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智慧教育装备

文章摘要:智慧教育的目标:建设一个面向城市轨道交通信号专业学生用于信号系统工作原理、有关设备操作使用和检修维护、故障排查、设计实验等信号控制综合教学实训平台。

1、信号道岔实训系统

信号道岔实训系统由1架三显信号机、1套转辙机、1套实训柜及1台教员机组成。外形如下图所示。转辙机可选ZD6S700KZYJ7ZYJ4等主流制式。



1-1 信号道岔实训系统设备图


该系统除了提供道岔转辙机、信号机、道岔转辙机控制组合电路、信号机点灯组合电路、安装调试、日常维护、日常检修等常规功能之外,还提供电路故障设置和排查,同时充分利用柜内的LCD触控屏运行电路实时分析软件,能够直观地显示电路工作状态和实时参数,切换实训模式和PPT课件讲解模式,具有新颖的教学实训功能。

1-2 信号道岔实训系统操作界面



225Hz相敏轨道电路实训系统

25Hz相敏轨道电路实训系统由225Hz相敏轨道电路、实训柜和钢轨模型等组成,能够提供铁路25Hz相敏轨道电路的系统组成、参数调试、日常维护、检修等教学和实训功能。 实训柜高37U,宽1200mm,深度600mm。内部设有相敏轨道电路室内设备、触控LCD、智能采集机、轨道测试盘、防雷接线组合等。室外设备包括1段钢轨和轨旁的XB箱,包括送电变压器、限流变阻器、受端变压器等,便于打开箱盖进行现场教学。

系统工作方式灵活,既能独立进行25Hz相敏轨道电路的教学实验实训,而无需专用的铁路信号电源屏、计算机联锁等配合;也能和计算机联锁系统、轨道交通综合仿真系统等接口,作为2个真实的轨道电路区段,构建半实物系统进行实验实训。


2-1 25Hz相敏轨道电路实训系统设备图


能够动态显示轨道电路的电路图和相关参数、实时状态,精确分析受电电压、相差、频率、轨面电流等参数,全面直观地反应轨道电路工作原理,指导轨道电路的参数调整实训。



3ZPW-2000A轨道电路实训系统

ZPW2000A轨道电路实训系统由ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路、实训柜、钢轨、智能采集机和电子白板等组成,能够提供ZPW-2000A无绝缘移频轨道电路的系统组成、参数调试、日常维护、检修等教学和实训功能。

实训柜采用工程化的ZPW-2000A机柜,内部装有电源、液压断路器、发送器、接收器、模拟电缆、衰耗盘、智能采集机、端子排等。室外设备如调谐匹配单元、钢轨模型等就地安放。在实训柜旁边安装1台多功能电子白板,用于显示ZPW2000A的工作状态和实时参数,如载波上边频、下边频、低频调制频率、通过信号机显示编码、接收信号幅度等,也能随时切换实训模式和PPT授课模式,便于灵活组织教学活动。

3-1 ZPW-2000A实训系统设备图




3-2 ZPW-2000A实训软件界面


4、应答器实训系统

城市轨道交通应答器实训系统采用城市轨道交通常见的站场结构,遵循信号系统的应答器设置规范,在相应位置配备若干无源信标和有源信标。系统包含1台模拟列车,可以在股道上来回走行。模拟列车上安装了车载应答器查询器、计算机、触控屏等设备,能够显示读取的报文、车载-信标之间的数据传输底层过程等,展示形象生动。通过模拟列车、信标和环境仿真机等的联动,能够实现城市轨道交通应答器系统教学关键点的认知、实训和故障排查等。


                                                                             

                                                 应答器查询器                                    有源应答器                                        无源应答器



4-1 加拿大28凤凰预测应答器实训系统结构图


5、计轴实训系统

计轴实训系统由室内的计轴机柜、室外的计轴点组成。计轴机柜与6个室外计轴点的电子单元连接。室外计轴点由电子单元和计轴磁头组成,按照下图所示的站场图(同计算机联锁系统的站场图)布置6组计轴磁头,分别为A1A3A5A7A2A4

系统提供计轴机柜室内和室外有关设备的操作使用、日常维护、设备故障排查、设备安装及系统调试等教学实训功能。

5-1 计轴实训系统设备图


5-2 计轴实训软件


   计轴机柜尺寸为高37U,宽600mm,深度600mm。安装的设备包括:电源、工控机、液晶显示器、计轴处理器单元、计轴电子单元、接口单元、防雷模块、接线端子模块等。



650Hz城轨相敏轨道电路实训系统

50Hz城轨相敏轨道电路实训系统由250Hz相敏轨道电路、实训柜和钢轨模型等组成,能够提供城市轨道交通常用的单轨条50Hz相敏轨道电路的系统组成、参数调试、日常维护、检修等教学和实训功能。实训柜尺寸:高37U,宽1200mm,深度600mm。内部设有防雷器、二元继电器、专用相敏电源、工控机、显示器、智能采集机、端子排等。

50Hz城轨相敏轨道电路设备包括送电变压器、限流变阻器、受端中继变压器等,安装在轨旁变压器箱内。室内设备包括50Hz电源、二元继电器等。上述设备安装短钢轨轨旁,并通过底座固定在台架上,便于教学。


6-1 50Hz相敏轨道电路实训系统设备图


6.2故障模拟功能

本系统支持实际设备故障直接设置,用于排查故障训练。系统配备了若干带有特定故障的器材,用于分别产生不同的故障。故障模拟内容包括:

1.   送电变压器开路

2.   受电变压器开路

3.   变阻器开路

4.   二元继电器线包断线

5.   绝缘节破损(配备2套轨道电路时)

6.   轨道、局部电源相角差异超限

7、计算机联锁实训系统

7.1系统概述

系统组成包括1台联锁柜、若干台接口柜、1台运行环境仿真柜、1台操作工作站、1台教员机等。采用国内主流的2×22联锁架构,能够驱动2台转辙机+5架信号机,提供车站计算机联锁系统的操作使用、检修维护以及故障排查等实训功能。


7-1 计算机联锁实训系统设备图


计算机联锁系统具有3种运行模式:

1.   独立实训模式:教员机需要启动专用的运行环境仿真软件,模拟车站作业过程,模拟列车走行过程,提供给联锁系统室外设备的状态反馈。

2.   信号道岔实训系统联动模式:计算机联锁系统和信号道岔实训系统接口,驱动信号道岔实训柜中的继电器组合,点亮信号机相关灯位,驱动转辙机转换,并采集转辙机的DBJFBJ状态,采集信号机灯丝状态。

3.   沙盘联动模式:沙盘联动模式下,计算机联锁系统输出经过转接装置连接到沙盘电控单元,由其驱动沙盘微型信号机、微型转辙机等执行相应动作,并采集模型转辙机的位置信息等。

计算机联锁所需的电源,由专门的信号电源屏提供。

7.2 实训功能

1.   车站计算机联锁系统结构认知实训

2.   车站计算机联锁系统工作原理认知实训

3.   车站计算机联锁系统操作实训

4.   排进路

5.   取消进路

6.   正常解锁进路

7.   延时解锁进路

8.   中途折返解锁

9.   区段故障解锁

10.  引导接车

11.  引导总锁

12.  道岔单操

13.  道岔单锁

14.  与正线接发车联锁

15.  联锁故障处置实训

16.  轨道区段故障

17.  信号灯丝断丝

18.  道岔失表

19.  漏解锁

20.  车站计算机联锁系统日常维护实训

21.  车站计算机联锁系统设备故障检修实训

22.  电源故障

23.  输入板故障(断电、死机、通信中断、逻辑出错)

24.  输出板故障(断电、死机、通信中断、逻辑出错)

25.  通信板故障

26.  联锁主机故障(死机、通信中断、逻辑出错)


8、安全继电器实验台

信号安全继电器实验台可以用于《铁路信号基础设备》课程实验,以加强继电器的原理认知和应用电路及开放式的继电器综合实验。实验台采用“⊥”外形结构,底座水平放置,内置继电器动作电源和负载电源、控制电路、测量电路等;安装3AX型继电器插座板,可以同时插入常用信号继电器JWXC-1700JPXC-1000JZXC-H181台。实验台内部结构如下图所示。做实验的时候,需要一台计算机运行配套的继电器实验软件,充分利用计算机的强大运算和绘图能力,将测量电路采集的继电器各种参数实时上传,绘制出继电器吸起值、工作值、释放值、继电特性、接点电阻等各种参数和曲线。实验台配备了1只电压/电流调节旋钮,用于改变继电器线圈的控制量,计算机实验软件能够同步显示接点电阻-线圈控制电压/电流的对应变化关系,加深吸起值、工作值等关键参数的理解。实验台还通过测量电路高速采样继电器接点状态,能够清晰地反映动作过程中接点的跳动波形,加深了学生对继电器实际工作过程复杂性的认识,并提供消除接点颤抖的方案。实验台实验还可以显示继电器的缓放特性使得学生能够深入学习继电器缓动特性的电路设计。实验台将继电器的接点大部分引出,用学生自行设计脉动偶等综合实验电路,能够显着增强实验趣味性和吸引力。


8-1 系统结构图


实验台体积小巧,底座尺寸350×240mm,高度350mm,能够很方便地放在各种类型的实验桌面上进行实验。不用的时候,可以方便地收纳到仪器柜中,提高了实验室空间的利用率。

实验台直接使用AC220V供电,无需外部直流稳压电源。实验台通过Ethernet网口连接实验桌上的计算机,也可以使用学生自备的笔记本电脑,既可以在学校实验室内完成实验,也可以让学生将实验台带回宿舍继续探索,扩展了实验教学模式,同时还能弥补课堂实验学时的不足,达到较好的教学效果。实验教学软件运行在WINDOWS平台下,具有良好的兼容性。

实验台具有良好的扩展能力,计算机软件显示的各种曲线、图表均可同步透射到多媒体大屏幕,在演示实验时具有极佳的效果。




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