一种电子式五线制道岔控制装置

摘要

本发明涉及一种电子式五线制道岔控制装置。动作电路串连分级控制，本发明由安全继电器两级同时控制生效，做为模块有效输出的条件，安全继电器动作由2个CPU分别控制，两个CPU同时有效输出做为继电器吸起的条件，继电器驱动电压由一个总控制继电器接通与断开。在没有输出时，旁路继电器驱动电路，降低了误动作和驱动电路击穿导致继电器吸合输出的可能性；转辙机的定操和反操分别由两只继电器串联双断控制，降低了继电器由于粘连输出的可能性，对转辙机的状态进行采集，并将信息通过双CAN‑BUS总线发送到连锁主机。

说明书

技术领域

本发明涉及一种岔控制装置，属于轨道交通技术领域，具体是涉及一种电子式五线制道岔控制装置。

背景技术

铁路列车得以高效、安全的运行，是通过多种因素的集合，包括车上、轨旁、站内及控制中心的设备，通过计算机和网络等技术、人工控制和机械手段综合应用得以实现。为适应列车的高速运行，车站室内控制普遍采用了计算机联锁系统，但在控制转辙机和别的一些室外设备时，仍采用安全型继电器电路。

道岔控制模块做为一个电子控制模块，可以与各种制式的微机联锁和继电电气集中结合，并可以具有自我诊断和报警功能，实现小型化、模块化，为解决上述问题，提供了方法。

目前采用的五线制道岔交流转辙机控制电路的设计采用的是传统的重力安全型继电器。继电器的大量采用，一方面导致车站机械室的面积大大增加；另一方面出现故障频率高，尤其是继电器电路不能完成自身故障和状态诊断，无法做到预防性的维护。继电器的维护和维修也为使用者增加了工作量。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的上述的技术问题，提供了一种电子式五线制道岔控制装置。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种电子式五线制道岔控制装置，包括：

安全驱动模块，采用双CPU模式，每个CPU分别接收主机发送的控制命令，并比较命令的一致性，命令一致时输出控制命令，命令不一致时关闭命令；

总启动电路模块，用于控制继电器驱动电压的接通与断开，其中，在没有输出时，旁路继电器驱动电路；

表示电路模块，用于由两只继电器串联双断控制转辙机的定操和反操；

信号采集模块，用于对转辙机的状态进行采集，并将信息通过双CAN-BUS总线发送到连锁主机。

优选的，上述的一种电子式五线制道岔控制装置，还包括：故障提示模块，用于当自检发现非正常工作状态时发出报警信息。

优选的，上述的一种电子式五线制道岔控制装置，所述安全驱动模块还包括：输出驱动信号来自两个CPU，每次命令的执行，都要由两个CPU各自输出2个驱动信号，2个驱动信号由高低电平组合，行成一个逻辑编码输出，两个CPU同时有效输出作为继电器吸起的条件。

优选的，上述的一种电子式五线制道岔控制装置，所述安全驱动模块包括：光耦芯片U1，光耦芯片U2；

其中，所述光耦芯片U1包括第一光耦电路和第二光耦电路；所述第一光耦电路包括第一发光二极管和第一光电探测器，所述第一发光二极管的正极连接电源，所述发光二极管的负极通过电阻R46连接第一处理器CPUA；所述第一光电探测器的两端分别连接电源和JDC_Z；所述第二光耦电路包括第二发光二极管和第二光电探测器，所述第二发光二极管的正极通过电阻R47连接第二处理器CPUB，所述发光二极管的负极接地；所述第二光电探测器的两端分别连JDC_F和接地；

其中，所述光耦芯片U2包括第三光耦电路和第四光耦电路；所述第三光耦电路包括第三发光二极管和第三光电探测器，所述第三发光二极管的正极连接电源，所述发光三极管的负极通过电阻R51连接第一处理器CPUA；所述第三光电探测器的两端分别连接电源和JFC_Z；所述第四光耦电路包括第四发光二极管和第四光电探测器，所述第四发光二极管的正极通过电阻R53连接第二处理器CPUB，所述发光二极管的负极接地；所述第四光电探测器的两端分别连JDC_F和接地；

优选的，上述的一种电子式五线制道岔控制装置，所述总启动电路模块包括：

光耦芯片U9，其包括第五光耦电路和第六光耦电路；所述第五光耦电路包括第五发光二极管和第五光电探测器，所述第五发光二极管的正极连接电源，所述第五发光三极管的负极通过电阻R42连接第一处理器CPUA；所述第五光电探测器的两端分别连接电源和驱动芯片U10的正极输入端；所述第六光耦电路包括第六发光二极管和第产光电探测器，所述第六发光二极管的正极通过电阻R43连接第二处理器CPUB，所述第六发光二极管的负极接地；所述第六光电探测器的两端分别连驱动芯片U10的负极输入端和接地；

所述驱动芯片U10的输出端和接地端之间并联有无极性电容C24，有极性电容C23的正极，电感R130；所述驱动芯片U10的接地端通过电容C30接地。

因此，本发明具有如下优点：

(1)动作电路串连分级控制，由安全继电器两级同时控制生效，采用双CPU模式，每个CPU分别接收主机发送的控制命令，并比较命令的一致性，命令一致时输出控制命令，命令不一致时关闭命令；

(2)继电器驱动电压由一个总控制继电器接通与断开。在没有输出时，旁路继电器驱动电路，降低了误动作和驱动电路击穿导致继电器吸合输出的可能性；

(3)转辙机的定操和反操分别由两只继电器串联双断控制，降低了继电器由于粘连输出的可能性。

(4)对转辙机的状态进行采集，并将信息通过双CAN-BUS总线发送到连锁主机；

附图说明

附图1是本发明的CAN通信电路原理图；

附图2是本发明的安全输出电路原理图；

附图3是本发明的安全驱动模块电路原理图；

附图4是本发明的总启动电路模块的电路示意图；

附图5是本发明的表示电路原理示意图。

附图6是本发明的电压检测、电流/断相检测电路原理示意图。

附图7是现有技术中的五线制道岔交流转辙机控制电路示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如附图7是现有技术的五线制道岔交流转辙机控制电路的示意图。控制电路主要包括一启动继电器、二启动继电器、断相保护继电器和时间继电器等。

在计算机联锁系统中，道岔控制电路是控制道岔转换的关键一环，它不仅要按照联锁指令控制道岔转向正确的位置，还要正确的识别出道岔目前所在的位置，并且给出表示。

道岔控制模块系统主要是实现按照指令对道岔进行转换，正确识别道岔位置，并且给出表示信息。道岔控制模块做为一个电子控制模块，还应具有自我诊断和报警功能，实现小型化、模块化。

本实施例利用符合欧标的小型安全继电器搭建核心安全电路，利用电子元器件完成辅助电路，设计集成化程度较高的模块电路；核心安全电路主要参考目前电路的原理，以保证电路稳定。

本实施例的一种电子式五线制道岔控制装置，其特征在于，包括：

安全驱动模块，采用双CPU模式，每个CPU分别接收主机发送的控制命令，并比较命令的一致性，命令一致时输出控制命令，命令不一致时关闭命令；

总启动电路模块，用于控制继电器驱动电压的接通与断开，其中，在没有输出时，旁路继电器驱动电路；

表示电路模块，用于由两只继电器串联双断控制转辙机的定操和反操；

信号采集模块，用于对转辙机的状态进行采集，并将信息通过双CAN-BUS总线发送到连锁主机。

下面结合附图对各模块详细介绍。

如图1所示，为本实施例的CAN通信电路示意图。道岔装置执行联锁主机通过CAN_BUS总线发送来的道岔解锁、道岔动作、道岔状态查询等命令。对每个控制命令，道岔驱动板接收到后都会立即给出响应。为提高通信的可靠性和稳定性，采用两路CAN_BUS通信总线并行通信，在输出端口上采用浪涌保护电路。

如图2所示，为本实施例的安全输出电路示意图。

在模块设计中，电子设备主要考虑“故障-安全”逻辑。主回路控制部分是模块核心之一，控制部分的损坏，有可能导致转辙机的误动作，必须采用“故障-安全”设计，当任何元件故障时，控制模块不得影响转辙机提供动作电源。

道岔板控制主回路采用两级控制，以提高模块的安全性。两个安全继电器双断串联输出，在软件驱动的时候采用逐级启动，保证在输出短路的时候，即使发生继电器节点粘连，也不至于两个继电器节点同时粘连，这样提高电路的的可靠性。X1 X2 X4 X5 X3是道岔板的对外接口连接线。

如图3所示，为本实施例的安全驱动模块电路示意图。为了提高电路的安全性，输出驱动信号来自两个CPU，每次命令的执行，都要由两个CPU各自输出2个驱动信号，2个驱动信号由高低电平组合，行成一个逻辑编码输出，以保证系统不会错误输出，从而提高输出驱动的安全性及可靠性。

本实施例中，所述安全驱动模块包括：光耦芯片U1，光耦芯片U2；其中，所述光耦芯片U1包括第一光耦电路和第二光耦电路；所述第一光耦电路包括第一发光二极管和第一光电探测器，所述第一发光二极管的正极连接电源，所述发光二极管的负极通过电阻R46连接第一处理器CPUA；所述第一光电探测器的两端分别连接电源和JDC_Z；所述第二光耦电路包括第二发光二极管和第二光电探测器，所述第二发光二极管的正极通过电阻R47连接第二处理器CPUB，所述发光二极管的负极接地；所述第二光电探测器的两端分别连JDC_F和接地；其中，所述光耦芯片U2包括第三光耦电路和第四光耦电路；所述第三光耦电路包括第三发光二极管和第三光电探测器，所述第三发光二极管的正极连接电源，所述发光三极管的负极通过电阻R51连接第一处理器CPUA；所述第三光电探测器的两端分别连接电源和JFC_Z；所述第四光耦电路包括第四发光二极管和第四光电探测器，所述第四发光二极管的正极通过电阻R53连接第二处理器CPUB，所述发光二极管的负极接地；所述第四光电探测器的两端分别连JDC_F和接地；

如图4所示，为本实施例的总启动电路模块的电路示意图。所有继电器动作驱动信号都由一个总启动继电器进行控制，在总启动继电器没有吸起的时候，任何命令都无法导致继电器的动作。在没有接收到动作命令的时候，总启动继电器断开所有安全型继电器的驱动信号，一方面避免干扰信号导致继电器动作，另一方面将驱动电路完全断开，从而避免了驱动电路遭到破坏的可能，从而大大提高了驱动电路的安全性和可靠性。

如图5所示，为本实施例的表示电路示意图。转辙机状态表示电路采用带极性的继电器组合，由于继电器线圈相对芯片而言，抗干扰能力和抗浪涌的能力有了大幅度提高。采用两个继电器逻辑组合，大大提高了输入采集电路的可靠性和安全性。当上面的继电器JD吸起，下面的继电器JE落下时，CPUA_IN13和CPUB_IN13为低电平，CPUA_IN14和CPUB_IN14为高电平；

当继电器JD落下，继电器JE吸起时，CPUA_IN13和CPUB_IN13为高电平，CPUA_IN14和CPUB_IN14为低电平；

当继电器JD、JE同时吸起和落下时，CPUA_IN13和CPUB_IN13，CPUA_IN14和CPUB_IN14均为高电平，这样通过继电器节点的相互控制，避免了同时出现低电平的情况出现。

如图6所示，为本实施例的电压检测、电流/断相检测电路原理示意图。利用集成电路芯片、电压互感器和电流互感器，实现隔离检测转辙机交流控制电源，可以实时检测电压断相、电压错相序、电流有效值、线电压有效值、有功功率等。

在本实施例中，主回路控制部分是模块的核心之一，控制部分的损坏，有可能造成转辙机的错误动作。必须采用故障－安全设计，当任何元件故障时，控制模块不得向转辙机提供动作电源。

控制模块控制主回路采用两级控制，以提高模块的安全性。由于采用了两级控制元件，所以不会因为一个外因(比如瞬间高压)引起两级控制元件发生同一个故障(比如击穿)，从而导致控制模块错误向控制对象送电的故障。控制模块由2个CPU并行工作，各自单独运行程序，采用2取2的控制模式。

本实施例主动作电路串连分级控制，由安全继电器两级同时控制生效，做为模块有效输出的条件。安全继电器动作由2个CPU分别控制，两个CPU同时有效输出做为继电器吸起的条件。继电器驱动电压由一个总控制继电器接通与断开。在没有输出时，旁路继电器驱动电路，降低了误动作和驱动电路击穿导致继电器吸合输出的可能性；转辙机的定操和反操分别由两只继电器串联双断控制，降低了继电器由于粘连输出的可能性。对转辙机的状态进行采集，并将信息通过双CAN-BUS总线发送到联锁主机；采用双CPU模式，每个CPU分别接收主机发送的控制命令，并比较命令的一致性，命令一致时输出控制命令，命令不一致时关闭命令；

采用上述方案后，本实施例可以实现以下功能：

1.接收联锁发出的道岔转换命令：通过接入计算机联锁的控制输出接口，接收联锁发出的控制转辙机正转或反转的命令。接收命令的方式为接入联锁网络，接收计算机联锁网络传来的命令信息包。

2.按照联锁的转换命令，控制道岔转换：道岔控制模块接收到联锁的转换命令后，控制转辙机按照联锁的命令，进行正传或反转。绝对限制条件：在没有接收到联锁的转换命令时，任何情况下不得向转辙机提供转换电源。

3.实时检测转辙机位置：按照目前转辙机的表示电路，实时检测转辙机的位置表示。

4.实时连续的传送转辙机位置信息给联锁：道岔控制模块将检测到的转辙机位置信息，实时连续的传送给联锁系统。传送的方式为接入联锁网络，向计算机联锁网络传送的位置表示信息包。绝对限制条件：在没有检测到转辙机的位置表示时，任何情况下不得向联锁提供转辙机位置表示信息。

5.自检测功能:为方便维护，道岔控制模块应具有自检功能，能发现模块本身和相关接口的非正常工作状态。并能够向联锁系统提供自检信息。

6.故障提示报警:当道岔控制模块发生故障，在模块本身或联锁系统上应有报警，以提示使用、维修人员注意。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。