CN102248949B - 继电器控制方法、系统及列车运行控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种继电器控制方法，包括：处理器生成指令编码并将指令编码输出给驱动脉冲产生电路；驱动脉冲产生电路将指令编码转换为驱动脉冲输出给继电器驱动电路；继电器驱动电路根据驱动脉冲控制继电器的通断。本发明还提供相应的继电器控制系统以及列车运行控制系统。本发明实施例技术方案中由驱动脉冲产生电路将处理器生成的指令编码转换为驱动脉冲，因而在处理器发生跑飞等故障后，处理器将不能继续生成指令编码，相应的，驱动脉冲产生电路也就不能产生驱动脉冲，从而可以在处理器故障时自动输出制动，控制继电器断开。

Description

继电器控制方法、系统及列车运行控制系统

技术领域

本发明涉及工业安全控制技术领域，具体涉及一种继电器控制方法、系统及列车运行控制系统。

背景技术

如何安全可靠的控制继电器，是工业安全控制技术领域的一个核心问题。列车运行控制系统即是通过控制继电器来控制列车的刹车系统的，因而如何安全可靠的控制继电器开关对于列车运行控制系统具有重大意义。

图1示出了一种在列车运行控制系统中常用的继电器控制系统，包括：本地时钟、处理器、驱动脉冲产生电路和本质安全继电器驱动电路。其中，本地时钟持续输出时钟信号给驱动脉冲产生电路，驱动脉冲产生电路将该时钟信号转换为驱动脉冲并在处理器的控制下输出给本质安全继电器驱动电路，本质安全继电器驱动电路与列车接口单元连接，根据该驱动脉冲控制列车接口单元中继电器的通断。安全计算机收到刹车指令时，安全计算机的处理器发出制动指令使驱动脉冲产生电路停止输出驱动脉冲，则本质安全继电器驱动电路控制继电器断开。继电器所在的列车接口单元与列车的刹车系统连接，在继电器断开时，列车接口单元输出制动，使列车停止运行。

该继电器控制系统实现简单，但不能完全保证安全控制，当处理器跑飞或者控制失败时，驱动脉冲产生电路将会一直输出驱动脉冲，致使继电器无法断开，造成制动失败。

发明内容

本发明实施例提供一种继电器控制方法、系统及列车运行控制系统，可以使继电器更可靠的工作，进而实现对列车运行控制系统中列车制动的安全控制。

一种继电器控制方法，用于列车运行控制系统中，所述列车运行控制系统包括用于控制列车刹车系统的继电器和用于控制所述继电器的继电器控制系统，所述继电器控制系统包括驱动脉冲产生电路以及分别和驱动脉冲产生电路连接的处理器与继电器驱动电路，所述方法包括：

所述处理器生成指令编码，并将所述指令编码输出给所述驱动脉冲产生电路；

所述驱动脉冲产生电路将所述指令编码转换为驱动脉冲，输出给所述继电器驱动电路；

所述继电器驱动电路根据所述驱动脉冲控制所述继电器的通断。

一种继电器控制系统，用于控制列车运行控制系统中的继电器，所述继电器用于控制列车刹车系统，所述继电器控制系统包括：

驱动脉冲产生电路，以及分别和驱动脉冲产生电路连接的处理器与继电器驱动电路；

所述处理器，用于生成指令编码，并将所述指令编码输出给所述驱动脉冲产生电路；

所述驱动脉冲产生电路，用于将所述指令编码转换为驱动脉冲，输出给所述继电器驱动电路；

所述继电器驱动电路，用于根据所述驱动脉冲控制所述继电器的通断。

一种列车运行控制系统，包括：车载子系统和地面子系统，其中，所述车载子系统包括：

用于控制列车刹车系统的继电器，和用于控制所述继电器的如上所述的继电器控制系统。

本发明实施例方法采用由处理器生成指令编码，由驱动脉冲产生电路将该指令编码转换为驱动脉冲的技术方案，因而在处理器发生跑飞等故障后，处理器将不能继续生成指令编码，相应的，驱动脉冲产生电路也就不能产生驱动脉冲，从而可以在处理器故障时自动输出制动，控制继电器断开。总体而言，本发明实施例的技术方案，可以使继电器更可靠的工作，进而实现对列车运行控制系统中列车制动的安全控制。

附图说明

图1是现有的一种继电器控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的列车运行控制系统的结构示意图；

图3是本发明一个实施例提供的继电器控制系统的结构示意图；

图4是本发明另一实施例提供的继电器控制系统的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的列车运行控制系统的简化结构示意图；

图6是本发明实施例提供的继电器控制方法的流程图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种继电器控制方法，包括：处理器生成指令编码并将指令编码输出给驱动脉冲产生电路，驱动脉冲产生电路将指令编码转换为驱动脉冲输出给继电器驱动电路，继电器驱动电路根据驱动脉冲控制继电器的通断。采用本发明实施例方法，在处理器发生跑飞等故障后，处理器将不能继续生成指令编码，驱动脉冲产生电路相应的也就不能产生驱动脉冲，从而可以在处理器故障时自动输出制动，控制继电器断开。总体而言，本发明实施例的技术方案，可以使继电器更可靠的工作，进而实现对列车运行控制系统中列车制动的安全控制。本发明还提供相应的继电器控制系统以及列车运行控制系统。以下分别进行说明。

图2所示为本发明实施例提供的列车运行控制系统的结构示意图。该系统在中国国内通用的名字具体可以为：中国列车运行控制系统(Chinese TrainControl System，CTCS)，但不限于此。显然，名字仅仅为举例，不构成对该系统的限定。

本发明实施例提供的列车运行控制系统可以包括两个子系统，即车载子系统和地面子系统。地面子系统主要由列车运行控制中心以及分别与列车运行控制中心(简称列控中心)连接的应答器、轨道电路和无线闭塞中心等部分组成。车载子系统主要由安全计算机以及分别与安全计算机连接的应答器传输模块、轨道电路信息接收单元、无线传输模块、人机界面、列车接口单元等部分组成。其中，地面子系统的无线闭塞中心可以通过无线通信网络和车载子系统的无线传输模块实现通信，地面子系统的应答器和轨道电路也可以分别与车载子系统的应答器传输模块和轨道电路信息接收单元实现通信。

车载子系统是基于安全计算机的控制系统，通过与地面子系统交换信息来控制列车运行。车载子系统的列车接口单元是一个包括继电器的制动回路，与列车的刹车系统连接，在继电器断开时输出制动，使列车停止运行。为保证继电器控制的安全性，现有技术中安全计算机通常采用输出动态脉冲给列车接口单元来控制控制继电器的通断，实现对列车刹车系统的控制。而本发明实施例对控制继电器通断的机制进行改进，而更好的实现对列车刹车系统的控制。

值得说明的是，上述对车载子系统和地面子系统中具体模块的描述仅仅为举例，实际上，车载子系统和地面子系统中的模块都可以简化、扩展或变形。

以下描述将分别从方法流程、设备或系统的角度，对本发明实施例的技术方案进行说明。

请参考图3，本发明实施例提供一种继电器控制系统，用于控制列车运行控制系统中的继电器，通过控制继电器的通断来控制列车刹车系统。

该继电器控制系统100包括：

处理器110，与处理器110连接的驱动脉冲产生电路120，以及与驱动脉冲产生电路120连接的继电器驱动电路130，本发明实施例中，该继电器驱动电路具体可以采用本质安全继电器驱动电路130。其中：

处理器110，用于生成指令编码，并将生成的指令编码输出给驱动脉冲产生电路120；

驱动脉冲产生电路120，用于将指令编码转换为驱动脉冲，输出给继电器驱动电路130；

继电器驱动电路130，用于根据驱动脉冲控制继电器的通断。

本发明实施例的继电器控制系统，由处理器生成指令编码，由驱动脉冲产生电路将该指令编码转换为驱动脉冲的技术方案，因而，在处理器发生跑飞等故障后，处理器将不能继续生成指令编码，驱动脉冲产生电路相应的也就不能产生驱动脉冲，从而可以在处理器故障时自动输出制动，控制继电器断开。总体而言，本发明实施例的技术方案，可以使继电器更可靠的工作，进而实现对列车运行控制系统中列车制动的安全控制。

可选的，本实施例提供的继电器控制系统可以设置在列车运行控制系统的车载子系统的安全计算机中，用于控制与安全计算机连接的列车接口单元中的继电器。列车接口单元与列车的刹车系统连接，具体形态可以是一个包括继电器的制动回路，且可以采用安全性要求最高的失电制动方式，即，只要继电器断开使得制动回路断开，将自动输出制动给列车的刹车系统，使列车停止运行。

可选的，处理器可以按照预先设定，生成需要的指令编码。在一个实施例中，处理器110具体用于生成一定位数的二进制数字信号作为指令编码，并按一定周期将所述一定位数的二进制数字信号输出给所述驱动脉冲产生电路。

例如，处理器可以生成8位的二进制数字10101010或01010101(转换为十六进制数即是0xaa或0x55)作为指令编码，以生成占空比为50％的电平高低交替变化的驱动脉冲。其中，处理器可以按照一定周期输出指令编码，例如每一秒钟输出一定位数的指令编码，供驱动脉冲产生电路产生一个一秒时长的驱动脉冲。

在另外一个实施例中，处理器110还可以用于在收到刹车指令后，停止将生成的指令编码输出给驱动脉冲产生电路120。这里所说的刹车指令可以是列车运行控制系统的地面子系统发送给处理器的，也可以是列车司机通过列车运行控制系统的车载子系统的人机界面输入给处理器的，或者，还可以是处理器根据预设策略和接收的列车运行信息(例如车速、车距等信息)判断后生成的刹车指令。在收到刹车指令后，处理器立即停止输出指令编码，驱动脉冲产生电路在没有指令编码输入的情况下不能产生驱动脉冲，则继电器驱动电路即控制继电器断开，输出制动给列车的刹车系统。

可选的，本发明实施例中，驱动脉冲产生电路可以采用复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，CPLD)。CPLD是一种可以根据实际需要而构造逻辑功能的数字集成电路。一个实施例中，驱动脉冲产生电路120可以包括用于存储指令编码的至少一个移位寄存器，所述移位寄存器用于将存储的指令编码按位串行输出以生成驱动脉冲。例如，处理器可以每1秒钟输出一个10位的二进制数字作为指令编码，移位寄存器存储该10位的二进制数字后，按位串行输出该二进制数字，例如可以每0.1秒输出一位，1秒钟内输出完毕，生成一个1秒时长的电平高低交替变化的驱动脉冲。另外，若移位寄存器中的存储的指令编码已全部输出，且未收到处理器输入的新的指令编码，则后续驱动脉冲产生电路120将没有信号输出或者输出一定电平的稳态信号。

可选的，在一个实施例中，驱动脉冲产生电路可以包括多个移位寄存器，如图4所示。相应的，处理器按一定周期向多个移位寄存器写入多个指令编码，多个移位寄存器可以按位串行输出处理器写入的多个指令编码生成相应的驱动脉冲。本实施例中，处理器每次写入多个指令编码，可以减少驱动脉冲产生电路的等待时间以提高输出脉冲频率，还可以减小处理器周期性访问驱动脉冲产生电路所占用的资源，提高工作效率。

进一步的，在一个实施例中，继电器驱动电路130可以包括：

比较单元，用于比较驱动脉冲相对于标准脉冲的偏差值是否超过门限值；

控制单元，用于在比较单元判断该偏差值超过门限值时，控制继电器断开。

进一步的，比较单元，具体可以用于比较驱动脉冲的占空比相对于标准脉冲的占空比的偏差值是否超过门限值。其中，标准脉冲可以是预先定义的，例如占空比为50％的脉冲；门限值也可以是预先设定的，例如20％。在驱动脉冲的占空相对于标准脉冲的占空比的偏差值超过设定的门限值时，继电器驱动电路控制制动继电器断开。

本发明实施例提供的故障安全的继电器控制系统，由处理器定时向驱动脉冲产生电路输入指令编码以产生驱动脉冲，当处理器发生跑飞等故障后将不能再继续写入指令编码，从而自动输出制动，实现了安全可靠的控制，有效解决了继电器动态驱动电路中安全脉冲产生的问题。总体而言，本发明实施例的技术方案，可以使继电器更可靠的工作，进而实现对列车运行控制系统中列车制动的安全控制。

请参考图5，本发明实施例还提供一种列车运行控制系统，包括：车载子系统和地面子系统，其中，所述车载子系统包括：用于控制列车刹车系统的继电器210，和用于控制所述继电器的继电器控制系统100，所述继电器控制系统为上述实施例提供的继电器控制系统。

所述车载子系统具体可以包括：安全计算机，以及分别与所述安全计算机连接的列车接口单元200，人机界面，和通信模块；其中，用于控制列车刹车系统的继电器210设置于列车接口单元200中，所述继电器控制系统100设置于安全计算机中。

安全计算机是车载子系统的核心设备，用于根据获取的列车运行信息来控制列车运行。列车接口单元用于提供安全计算机与列车相关设备例如列车的刹车系统之间的接口。人机界面用于实现列车司机与安全计算机之间的信息交互。通信模块用于实现车载子系统和地面子系统之间的信息交互，具体可以包括：应答器传输模块、轨道电路信息接收单元、以及无线传输模块。

在一个实施例中，该列车接口单元200包括N个串联的继电器210，安全计算机中设置N个继电器控制系统。利用组合式故障安全原理，每个所述继电器控制系统用于控制一个所述继电器，N为不小于二的整数。任一个继电器控制系统100输出制动，则其相应控制的一个继电器210将断开。任一个继电器210的断开，都将导致列车接口单元200的制动回路断开，从而自动输出制动给列车的刹车系统。

通过多个继电器的串联使用，可以提升系统的安全性。比如，在两个继电器串联使用的情况下，就实现2取2系统安全输出。

本发明实施例的列车运行控制系统，在其继电器控制系统的处理器发生跑飞等故障后，处理器将不能继续生成指令编码，驱动脉冲产生电路相应的也就不能产生驱动脉冲，从而可以在处理器故障时自动输出制动，控制继电器断开，进而控制列车刹车。

请参考图6，本发明实施例还提供一种继电器控制方法，用于列车运行控制系统中。该列车运行控制系统包括：用于控制列车刹车系统的继电器和用于控制所述继电器的继电器控制系统。所述继电器控制系统如图3所示，包括：驱动脉冲产生电路以及分别和驱动脉冲产生电路连接的处理器与继电器驱动电路。

所述继电器控制方法包括：

301、处理器生成指令编码，并将该指令编码输出给驱动脉冲产生电路。

一个实施例中，本步骤具体可以为：

所述处理器生成一定位数的二进制数字信号作为指令编码，并按一定周期将所述一定位数的二进制数字信号输出给所述驱动脉冲产生电路。

302、驱动脉冲产生电路将指令编码转换为驱动脉冲，输出给继电器驱动电路。

一个实施例中，所述驱动脉冲产生电路包括用于存储所述指令编码的至少一个移位寄存器，本步骤具体可以为：

所述移位寄存器将存储的所述指令编码按位串行输出，生成驱动脉冲。

303、继电器驱动电路根据驱动脉冲控制继电器的通断。

一个实施例中，本步骤可以包括：比较所述驱动脉冲相对于标准脉冲的偏差值是否超过门限值，若是，则控制所述继电器断开。

进一步的，所述的比较偏差值是否超过门限值具体可以为：

比较所述驱动脉冲的占空比相对于标准脉冲的占空比的偏差值是否超过门限值，其中，所述标准脉冲的占空比为50％。

一个实施例中，本发明实施例方法还包括以下步骤：

所述处理器在收到刹车指令后，停止将生成的所述指令编码输出给所述驱动脉冲产生电路。

这里所说的刹车指令可以是列车运行控制系统的地面子系统发送给处理器的，也可以是列车司机通过列车运行控制系统的车载子系统的人机界面输入给处理器的，或者，还可以是处理器根据预设策略和接收的列车运行信息(例如车速、车距等信息)判断后生成的刹车指令。在收到刹车指令后，处理器立即停止输出指令编码，驱动脉冲产生电路在没有指令编码输入的情况下不能产生驱动脉冲，则继电器驱动电路即控制继电器断开，输出制动给列车的刹车系统。

本发明实施例方法采用由处理器生成指令编码，由驱动脉冲产生电路将该指令编码转换为驱动脉冲的技术方案，因而在处理器发生跑飞等故障后，处理器将不能继续生成指令编码，驱动脉冲产生电路相应的也就不能产生驱动脉冲，从而可以在处理器故障时自动输出制动，控制继电器断开。

本发明实施例可以有效的解决继电器驱动系统中，如何产生更安全的驱动脉冲的技术问题，以使继电器更可靠的工作。而且，还可以在减少处理器资源占用的情况下，提升继电器的驱动频率。本发明实施例应用到列车运行控制系统的制动控制上，可以有效的解决列车制动回路安全控制的问题，实现列车控制的关键技术突破。

值得说明的是，虽然本发明实施例分别从方法、设备和系统的角度进行了描述，实际上，上述方法、设备和系统可以互相参照引用。

以上对本发明实施例所提供的故障安全的继电器控制系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，不应理解为对本发明的限制。

Claims (14)

1.一种继电器控制方法，用于列车运行控制系统中，其特征在于：

所述列车运行控制系统包括用于控制列车刹车系统的继电器和用于控制所述继电器的继电器控制系统，所述继电器控制系统包括驱动脉冲产生电路以及分别和驱动脉冲产生电路连接的处理器与继电器驱动电路，所述方法包括：

所述处理器生成指令编码，并将所述指令编码输出给所述驱动脉冲产生电路；

所述驱动脉冲产生电路将所述指令编码转换为驱动脉冲，输出给所述继电器驱动电路；

所述继电器驱动电路根据所述驱动脉冲控制所述继电器的通断。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理器生成指令编码，并将所述指令编码输出给所述驱动脉冲产生电路包括：

所述处理器生成一定位数的二进制数字信号作为指令编码，并按一定周期将所述一定位数的二进制数字信号输出给所述驱动脉冲产生电路。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述处理器在收到刹车指令后，停止将生成的所述指令编码输出给所述驱动脉冲产生电路。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动脉冲产生电路包括用于存储所述指令编码的至少一个移位寄存器，所述驱动脉冲产生电路将所述指令编码转换为驱动脉冲包括：

所述移位寄存器将存储的所述指令编码按位串行输出，生成驱动脉冲。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述继电器驱动电路根据所述驱动脉冲控制所述继电器的通断包括：

比较所述驱动脉冲相对于标准脉冲的偏差值是否超过门限值，若是，则控制所述继电器断开。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述比较所述驱动脉冲相对于标准脉冲的偏差值是否超过门限值包括：

比较所述驱动脉冲的占空比相对于标准脉冲的占空比的偏差值是否超过门限值，其中，所述标准脉冲的占空比为50%。

7.一种继电器控制系统，用于控制列车运行控制系统中的继电器，所述继电器用于控制列车刹车系统，其特征在于，所述继电器控制系统包括：

驱动脉冲产生电路，以及分别和驱动脉冲产生电路连接的处理器与继电器驱动电路；

所述处理器，用于生成指令编码，并将所述指令编码输出给所述驱动脉冲产生电路；

所述驱动脉冲产生电路，用于将所述指令编码转换为驱动脉冲，输出给所述继电器驱动电路；

所述继电器驱动电路，用于根据所述驱动脉冲控制所述继电器的通断。

8.根据权利要求7所述的继电器控制系统，其特征在于：

所述处理器，具体用于生成一定位数的二进制数字信号作为指令编码，并按一定周期将所述一定位数的二进制数字信号输出给所述驱动脉冲产生电路。

9.根据权利要求7所述的继电器控制系统，其特征在于：

所述处理器，还用于在收到刹车指令后，停止将生成的所述指令编码输出给所述驱动脉冲产生电路。

10.根据权利要求7所述的继电器控制系统，其特征在于：

所述驱动脉冲产生电路包括用于存储所述指令编码的至少一个移位寄存器，所述移位寄存器用于将存储的所述指令编码按位串行输出以生成驱动脉冲。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的继电器控制系统，其特征在于，所述继电器驱动电路包括：

比较单元，用于比较所述驱动脉冲相对于标准脉冲的偏差值是否超过门限值；

控制单元，用于在所述比较单元判断所述偏差值超过门限值时，控制所述继电器断开。

12.根据权利要求11所述的继电器控制系统，其特征在于：

所述比较单元，具体用于比较所述驱动脉冲的占空比相对于标准脉冲的占空比的偏差值是否超过门限值，其中，所述标准脉冲的占空比为50%。

13.一种列车运行控制系统，其特征在于，包括：车载子系统和地面子系统，其中，所述车载子系统包括：

用于控制列车刹车系统的继电器，和用于控制所述继电器的如权利要求7至12任一项所述的继电器控制系统。

14.根据权利要求13所述的列车运行控制系统，其特征在于：

所述车载子系统包括N个继电器和N个继电器控制系统，每个所述继电器控制系统用于控制一个所述继电器，N为不小于二的整数。

Images