CN103587553A - 一种液压道岔的控制以及表示系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液压道岔的控制以及表示系统，包括反馈单元，处理单元，动作控制单元和表示单元：表示单元采集道岔的表示状态，并将所述表示状态反馈至反馈单元；反馈单元采集表示单元的道岔表示状态以及保护继电器的电平状态，将上述状态连同从联锁机得到的控制命令一并发送至处理单元；处理单元用于接收反馈单元发送来的控制命令以及表示状态和电平状态，并且根据该控制命令以及状态信息对动作控制单元发送驱动命令；动作控制单元用于接收处理单元发送的驱动命令，并按照该驱动命令完成相应动作。本发明所涉及系统具有体积小、设备紧凑、提供丰富的信息和表现形式，容易实现故障控制、分析等功能。

Description

一种液压道岔的控制以及表示系统

技术领域

本发明涉及铁路道岔的控制领域，尤其涉及一种液压道岔的控制以及表示系统。

背景技术

ZY(ZYJ)7型系列电动液压转辙机及其配套的安装装置与外锁闭装置，是为满足我国提速线路需要而研制的新型道岔转换系统。它能转换、锁闭国内现有各种规格、型号的内、外锁闭道岔，并能正确反映尖轨及可动心轨辙叉的位置和状态。ZYJ7型电动液压转辙机于1997年通过了铁道部技术鉴定，同年12月获得了国家重点新产品证书，是我国提速道岔采用的唯一国内自行研制的新产品。

目前控制电动液压转辙机是通过继电器方式，并且控制一组电动液压转辙机需要11个继电器，上述解决方案的缺点是体积大，故障指示不到位以及难以维护。

本发明的主要目的是控制ZY(ZYJ)7型系列电动液压转辙机，实现对室外道岔动作的控制和表示位置的采集，满足我国提速线路的需要。

发明内容

本发明的目的在于提出一种液压道岔的控制以及表示系统，能够控制电液压转辙机的动作，以便完成道岔由定位到反位的操作，或者由反位到定位的操作；还可以采集道岔的表示状态。

为了实现上述目的，本发明提出了一种液压道岔的控制以及表示系统，该系统包括：

表示单元，用于采集道岔的表示状态，并将所述表示状态反馈至反馈单元；

反馈单元，用于采集表示单元的道岔表示状态以及保护继电器的电平状态，将上述状态连同从联锁机得到的控制命令一并发送至处理单元；

处理单元，用于接收反馈单元发送来的控制命令以及表示状态和电平状态，并且根据该控制命令以及状态信息对动作控制单元发送驱动命令；

动作控制单元，用于接收处理单元发送的驱动命令，并按照该驱动命令完成相应动作。

本发明的该方案的有益效果在于针对ZY(ZYJ)7型系列电动液压转辙机的特点，以及铁道部对计算机联锁系统在安全性、可靠性、可用性和可维护性方面的高要求，本发明所涉及的液压道岔的控制以及表示系统具有技术先进、体积小、设备紧凑、功能强大、故障指示到位、模块可带电热拔插并可提供丰富的信息和表现形式，容易实现故障控制、分析等功能。

优选的是，所述反馈单元包括命令处理模块，状态采集模块以及状态反馈模块：

命令处理模块，用于接收联锁机发送的控制命令，并对其进行电压转换处理，并将处理后的控制命令发送至处理单元；

状态采集模块，用于采集保护继电器的电平状态和道岔的表示状态，并将上述保护继电器的电平状态和道岔的表示状态发送至处理单元；

状态反馈模块，用于将处理单元发送来的信息上传至联锁机。

优选的是，所述保护继电器的电平状态，当道岔没有动作时，其电平状态为低电平，当道岔即将动作时，所述保护继电器检测到道岔动作，则电平状态为高电平，所述保护继电器检测到道岔没动作，则电平状态为低电平，其中高电平是处理单元向动作控制单元发送驱动命令的条件之一；低电平则代表处理单元不对动作控制单元发送驱动命令。

优选的是，所述处理单元包括第一CPU，第二CPU以及串行外设接口SPI：

第一CPU和第二CPU，用于接收所述反馈单元发送的控制命令以及道岔的表示状态和保护继电器的电平状态，并对动作控制单元发出与联锁机下发的控制命令相对应的驱动命令；

SPI，用于将第一CPU和第二CPU中的信息进行同步以及校验，当第一CPU和第二CPU中的信息一致时，处理单元对动作控制单元输出驱动命令，当上述信息不一致时，处理单元不对动作控制单元输出驱动命令，实现“二取二”逻辑控制结构。

优选的是，所述动作控制单元包括防护继电器，定操继电器，反操继电器，继电器检测模块，传感器单元，互感器单元，其中传感器单元包括三个传感器，互感器单元包括三个互感器：

防护继电器和定操继电器，用于当联锁机发出道岔由反位到定位的控制命令时，处理单元发出与上述控制命令相对应的驱动命令控制防护继电器和定操继电器动作，以实现道岔的定位操作；

防护继电器和反操继电器，用于当联锁机发出道岔由定位到反位的控制命令时，处理单元发出与上述控制命令相对应的驱动命令控制防护继电器和反操继电器动作，以实现道岔的反位操作；

继电器检测模块，用于检测各继电器的动作情况，并将该情况反馈至上述处理单元，处理单元根据上述情况判定是否继续对动作控制单元发出驱动命令，即判断是否需要故障导向安全态；

传感器单元，用于检测与每一个传感器对应的线路中有无电流信号并且获得相应的电流数据，当传感器单元中的任一传感器检测到没有电流信号时，表明与该传感器对应的驱动电路断相或者道岔未动作；传感器单元将检测到的电流状态以及电流数据反馈至处理单元，当没有电流信号时，处理单元停止输出驱动命令；

互感器单元，用于检测与每一个互感器对应的线路中有无电流信号，当互感器单元中的任一互感器检测到没有电流信号时，表明与该互感器对应的驱动电路断相或者道岔未动作，互感器单元将检测到的电流状态反馈至处理单元，当没有电流信号时，处理单元停止输出驱动命令。

优选的是，所述传感器单元和互感器单元连接至处理单元中的不同的CPU，基于“二取二”逻辑控制结构，当上述传感器单元和互感器单元将反馈信息反馈至处理单元时，当其中任意一个CPU接收到驱动电路断相或者道岔未动作的信息时，处理单元停止发送驱动命令，有效的防止误操作的产生。

优选的是，所述互感器单元检测对应的线路中有无电流信号的功能采用电流反馈电路完成，所述互感器单元中的每个互感器都具有该电流反馈电路，所述电流反馈电路包括互感器，双运算放大电路，第一光电耦合器，第五二极管，第四十七电阻，第四十八电阻，第四十六电阻，第四十九电阻，第四十电阻，第五十电阻，第五十一电阻，第四十四电阻，第四十五电阻，第十九电容，第二十电容，其中双运算放大电路包括运算放大器和比较器，互感器的第一端口和第二端口用于接收交流电流，第四十七电阻连接至所述互感器的另外两个端口，第四十八电阻与第四十七电阻并联，互感器的第四端口通过第四十六电阻连接至运算放大器的同相输入端，互感器的第三端口通过第四十九电阻连接至运算放大器的反相输入端，并且该端口接地，运算放大器的输出端通过第四十电阻连接至其反相输入端，并且该输出端还连接至比较器的同相输入端，运算放大器还分别由第一电源，第二电源供电，并且从第一电源，第二电源分别引出第十九电容，第二十电容接地；第一电源对串联的第五十电阻，第五十一电阻供电，并且该串联的电路另一端接地，从第五十电阻，第五十一电阻连线的中间引出连线接至比较器的反相输入端，比较器的输出端通过第五二极管连接至第一光电耦合器的一个引脚，其另一引脚通过第四十四电阻连接至第一电源，该第一光电耦合器的第三引脚接地，其第四引脚通过第四十五电阻连接至第一电源，并将第四引脚输出的信息反馈至处理单元。

优选的是，所述第五十电阻，第五十一电阻连线的中间点的电压是1.67V的基准电压，当所述互感器的第四端口输出的电流大于等于500mA时，第一光电耦合器的第四引脚才输出50Hz脉冲信号至处理单元。

优选的是，所述表示单元包括变压器，定表电路以及反表电路：

定表电路包括反表继电器，第一电阻，定表继电器线圈，第一组电容，第三电阻，第二光电耦合器，第二二极管，定表采集继电器，定操继电器的触点，反操继电器的触点以及防护继电器的触点；

反表电路包括定表继电器，第四电阻，反表继电器线圈，第二组电容，第五电阻，第三光电耦合器，第三二极管，反表采集继电器，定操继电器的触点，反操继电器的触点以及防护继电器的触点。

优选的是，还包括监测单元，用于接收来自处理单元的关于道岔的表示状态、保护继电器的电平状态以及其他关于本发明涉及的液压道岔控制以及表示系统的故障，并将上述信息发送至外接的监测机上进行显示，以供维修人员查看。

附图说明

图1示出了本发明所涉及的液压道岔控制以及表示系统的逻辑结构图。

图2示出了本发明所涉及的动作控制单元中的道岔控制逻辑框图。

图3示出了本发明所涉及的动作控制单元中的电流反馈电路图。

图4示出了本发明所涉及的表示单元的框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

如图1所示，依照本发明涉及的液压道岔控制以及表示系统包括反馈单元10，处理单元20，动作控制单元30，表示单元40，监测单元50。本发明涉及的液压道岔控制以及表示系统针对的是五线制交流电动转辙机，例如ZY7型系列电动液压转辙机。

反馈单元10包括命令处理模块101，状态采集模块102以及状态反馈模块103，其中命令处理模块101接收联锁机发送的控制命令，并对其进行电压转换处理，将联锁机发送的24V/5HZ的控制命令转换成5V/5HZ的脉冲，并将处理后的控制命令发送至处理单元20。状态采集模块102采集保护继电器BHJ的电平状态T，所述保护继电器BHJ的电平状态T，当道岔没有动作时，其电平状态T为低电平，当道岔即将动作时，所述保护继电器BHJ检测到道岔动作，则电平状态T为高电平，所述保护继电器BHJ检测到道岔没动作，则电平状态T为低电平，其中高电平代表A、B、C三相电源中无断相，处理单元20可以向动作控制单元30发送驱动命令；低电平代表A、B、C三相电源中有断相，处理单元20不对动作控制单元30发送驱动命令。状态采集模块102还可以通过表示单元40中的定表采集继电器DBCJ以及反表采集继电器FBCJ采集道岔的表示状态409。状态采集模块102将上述保护继电器BHJ的电平状态T和表示状态409发送至处理单元20。状态反馈模块103将处理单元20发送来的道岔的表示状态409以及保护继电器BHJ的电平状态T上传至联锁机。

处理单元20包括第一CPU201（CPU1），第二CPU202（CPU2）以及SPI203（串行外设接口）。CPU1和CPU2接收上述控制命令以及道岔的表示状态409和保护继电器BHJ的电平状态T，电平状态T为高电平是CPU1和CPU2可以发出与联锁机下发的控制命令相对应的驱动命令的条件之一。SPI203将CPU1和CPU2中的信息进行同步以及校验，当CPU1和CPU2中的控制命令一致时，则处理单元20对动作控制单元30输出驱动命令，当上述控制命令不一致时，则处理单元20不对动作控制单元30输出驱动命令，实现“二取二”逻辑控制结构。

动作控制单元30包括防护继电器FHJ301，定操继电器DCJ302，反操继电器FCJ303，继电器检测模块304，所述动作控制单元30还包括传感器单元305，互感器单元306，其中传感器单元305包括三个传感器C1，C2，C3；互感器单元306包括三个互感器H1，H2，H3，如图2所示。动作控制单元30接收处理单元20发送来的驱动命令，控制相应的继电器动作，通过线缆60输出AC380V电源控制电液压转辙机70动作，完成道岔位置的转换。继电器检测模块304检测各继电器的动作情况，并将该情况反馈至处理单元20，处理单元20根据上述情况判定是否继续对动作控制单元30发出驱动命令，即判断是否需要故障导向安全态。

表示单元40包括变压器401，反表继电器FBJ402，第一电阻403，定表继电器线圈404，第一组电容405，第三电阻406，第二光电耦合器407，第二二极管408，定表采集继电器DBCJ，定操继电器DCJ302，反操继电器FCJ303以及防护继电器FHJ301的触点等。上述反表继电器FBJ402，第一电阻403，定表继电器线圈404，第一组电容405，第三电阻406，第二光电耦合器407，第二二极管408，定表采集继电器DBCJ，定操继电器DCJ302，反操继电器FCJ303以及防护继电器FHJ301的触点构成定表电路，表示单元40还包括与上述定表电路相对应的反表电路，其所包括的元件以及各元件间的连接方式与上述定表电路相对应。表示单元40采集道岔的状态，并将上述道岔的状态，即定位表示状态或者反位表示状态反馈至状态采集模块102，进而通过状态反馈模块103将该状态上传至联锁机。

监测单元50接收来自CPU2的关于道岔的表示状态409、保护继电器BHJ的电平状态T以及其他关于本发明涉及的液压道岔控制以及表示系统的故障，并将上述信息发送至外接的监测机上进行显示，以供维修人员查看。

动作控制单元30中的道岔控制逻辑框图如图2所示，A相电源依次通过传感器单元305中传感器C3，互感器单元306中的互感器H3，之后连接到防护继电器FHJ301中与之对应的触点，并通过线缆60中的线缆X1连接至电液压转辙机70中的线圈；B相电源依次通过传感器单元305中传感器C2，互感器单元306中的互感器H2，之后连接到防护继电器FHJ301中与之对应的触点，并通过线缆60中的线缆X2，X4连接至电液压转辙机70中的线圈；C相电源依次通过传感器单元305中传感器C1，互感器单元306中的互感器H1，之后连接到防护继电器FHJ301中与之对应的触点，并通过线缆60中的线缆X5，X3连接至电液压转辙机70中的线圈；所述传感器单元305连接至第一CPU201或第二CPU202，所述互感器单元306连接至第二CPU202或第一CPU201。

其中传感器单元305用于检测对应的线路中有无电流信号并且获得相应的电流数据，当传感器单元305中的任一传感器检测到没有电流信号时，表明与该传感器对应的驱动电路断相或者道岔未动作，传感器单元305将检测到的电流状态以及电流数据反馈至第一CPU201/第二CPU202，如无电流信号，处理单元20停止输出驱动命令；当有电流信号时，则将该电流数据传输至处理单元20，进而传送至监测单元50，以便供外接监测机显示。

所述互感器单元306也用于检测对应的线路中有无电流信号，当互感器单元306中的任一互感器检测到没有电流信号时，表明与该互感器对应的驱动电路断相或者道岔未动作，互感器单元306将检测到的电流状态反馈至第二CPU202/第一CPU201，如无电流信号，处理单元20停止输出驱动命令。所述传感器单元305和互感器单元306连接至不同的CPU，基于“二取二”逻辑控制结构，当上述传感器单元305和互感器单元306将反馈信息反馈至第一CPU201和第二CPU202时，当其中任意一个CPU接收到驱动电路断相或者道岔未动作的信息，则处理单元20停止发送驱动命令，可以有效的防止误操作的产生。

具体的实现互感器单元306检测对应的线路中有无电流信号的功能的电流反馈电路图如图3所示，所述互感器单元306中的每个互感器都具有该电流反馈电路。所述电流反馈电路包括互感器306A（U11），双运算放大电路U9，第一光电耦合器U10，第五二极管D5，第四十七电阻R47，第四十八电阻R48，第四十六电阻R46，第四十九电阻R49，第四十电阻R40，第五十电阻R50，第五十一电阻R51，第四十四电阻R44，第四十五电阻R45，第十九电容C19，第二十电容C20。其中双运算放大电路U9包括运算放大器U9A和比较器U9B。互感器306A的端口1和2用于接收交流电流，第四十七电阻R47连接至所述互感器306A的另外两个端口3和4，第四十八电阻R48与第四十七电阻R47并联，互感器306A的端口4通过第四十六电阻R46连接至运算放大器U9A的同相输入端，互感器306A的端口3通过第四十九电阻R49连接至运算放大器U9A的反相输入端，并且该端口接地DGND，运算放大器U9A的输出端通过第四十电阻R40连接至其反相输入端，并且该输出端还连接至比较器U9B的同相输入端，运算放大器U9A还分别由第一电源VCC5.0，第二电源VEE5.0供电，并且从第一电源VCC5.0，第二电源VEE5.0分别引出第十九电容C19，第二十电容C20接地DGND；第一电源VCC5.0对串联的第五十电阻R50，第五十一电阻R51供电，并且该串联的电路另一端接地DGND，从第五十电阻R50，第五十一电阻R51连线的中间引出连线接至比较器U9B的反相输入端，比较器U9B的输出端通过第五二极管D5连接至第一光电耦合器U10的2脚，其1脚通过第四十四电阻R44连接至第一电源VCC5.0，其3脚接地DGND，其4脚通过第四十五电阻R45连接至第一电源VCC5.0，并将4脚输出的信息反馈至第一CPU201或第二CPU202。

在上述电流反馈电路中，互感器306A将采集到的电流信号通过并联的第四十七电阻R47和第四十八电阻R48转换成电压信号，并将所述电压信号经过运算放大器U9A的放大后，将放大后的信号送到比较器U9B与基准电压1.67V进行比较，当放大后的电压值大于基准电压时，则将所述电压经第一光电耦合器U10输出，并将输出的50Hz脉冲信号反馈至处理单元20，处理单元20对上述50Hz脉冲信号进行计数，并计算脉宽以排除干扰信号的影响。其中第五十电阻R50，第五十一电阻R51的阻值经过适当的调整，使其中点的电压值形成1.67V的基准电压，当互感器306A的4脚输出的电流值在500mA及以上时，比较器U9B的同相输入端的电压值才大于所述基准电压，第一光电耦合器U10的4脚才可能输出50Hz脉冲信号。当处理单元20接收到上述50Hz脉冲信号时，说明互感器单元306检测的对应的线路中有电流信号；当处理单元20没接收到上述50Hz脉冲信号时，说明互感器单元306检测的对应的线路中没有电流信号，则处理单元20停止发送驱动命令，从而实现了互感器单元306检测对应的线路中有无电流信号的功能。

具体的动作控制单元30的操作过程是：当联锁机发出定操或者反操控制命令时，处理单元20发出驱动命令驱动所述防护继电器FHJ301动作，在所述防护继电器FHJ301的触点吸起后，处理单元20再次发出驱动命令驱动对应的定操继电器DCJ302或反操继电器FCJ303动作，进而通过线缆60接通电液压转辙机70中的线圈，使其做出与控制命令相对应的动作，当道岔完成动作后，依次将定操继电器DCJ302或反操继电器FCJ303，以及防护继电器FHJ301的触点落下。当有断相、继电器故障或者处理单元20检测到电路故障时，防护继电器FHJ301的触点立即落下，起到防护作用。

表示单元40的框图如图4所示，由于道岔的定表状态（定位表示状态）的判定过程与道岔的反表状态（反位表示状态）的判定过程类似，下面以定表状态的判定过程为例进行说明。

变压器401将外接的220V，50Hz的交流电转换成110V，50Hz的交流电，定表继电器线圈404所对应的定表继电器和第二光电耦合器407是判定道岔的定表状态的依据。由于定表继电器线圈404有极性，因此当交流正半周，电流流过定表继电器线圈404时，其两端的第一组电容405才能进行充电，这样才能使定表继电器线圈404对应的定表继电器吸合；当上述条件满足时，还必须在交流负半周时，电流流过第二光电耦合器407，使其检测到50Hz的脉冲信号，当上述两个条件同时满足时，表示单元40才会用定表采集继电器DBCJ将道岔的定表状态反馈至状态采集模块102，进而发送至处理单元20。

具体的判定过程是：

（1）当电液压转辙机70中的室外二极管D1正常时：

交流正半周的电流依次流过：变压器401次级线圈的第三端口3，反表继电器FBJ402的触点，第一电阻403，定表继电器线圈404，定操继电器DCJ302的触点，反操继电器FCJ303的触点，线缆X2，室外二极管D1，第二电阻R2，电液压转辙机70中的电机U-W，线缆X1，防护继电器FHJ301的触点，变压器401次级线圈的第四端口4；

交流负半周的电流依次流过：变压器401次级线圈的第三端口3，反表继电器FBJ402的触点，第一电阻403，第二二极管408（D2），第二光电耦合器407，第三电阻406，定操继电器DCJ302的触点，反操继电器FCJ303的触点，线缆X4，电液压转辙机70中的电机V-W，线缆X1，防护继电器FHJ301的触点，变压器401次级线圈的第四端口4；

从上述的交流正半周及负半周的电流流向分析可知，当交流正半周时，定表继电器线圈404有电流流过，且电流方向与定表继电器线圈404的极性相同，使得其两端的第一组电容405充电，进而使得定表继电器线圈404对应的定表继电器吸合；当交流负半周时，电流流过第二光电耦合器407，使其检测到50Hz的脉冲信号，因此结合上述条件，表示单元40通过定表采集继电器DBCJ将道岔的定表状态反馈至状态采集模块102。

（2）当电液压转辙机70中的室外二极管D1短路时：

交流正半周的电流依次流过：变压器401次级线圈的第三端口3，反表继电器FBJ402的触点，第一电阻403，第一组电容405，定操继电器DCJ302的触点，反操继电器FCJ303的触点，线缆X2，第二电阻R2，电液压转辙机70中的电机U-W，线缆X1，防护继电器FHJ301的触点，变压器401次级线圈的第四端口4；交流负半周的电流：绝大部分电流流向路径同交流正半周相同，只有极少电流流过第二光电耦合器407；

从上述的交流正半周及负半周的电流流向分析可知，当交流正半周时，定表继电器线圈404没有电流流过，使得定表继电器线圈404对应的定表继电器无法励磁吸合；当交流负半周时，只有极少电流流过第二光电耦合器407，使其无法检测到50Hz的脉冲信号，因此室外二极管D1短路时，无法满足给出表示状态的两个条件，因此表示单元40无表示信息输出。

（3）当电液压转辙机70中的室外二极管D1断路时：

交流正半周：无法形成电流回路；

交流负半周的电流依次流过：变压器401次级线圈的第三端口3，反表继电器FBJ402的触点，第一电阻403，第二二极管408（D2），第二光电耦合器407，第三电阻406，定操继电器DCJ302的触点，反操继电器FCJ303的触点，线缆X4，电液压转辙机70中的电机V-W，线缆X1，防护继电器FHJ301的触点，变压器401次级线圈的第四端口4；

从上述的交流正半周及负半周的电流流向分析可知，当交流正半周时，定表继电器线圈404没有电流流过，使得定表继电器线圈404对应的定表继电器无法励磁吸合；当交流负半周时，电流流过第二光电耦合器407，使其检测到50Hz的脉冲信号，因此结合上述条件，表示单元40无表示信息输出。

（4）当电液压转辙机70中的室外二极管D1反接时：

交流正半周：无法形成电流回路；

交流负半周的电流形成两条电流回路：

第一条：变压器401次级线圈的第三端口3，反表继电器FBJ402的触点，第一电阻403，定表继电器线圈404，定操继电器DCJ302的触点，反操继电器FCJ303的触点，线缆X2，室外二极管D1，第二电阻R2，电液压转辙机70中的电机U-W，线缆X1，防护继电器FHJ301的触点，变压器401次级线圈的第四端口4；

第二条：变压器401次级线圈的第三端口3，反表继电器FBJ402的触点，第一电阻403，第二二极管408（D2），第二光电耦合器407，第三电阻406，定操继电器DCJ302的触点，反操继电器FCJ303的触点，线缆X4，电液压转辙机70中的电机V-W，线缆X1，防护继电器FHJ301的触点，变压器401次级线圈的第四端口4；

从上述的交流正半周及负半周的电流流向分析可知，当交流负半周时，第一条电流回路中，定表继电器线圈404有电流流过，但是电流的方向与定表继电器线圈404的极性相反，使得定表继电器线圈404两端的第一组电容405无法充电，进而使得定表继电器线圈404对应的定表继电器无法励磁吸合；第二条电流回路中，电流流过第二光电耦合器407，使其检测到50Hz的脉冲信号，因此结合上述条件，表示单元40无表示信息输出。

上述给出了对于电液压转辙机70中的室外二极管D1处于不同状态时，表示单元40中对于道岔的定表状态的判定过程，对于道岔的反表状态的判定过程与道岔定表状态的判定过程类似，只是在交流正半周时，反表电路中的第三光电耦合器检测50Hz的脉冲信号，交流负半周时，反表电路中的反表继电器线圈对应的反表继电器励磁吸合，同时满足上述两个条件，表示单元40通过反表采集继电器FBCJ将道岔的反表状态反馈至状态采集模块102。

本发明所涉及的液压道岔的控制以及表示系统两者在动作时间上是独立的，这就要求在模块设计上实现这两者的独立性。如图4所示可以看出在表示单元40中串接有动作控制单元30中定操继电器DCJ302，反操继电器FCJ303，防护继电器FHJ301的常闭触点，当动作控制单元30中进行定操或反操时，防护继电器FHJ301和定操继电器DCJ302/反操继电器FCJ303励磁，常闭触点打开，切断表示单元40中的表示电路，则不会输出表示信息；当电液压转辙机70动作到位后，防护继电器FHJ301和定操继电器DCJ302/反操继电器FCJ303的触点落下，常闭触点将表示电路和电液压转辙机70的线圈接通，可判定相应的表示信息。

由于液压道岔的特殊性，在动作控制单元30进行动作的过程中必须切断5根表示线路，为了实现上述要求，在图4中可以看出在表示电路中利用防护继电器FHJ301的两组常闭触点切断两根表示线路，利用定操继电器DCJ302和反操继电器FCJ303的常闭触点切断另外三根表示线路，通过这种方式可以很好的实现动作过程中切断表示电路。

本发明所涉及的液压道岔的控制以及表示系统采用以下设计原则：

（1）组合式故障安全原则：组合式故障安全原则主要体现在动作控制单元30中，不论道岔是从定位转换到反位，还是从反位转换到定位，都必须依靠自身防护继电器FHJ301和定操继电器DCJ302，或者防护继电器FHJ301和反操继电器FCJ303两个同时动作才能完成输出控制功能。

（2）反应式故障安全原则：反应式故障安全原则主要体现在整个系统实现的是一个完整的闭环检查功能，不论是输出动作的控制还是表示状态的采集都能进行监控。

（3）固有故障安全原则：固有故障安全原则主要体现在选用的材料上面，例如选择的继电器本身就是具有故障安全属性的一种器件，在任何时候其所处的状态都能被知晓，防止在危险侧发生故障的可能。

（4）检查的冗余原则：冗余原则主要体现在处理单元20，动作控制单元30以及表示单元40等都采用的是“二取二”逻辑设计结构，如处理单元20，包括CPU1和CPU2，这两个子单元互相独立，单独完成各自的功能。

（5）差异性原则：差异性原则主要体现在处理单元20中，它有两个独立的控制子单元，这两个子单元中的控制代码是存在差异的。

（6）实时故障检测原则：实时故障检测包括继电器的故障检测和保护继电器BHJ电平状态电路的故障检测。继电器的故障检测可以反应动作控制单元30本身的故障状态，保护继电器BHJ电平状态电路的检测可判断室外道岔的故障状态信息，并将故障信息同时传给处理单元20和监测单元50。

针对电液压转辙机70的特点，以及铁道部对计算机联锁系统在安全性、可靠性、可用性和可维护性方面的高要求，本发明所涉及的液压道岔的控制以及表示系统采用电子电路替代了体积大，维护性差的继电器。本发明所涉及的液压道岔的控制以及表示系统具有技术先进、体积小、设备紧凑、功能强大、故障指示到位、模块可带电热拔插并可提供丰富的信息和表现形式，容易实现故障控制、分析等功能。

Claims (10)

1.一种液压道岔的控制以及表示系统，该系统包括：

表示单元，用于采集道岔的表示状态，并将所述表示状态反馈至反馈单元；

反馈单元，用于采集表示单元的道岔表示状态以及保护继电器的电平状态，将上述状态连同从联锁机得到的控制命令一并发送至处理单元；

处理单元，用于接收反馈单元发送来的控制命令以及表示状态和电平状态，并且根据该控制命令以及状态信息对动作控制单元发送驱动命令；

动作控制单元，用于接收处理单元发送的驱动命令，并按照该驱动命令完成相应动作。

2.根据权利要求1所述的液压道岔的控制以及表示系统，其特征在于：所述反馈单元包括命令处理模块，状态采集模块以及状态反馈模块：

命令处理模块，用于接收联锁机发送的控制命令，并对其进行电压转换处理，并将处理后的控制命令发送至处理单元；

状态采集模块，用于采集保护继电器的电平状态和道岔的表示状态，并将上述保护继电器的电平状态和道岔的表示状态发送至处理单元；

状态反馈模块，用于将处理单元发送来的信息上传至联锁机。

3.根据权利要求2所述的液压道岔的控制以及表示系统，其特征在于：所述保护继电器的电平状态，当道岔没有动作时，其电平状态为低电平，当道岔即将动作时，所述保护继电器检测到道岔动作，则电平状态为高电平，所述保护继电器检测到道岔没动作，则电平状态为低电平，其中高电平是处理单元向动作控制单元发送驱动命令的条件之一；低电平则代表处理单元不对动作控制单元发送驱动命令。

4.根据权利要求1所述的液压道岔的控制以及表示系统，其特征在于：所述处理单元包括第一CPU，第二CPU以及串行外设接口SPI：

第一CPU和第二CPU，用于接收所述反馈单元发送的控制命令以及道岔的表示状态和保护继电器的电平状态，并对动作控制单元发出与联锁机下发的控制命令相对应的驱动命令；

SPI，用于将第一CPU和第二CPU中的信息进行同步以及校验，当第一CPU和第二CPU中的信息一致时，处理单元对动作控制单元输出驱动命令，当上述信息不一致时，处理单元不对动作控制单元输出驱动命令，实现“二取二”逻辑控制结构。

5.根据权利要求1所述的液压道岔的控制以及表示系统，其特征在于：所述动作控制单元包括防护继电器，定操继电器，反操继电器，继电器检测模块，传感器单元，互感器单元，其中传感器单元包括三个传感器，互感器单元包括三个互感器：

防护继电器和定操继电器，用于当联锁机发出道岔由反位到定位的控制命令时，处理单元发出与上述控制命令相对应的驱动命令控制防护继电器和定操继电器动作，以实现道岔的定位操作；

防护继电器和反操继电器，用于当联锁机发出道岔由定位到反位的控制命令时，处理单元发出与上述控制命令相对应的驱动命令控制防护继电器和反操继电器动作，以实现道岔的反位操作；

继电器检测模块，用于检测各继电器的动作情况，并将该情况反馈至上述处理单元，处理单元根据上述情况判定是否继续对动作控制单元发出驱动命令，即判断是否需要故障导向安全态；

传感器单元，用于检测与每一个传感器对应的线路中有无电流信号并且获得相应的电流数据，当传感器单元中的任一传感器检测到没有电流信号时，表明与该传感器对应的驱动电路断相或者道岔未动作；传感器单元将检测到的电流状态以及电流数据反馈至处理单元，当没有电流信号时，处理单元停止输出驱动命令；

互感器单元，用于检测与每一个互感器对应的线路中有无电流信号，当互感器单元中的任一互感器检测到没有电流信号时，表明与该互感器对应的驱动电路断相或者道岔未动作，互感器单元将检测到的电流状态反馈至处理单元，当没有电流信号时，处理单元停止输出驱动命令。

6.根据权利要求5所述的液压道岔的控制以及表示系统，其特征在于：所述传感器单元和互感器单元连接至处理单元中的不同的CPU，基于“二取二”逻辑控制结构，当上述传感器单元和互感器单元将反馈信息反馈至处理单元时，当其中任意一个CPU接收到驱动电路断相或者道岔未动作的信息时，处理单元停止发送驱动命令，有效的防止误操作的产生。

7.根据权利要求5所述的液压道岔的控制以及表示系统，其特征在于：所述互感器单元检测对应的线路中有无电流信号的功能采用电流反馈电路完成，所述互感器单元中的每个互感器都具有该电流反馈电路，所述电流反馈电路包括互感器，双运算放大电路，第一光电耦合器，第五二极管，第四十七电阻，第四十八电阻，第四十六电阻，第四十九电阻，第四十电阻，第五十电阻，第五十一电阻，第四十四电阻，第四十五电阻，第十九电容，第二十电容，其中双运算放大电路包括运算放大器和比较器，互感器的第一端口和第二端口用于接收交流电流，第四十七电阻连接至所述互感器的另外两个端口，第四十八电阻与第四十七电阻并联，互感器的第四端口通过第四十六电阻连接至运算放大器的同相输入端，互感器的第三端口通过第四十九电阻连接至运算放大器的反相输入端，并且该端口接地，运算放大器的输出端通过第四十电阻连接至其反相输入端，并且该输出端还连接至比较器的同相输入端，运算放大器还分别由第一电源，第二电源供电，并且从第一电源，第二电源分别引出第十九电容，第二十电容接地；第一电源对串联的第五十电阻，第五十一电阻供电，并且该串联的电路另一端接地，从第五十电阻，第五十一电阻连线的中间引出连线接至比较器的反相输入端，比较器的输出端通过第五二极管连接至第一光电耦合器的一个引脚，其另一引脚通过第四十四电阻连接至第一电源，该第一光电耦合器的第三引脚接地，其第四引脚通过第四十五电阻连接至第一电源，并将第四引脚输出的信息反馈至处理单元。

8.根据权利要求7所述的液压道岔的控制以及表示系统，其特征在于：所述第五十电阻，第五十一电阻连线的中间点的电压是1.67V的基准电压，当所述互感器的第四端口输出的电流大于等于500mA时，第一光电耦合器的第四引脚才输出50Hz脉冲信号至处理单元。

9.根据权利要求1所述的液压道岔的控制以及表示系统，其特征在于：所述表示单元包括变压器，定表电路以及反表电路：

定表电路包括反表继电器，第一电阻，定表继电器线圈，第一组电容，第三电阻，第二光电耦合器，第二二极管，定表采集继电器，定操继电器的触点，反操继电器的触点以及防护继电器的触点；

反表电路包括定表继电器，第四电阻，反表继电器线圈，第二组电容，第五电阻，第三光电耦合器，第三二极管，反表采集继电器，定操继电器的触点，反操继电器的触点以及防护继电器的触点。

10.根据权利要求1所述的液压道岔的控制以及表示系统，其特征在于：还包括监测单元，用于接收来自处理单元的关于道岔的表示状态、保护继电器的电平状态以及其他关于本发明涉及的液压道岔控制以及表示系统的故障，并将上述信息发送至外接的监测机上进行显示，以供维修人员查看。

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