CN103488107A - 道岔融雪监控系统中的应急控制装置及电气控制系统 - Google Patents

Abstract

道岔融雪监控系统中的应急控制装置及电气控制系统，包括隔离开关组件以及缓吸缓放控制电路，隔离开关组件包括电源以及隔离开关，电源的输出端上串联有应急启动开关。该装置避免了因应急启动器件时供电故障导致无法启动应急功能的问题；该系统包括若干独立的电气控制柜，电气控制柜内均设置有应急控制装置，每个电气控制柜中的应急控制装置并联到应急启动开关上。该系统能够避免一个应急装置故障导致后续应急控制装置无法工作的问题，免除因加热回路同时接通对电网产生的冲击。

Description

道岔融雪监控系统中的应急控制装置及电气控制系统

技术领域

本发明属于铁路监控系统领域，尤其涉及道岔融雪监控系统中的应急控制装置及电气控制系统。 

背景技术

道岔融雪监控系统（以下简称监控系统）是一种使道岔积雪、结冰融化，从而达到让列车正常运行的除雪装置。冬季，当有降雪（或有其它结冰情况）时，监控系统可以通过多种控制方式启动加热融雪电路，使积雪或结冰融化为水流走，排除冰雪导致道岔不能可靠闭锁的隐患。 

道岔融雪系统的电气控制柜通常是多控制柜分布布置，组网应用，放置在调度室的远控终端通过工业网络对其进行远程监控。监控系统一般具有三种工作模式：自动控制模式、手动控制模式和应急控制模式。自动控制模式下，监控系统结合气象站信息和采集的轨温，自动启动或者停止融雪程序；手动控制模式时，用户可以根据需要直接启动或者停止融雪；当出现监控系统软硬件故障时，通过安装在远控终端处的应急操作装置启动融雪功能。 

由以上可见，应急操作装置是融雪监控系统的最后一道工作保障，其应具有更高的可靠性和稳定性。当系统正常工作时，应急系统不能影响系统的工作；当需要应急功能起作用时，它能够可靠地工作。 

从有限的公开资料可以看出，目前的应急控制装置方案分为有源型和无源型两种。有源型应急控制装置能够给所有电气控制柜的应急接入处提供电源；无源型由一个应急启动开关，给各电气控制柜提供一个电气开关通路， 电气控制柜内部的已经控制处理装置检测到此信号后启动应急功能。 

有源型已经控制装置一旦远控终端断电，则无法实施应急控制，因此此种方案不推荐应用中融雪监控系统中。无源型应急控制装置的功能实现主要靠各控制柜的应急处理装置，应急处理装置的实现一般是将应急启动开关的启动信号直接或者间接接入控制柜内地控制器，由控制器执行应急功能；这种方式由于对控制器有依赖，降低了可靠性。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种道岔融雪监控系统中的应急控制装置及电气控制系统，该装置避免了使用有源器件作为应急启动器件时供电故障导致无法启动应急功能的问题，同时，该系统能够避免一个应急装置故障导致后续应急控制装置无法工作的问题，免除因加热回路同时接通对电网产生的冲击。 

为了达到上述目的，本发明的道岔融雪监控系统中的应急控制装置包括隔离开关组件以及缓吸缓放控制电路，隔离开关组件包括电源以及隔离开关，电源的输出端上串联有应急启动开关，隔离开关将应急启动开关的开关信号隔离后转换为应急启动信号输出给缓吸缓放控制电路，缓吸缓放控制电路用于加热组件的接通和断开。 

所述的缓吸缓放控制电路采用阻容继电器组延时控制的缓吸缓放电路、延时继电器组控制的缓吸缓放电路或微控制单元控制的缓吸缓放控制电路。 

所述的微控制单元控制的缓吸缓放控制电路包括工业级微控制单元、应急启动延时调节电路、缓吸缓放延时调节电路以及若干个驱动电路；其中，工业级微控制单元的输入端分别与用于提供应急启动信号的隔离开关、用于控制第一个驱动电路延迟时间的应急启动延时调节电路以及用于控制其他驱动 电路延迟时间的缓吸缓放延时调节电路相连，工业级微控制单元的输出端分别与若干个驱动电路相连。 

所述的电源与隔离开关之间设置有电源调整电路，电源调整电路（312）用于将电源提供的电源调整为隔离开关接受的电压范围输入到隔离开关。 

所述的隔离开关为第一继电器，且电源调整电路的输出端与第一继电器相连，第一继电器的触点与缓吸缓放控制电路相连。 

所述的第一继电器采用TQ2-5V继电器，触点采用双刀双执式触点。 

所述的电源采用24V开关电源，电源调整电路是采用LM2576稳压电路的直流电压转换模块。 

所述的应急启动开关与电源是通过HEADER8×2接口连接在一起的。 

所述的应急启动开关设置在远程控制终端处。 

基于道岔融雪监控系统中的应急控制装置的电气控制系统包括若干个独立的电气控制柜，每个电气控制柜内均设置有应急控制装置，每个电气控制柜中的应急控制装置并联到应急启动开关上。 

与现有技术相比，本发明的有益效果在于： 

1、本发明应急控制装置中的隔离开关组件中的电源输出端上串有应急启动开关；当需要启动应急控制装置时，只需将位于远程控制终端处的应急启动开关启动，整个应急控制装置就能导通，因此，本发明中的应急启动开关是一种无源开关，使用这种无源开关能够避免了使用有源器件作为应急启动器件时，该器件供电故障导致无法启动应急功能的问题。 

2、本发明的隔离开关组件的电源的输出端上串联有应急启动开关，由于应急启动开关的串联在电源和隔离开关之间，而隔离开关又与缓吸缓放控制 电路相连，因此，隔离开关能够使电气控制系统中各个缓吸缓放控制电路在电气上实现隔离，避免了应急系统故障对电气控制系统其它部件的影响。 

3、应急控制装置中隔离开关组件的电源输出端上串联有应急启动开关，而本发明电气控制系统中所有电气控制柜内的应急控制装置并联到应急启动开关上；这种并联方式能够避免级联式应急控制方式存在的本质问题，即一个应急装置故障导致后续应急装置无法工作。 

4、本发明的缓吸缓放控制电路是根据应急启动信号执行缓吸缓放功能的；因此，本发明电气控制系统在执行融雪功能时，每个电气控制柜的各路第二继电器逐路接通；终止融雪功能时，应急控制装置控制第二继电器逐路断开，由于每个第二继电器都与执行单元相连，因此保证了各电气控制柜尽量不同时接通加热通路（即某个电气控制柜接通某路加热组件时，其它控制柜不执行接通加热通路的动作），以免对电网产生冲击。 

进一步，本发明在电源与隔离开关之间设置有电源调整电路，电源调整电路将电源提供的电源调整为隔离开关接受的电压范围输入到隔离开关，使得各种位置安装的应急装置都能正常工作，解决了因应急启动开关安装位置距离各应急控制装置距离较远的情况下，连接线路存在能量损耗问题。 

附图说明

图1为本发明电气控制系统的示意图； 

图2为本发明道岔融雪监控系统应急控制装置的工作原理示意图； 

图3为本发明隔离开关组件的实现方式示意图； 

图4为本发明隔离开关组件一种具体实现原理图； 

图5为本发明隔离开关组件具体实现方式的电路图； 

图6为本发明微控制单元控制的缓吸缓放控制电路的原理图。 

其中，100、远程控制终端，101、应急启动开关，2、第一常闭触点，200、电气控制柜，201第二继电器，3、第一公共触点，300、应急控制装置，301、隔离开关组件，302、缓吸缓放控制电路，311、电源，312、电源调整电路，313、隔离开关，321、24V开关电源，322、直流电压转换模块，323、第一继电器，324、触点，331、工业级微控制单元，332、驱动电路，333、应急启动延时调节电路，324、缓吸缓放延时调节电路，4、第一常开触点，5、第二常开触点，6、第二公共触点，7、第二常闭触点。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细说明。 

如图2所示，本发明应急控制装置300包含两大部分：隔离开关组件301和缓吸缓放控制电路302，这两部分结合起来能够解决融雪监控系统在其它工作方式都失效的情况下，能够执行应急功能，启动（或停止）道岔融雪电路，道岔融雪除冰目的。隔离开关电路组件301串联有应急启动开关101，隔离开关电路组件301将来自应急开关101的开关信号经过隔离后转换为应急启动信号输出给缓吸缓放控制电路302，缓吸缓放控制电路302用于加热组件的接通和断开。 

本发明的隔离开关组件301可以由多种技术实现，图3是隔离开关组件301的一种具体实现方式（但并不仅限于这种方式）。 

如图3所示，隔离开关组件301包括电源311、电源调整电路312以及隔离开关313；电源311的输出端上串联有设置在远程控制终端100（距离控制柜达数公里远）处的应急启动开关101。电源311输出到电源调整电路312， 电源调整电路312用于将电源311提供的电源调整为隔离开关313接受的电压范围输入到隔离开关313上。隔离开关313将应急启动开关101的开关信号隔离后转换为应急启动信号输出给缓吸缓放控制电路302，缓吸缓放控制电路302根据此信号执行缓吸缓放功能并控制加热组件的接通和断开。 

本发明隔离开关组件中的电源输出端上串有应急启动开关；当需要启动应急控制装置时，只需将位于远程控制终端处的应急启动开关启动，整个应急控制装置就能导通，因此，本发明中的应急启动开关是一种无源开关，使用这种无源开关能够避免了使用有源器件作为应急启动器件时，该器件供电故障导致无法启动应急功能的问题。 

考虑到应急启动开关安装位置距离各应急控制装置距离较远，连接线路存在能量损耗，所以，在电源311和隔离开关313之间设置了电压调整电路312，使得各种位置安装的应急装置都能正常工作。 

即便是图3所示的隔离开关组件的实现方式，具体实现方法上依然多种多样，本发明仅举一例说明隔离开关电路组件的实现方法。其它类似实现方法都属于本发明实现方式范畴。图4为本发明隔离开关组件一种具体实现原理图，它是图3所述实现方式的一种更具体的实现方法。 

参见图4，电源311采用24V开关电源321，电源调整电路312采用直流电压转换模块(DC/DC)322，隔离开关313采用第一继电器323，且第一继电器323通过第一继电器323的触点324与缓吸缓放控制电路302相连，第一继电器323通过触点324为缓吸缓放控制电路302提供所要执行的应急启动信号。进一步，直流电压转换模块(DC/DC)322采用LM2576的稳压电路；第一继电器323采用TQ2-5V继电器，第一继电器323的触点324采用双刀双执 式触点，应急启动开关101通过HEADER8×2接口与24V开关电源321连接在一起。 

图5是本发明隔离开关电路组件的具体电路实现一例。其中应急启动开关101接着J9的第14个端子和第16个端子上。24V开关电源321输出接在J9的第10个端子（即+24YJ）和第12个端子（即GND YJ）上（假设为+24V，当然可以是合适的任何电压）。当应急启动开关101接通后，J9的第16个端子（即+24YJ1）的电平为+24V，经过LM2576后，输出+5V电压到TQ2-5V继电器上，此TQ2-5V继电器的触点为双刀双执，包括第一、二常闭触点2，7、第一、二常开触点4，5以及第一、二公共触点3，6；当TQ2-5V得电后，第一常开触点4和第一公共触点3接通，TQ2-5V继电器通过第一公共触点3向缓吸缓放控制电路302发送需要执行应急启动信号；同时，第二常开触点5和第二公共触点6接通，TQ2-5V继电器通过第二公共触点6向缓吸缓放控制电路302发送应急启动信号使缓吸缓放控制电路302开始执行缓冲缓放功能，缓吸缓放控制电路302控制加热组件接通。 

本发明的缓吸缓放控制电路302有多种实现方法，例如阻容继电器组延时控制的缓吸缓放电路、延时继电器组控制的缓吸缓放电路或微控制单元控制的缓吸缓放控制电路。图6是微控制单元控制的缓吸缓放控制电路的原理图。 

参见图6，微控制单元控制的缓吸缓放控制电路由工业级微控制单元331、应急启动延时调节电路333、缓吸缓放延时调节电路334以及N个驱动电路332（N为大于1的整数）；其中，工业级微控制单元331的输入端分别与用于提供应急启动信号的隔离开关313、用于控制第一个驱动电路延迟时间的应 急启动延时调节电路333以及用于控制其他驱动电路延迟时间的缓吸缓放延时调节电路334相连；工业级微控制单元331的输出端分别与若干个驱动电路332相连，每个驱动电路332通过对应的第二驱动电路332接通或断开加热组件。 

缓吸缓放控制电路302的控制核心为一个工业级微控制单元（工业级MCU）331，工业级MCU331的输出信号分别经过N个驱动电路332驱动后输出。 

本发明的电气控制系统包括若干个独立的电气控制柜200，每个电气控制柜200内均设置有应急控制装置300，每个电气控制柜200中的应急控制装置300并联到应急启动开关101上，每个应急控制装置300中缓吸缓放控制电路302的输出端上连有N个第二继电器201，每个继电器与一个加热组件相连，缓吸缓放控制电路302通过第二继电器201控制对应的加热组件接通和断开。 

电气控制系统是基于道岔融雪监控系统中的应急控制装置建立的，而隔离开关组件的电源的输出端上串联有应急启动开关，由于应急启动开关的串联在电源和隔离开关之间，隔离开关又与缓吸缓放控制电路相连，因此，隔离开关能够使电气控制系统中各个缓吸缓放控制电路在电气上实现隔离，避免了应急系统故障对电气控制系统其它部件的影响。 

在实际工作时，要求各电气控制柜200的第二继电器201尽可能不要同时工作，以免对电网产生冲击，本发明加入应急启动延时调节电路333和缓吸缓放延时调节电路334来调整各应急控制装置300控制继电器201的时机，只要各控制柜应急启动延时调节电路333和缓吸缓放延时调节电路334设置不同，就尽可能避免各电气控制柜200的继电器201同时输出的问题。 

本发明将应急控制装置和电气控制系统的工作过程如下： 

按下应急启动开关101，电源321向电压转换模块322供电，电压转换模块322输出5V电压到第一继电器323，第一继电器323得电后，触点324吸合，缓吸缓放驱动电路302检测到触点324的开关接通后，执行缓吸操作，加热组件逐路接通。当应急启动开关101断开，电压转换模块322失电，无输出，第一继电器323因断电引起触点324断开，缓吸缓放控制电路302检测到触点324断开后，执行缓放操作，加热组件逐路断开，即完成应急控制装置的工作。 

本发明的电气控制系统的工作过程如下：在按下应急启动开关101后，应急控制装置300中的缓吸缓放驱动电路302执行缓吸功能，并驱动第二继电器201依次接通，每个继电器201最终驱动对应的执行单元（如接触器）以接通加热通路。在断开应急启动开关101后，缓吸缓放控制电路302检测到触点324断开后，执行缓放操作，驱动第二继电器201依次断开，每个继电器201对应的执行单元（如接触器）控制所对应的加热通路依次断开。另外，本发明的缓吸缓放控制电路还能将应急开始执行以及应急执行完成信号反馈给监控装置，用户可以在监控人机界面上看到应急执行情况。 

本发明加入应急启动延时调节电路333和缓吸缓放延时调节电路334来调整各应急控制装置300控制继电器201的时机，只要各控制柜应急启动延时调节电路333和缓吸缓放延时调节电路334设置不同，就尽可能避免各控制柜200的继电器201同时输出的问题。 

例如01#电气控制柜应急启动延时调节电路333调节得到的延时时间为1s，02#电气控制柜为2s，依次类推，10#电气控制柜应急启动延时时间为10s， 每个电气控制柜的缓吸缓放延时时间通过缓吸缓放延时调节电路334的设置后设置为11s，则各电气控制柜的接通加热通路的时刻如表1所示： 

表1为各电气控制柜的接通加热通路的时刻 

Claims (10)

1.道岔融雪监控系统中的应急控制装置，其特征在于：包括隔离开关组件（301）以及缓吸缓放控制电路（302），隔离开关组件包括电源（311）以及隔离开关（313），电源（311）的输出端上串联有应急启动开关（101），隔离开关（313）将应急启动开关（101）的开关信号隔离后转换为应急启动信号输出给缓吸缓放控制电路（302），缓吸缓放控制电路（302）用于加热组件的接通和断开。

2.根据权利要求1所述的道岔融雪监控系统中的应急控制装置，其特征在于：所述的缓吸缓放控制电路（302）采用阻容继电器组延时控制的缓吸缓放电路、延时继电器组控制的缓吸缓放电路或微控制单元控制的缓吸缓放控制电路。

3.根据权利要求2所述的道岔融雪监控系统中的应急控制装置，其特征在于：所述的微控制单元控制的缓吸缓放控制电路包括工业级微控制单元（331）、应急启动延时调节电路（333）、缓吸缓放延时调节电路（334）以及若干个驱动电路（332）；其中，工业级微控制单元（331）的输入端分别与用于提供应急启动信号的隔离开关（313）、用于控制第一个驱动电路延迟时间的应急启动延时调节电路（333）以及用于控制其他驱动电路延迟时间的缓吸缓放延时调节电路（334）相连，工业级微控制单元（331）的输出端分别与若干个驱动电路（332）相连。

4.根据权利要求1所述的道岔融雪监控系统中的应急控制装置，其特征在于：所述的电源（311）与隔离开关（313）之间设置有电源调整电路（312），电源调整电路（312）用于将电源（311）提供的电源调整为隔离开关（313）接受的电压范围输入到隔离开关（313）。

5.根据权利要求4所述的道岔融雪监控系统中的应急控制装置，其特征在于：所述的隔离开关（313）为第一继电器（323），且电源调整电路（312）的输出端与第一继电器（323）相连，第一继电器（323）的触点（324）与缓吸缓放控制电路（302）相连。

6.根据权利要求5所述的道岔融雪监控系统中的应急控制装置，其特征在于：所述的第一继电器（323）采用TQ2-5V继电器，触点（324）采用双刀双执式触点。

7.根据权利要求5所述的道岔融雪监控系统中的应急控制装置，其特征在于：所述的电源（311）采用24V开关电源（321），电源调整电路（312）是采用LM2576稳压电路的直流电压转换模块（322）。

8.根据权利要求4或5所述的道岔融雪监控系统中的应急控制装置，其特征在于：所述的应急启动开关（101）与电源（311）是通过HEADER8×2接口连接在一起的。

9.根据权利要求1所述的道岔融雪监控系统应急控制装置，其特征在于：所述的应急启动开关（101）设置在远程控制终端（100）处。

10.基于权利要求1所述的道岔融雪监控系统中的应急控制装置的电气控制系统，其特征在于：包括若干个独立的电气控制柜（200），每个电气控制柜（200）内均设置有应急控制装置（300），每个电气控制柜（200）中的应急控制装置（300）并联到应急启动开关（101）上。

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