機轉換,并采集轉轍機的DBJFBJ狀态,采集信号機燈絲狀态。

3.   沙盤聯動模式:沙盤聯動模式下,計算機聯鎖系統輸出經過轉接裝置連接到沙盤電控單元,由其驅動沙盤微型信号機、微型轉轍機等執行相應動作,并采集模型轉轍機的位置信息等。

計算機聯鎖所需的電源,由專門的信号電源屏提供。

7.2 實訓功能

1.   車站計算機聯鎖系統結構認知實訓

2.   車站計算機聯鎖系統工作原理認知實訓

3.   車站計算機聯鎖系統操作實訓

4.   排進路

5.   取消進路

6.   正常解鎖進路

7.   延時解鎖進路

8.   中途折返解鎖

9.   區段故障解鎖

10.  引導接車

11.  引導總鎖

12.  道岔單操

13.  道岔單鎖

14.  與正線接發車聯鎖

15.  聯鎖故障處置實訓

16.  軌道區段故障

17.  信号燈絲斷絲

18.  道岔失表

19.  漏解鎖

20.  車站計算機聯鎖系統日常維護實訓

21.  車站計算機聯鎖系統設備故障檢修實訓

22.  電源故障

23.  輸入闆故障(斷電、死機、通信中斷、邏輯出錯)

24.  輸出闆故障(斷電、死機、通信中斷、邏輯出錯)

25.  通信闆故障

26.  聯鎖主機故障(死機、通信中斷、邏輯出錯)


8、安全繼電器實驗台

信号安全繼電器實驗台可以用于《鐵路信号基礎設備》課程實驗,以加強繼電器的原理認知和應用電路及開放式的繼電器綜合實驗。實驗台采用“⊥”外形結構,底座水平放置,内置繼電器動作電源和負載電源、控制電路、測量電路等;安裝3AX型繼電器插座闆,可以同時插入常用信号繼電器JWXC-1700JPXC-1000JZXC-H181台。實驗台内部結構如下圖所示。做實驗的時候,需要一台計算機運行配套的繼電器實驗軟件,充分利用計算機的強大運算和繪圖能力,将測量電路采集的繼電器各種參數實時上傳,繪制出繼電器吸起值、工作值、釋放值、繼電特性、接點電阻等各種參數和曲線。實驗台配備了1隻電壓/電流調節旋鈕,用于改變繼電器線圈的控制量,計算機實驗軟件能夠同步顯示接點電阻-線圈控制電壓/電流的對應變化關系,加深吸起值、工作值等關鍵參數的理解。實驗台還通過測量電路高速采樣繼電器接點狀态,能夠清晰地反映動作過程中接點的跳動波形,加深了學生對繼電器實際工作過程複雜性的認識,并提供消除接點顫抖的方案。實驗台實驗還可以顯示繼電器的緩放特性使得學生能夠深入學習繼電器緩動特性的電路設計。實驗台将繼電器的接點大部分引出,用學生自行設計脈動偶等綜合實驗電路,能夠顯著增強實驗趣味性和吸引力。


8-1 系統結構圖


實驗台體積小巧,底座尺寸350×240mm,高度350mm,能夠很方便地放在各種類型的實驗桌面上進行實驗。不用的時候,可以方便地收納到儀器櫃中,提高了實驗室空間的利用率。

實驗台直接使用AC220V供電,無需外部直流穩壓電源。實驗台通過Ethernet網口連接實驗桌上的計算機,也可以使用學生自備的筆記本電腦,既可以在學校實驗室内完成實驗,也可以讓學生将實驗台帶回宿舍繼續探索,擴展了實驗教學模式,同時還能彌補課堂實驗學時的不足,達到較好的教學效果。實驗教學軟件運行在WINDOWS平台下,具有良好的兼容性。

實驗台具有良好的擴展能力,計算機軟件顯示的各種曲線、圖表均可同步透射到多媒體大屏幕,在演示實驗時具有極佳的效果。




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