CN104527730A - 一种用于铁路信号联锁系统的安全与门电路 - Google Patents

Abstract

本发明所述的一种用于铁路信号联锁系统的安全与门电路，包括隔离式动静换能升压电路一，隔离式动静换能升压电路二，安全型继电器一，安全型继电器二，以及分别向隔离式动静换能升压电路一和隔离式动静换能升压电路二供电的电源一和电源二；所述隔离式动静换能升压电路一和隔离式动静换能升压电路二的输入端分别与铁路信号联锁系统中的脉冲输入信号、电平输入信号端相连，其输出端分别与安全型继电器一、安全型继电器二的输入端相连；所述安全型继电器一和安全型继电器二的常开触点相串联，常闭触点采用继电器互检方式连接。本发明所示的安全与门电路提高了电路安全性与可靠性。

Description

一种用于铁路信号联锁系统的安全与门电路

技术领域

    本发明涉及铁路信号技术领域，具体涉及一种用于铁路信号联锁系统的安全与门电路。

背景技术

铁路信号是铁路运输的耳目，是保证行车安全和提高运输效率的有力工具。一旦信号设备故障，铁路运输将陷于瘫痪，整个国民经济将遭受严重损失。从铁路一开始出现，人们就把铁路信号中的故障——安全技术作为一个专题进行研究。随着铁路信号技术的发展和铁路信号的广泛应用，铁路信号也成为提高铁路区间和车站通过能力、增加铁路运输经济效益、改善铁路员工劳动条件的一种现代化科学管理手段和技术。而目前铁路信号联锁系统中各种模块的电路设计安全等级较低，可靠性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于铁路信号联锁系统的安全与门电路，该电路能够较好地解决铁路信号联锁系统中的安全性与可靠性的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

 一种用于铁路信号联锁系统的安全与门电路，包括隔离式动静换能升压电路一，隔离式动静换能升压电路二，安全型继电器一，安全型继电器二，以及分别向隔离式动静换能升压电路一和隔离式动静换能升压电路二供电的电源一和电源二；所述隔离式动静换能升压电路一的输入端分别与向该电路提供通道一脉冲输入信号的CPU1的输出端、向该电路提供通道二电平输入信号的硬件看门狗电路一的状态输出端相连，所述隔离式动静换能升压电路一的输出端与安全型继电器一的输入端相连；所述隔离式动静换能升压电路二的输入端分别与向该电路提供通道二脉冲输入信号的CPU2的输出端、向该电路提供通道一电平输入信号的硬件看门狗电路二的输出端相连，所述隔离式动静换能升压电路二的输出端与安全型继电器二的输入端相连；所述硬件看门狗电路一和硬件看门狗电路二分别与CPU1和CPU2交互式连接，所述安全型继电器一和安全型继电器二的常开触点相串联。

所述隔离式动静换能升压电路一包括隔离电路、或门电路、隔直电路、升压换能电路、整流滤波电路、以及用于驱动升压换能电路的推挽电路；所述隔离电路的输入端分别与CPU1的输出端、硬件看门狗电路一的输出端相连，所述或门电路的输入端与隔离电路的输出端相连、其输出端与隔直电路的输入端相连，所述推挽电路的输入端与或门电路的输出端相连、其输出端与升压换能电路的输入端相连，所述整流滤波电路的输入端与升压换能电路的输出端相连、其输出端与安全型继电器一的输入端相连。

所述升压换能电路由升压变压器和MOS管组成；所述MOS管的源极接地、栅极与推挽电路相连，漏极与升压变压器的初级线圈的一端相连，升压变压器的初级线圈另一端分别与隔离电路和推挽电路的输入端相连，所述升压变压器的次级线圈与整流滤波电路相连。

所述隔离式动静换能升压电路一还包括隔离式稳压反馈电路，所述隔离式稳压反馈电路的输入端与整流滤波电路的输出端相连，其输出端与或门电路的一路输入端相连。

与隔离电路相连的升压变压器的初级线圈一端的导线上还设有一保险丝，当电路发生故障时，保险丝在电流升至一定高度后熔断，切断电流，以起到保护变压器的作用，防止电路故障的扩散。

本发明的有益效果是：本发明所述安全与门电路，通过两路隔离式动静换能升压电路和安全型继电器对CPU输入信号的控制，该隔离式动静换能升压电路由隔离电路、或门电路、隔直电路、推挽电路、升压换能电路、整理滤波电路和隔离式稳压反馈电路组成，提高了铁路信号联锁系统中的可靠性、安全性和稳定性。（2）隔离电路7与向隔离式动静换能升压电路的CPU输出接口间的电气隔离，防止两者间的噪声信号相互串扰和扩散，保证了CPU控制电路与隔离式动静换能升压电路间的电气独立性和安全性。

附图说明

图1是本发明的电路原理框图；

图2是本发明的隔离式动静换能升压电路原理框图；

图3是本发明的应用原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1、图3所示，本实施例的用于铁路信号联锁系统的安全与门电路，包括隔离式动静换能升压电路一1，隔离式动静换能升压电路二4，安全型继电器一2，安全型继电器二5，以及分别向隔离式动静换能升压电路一1和隔离式动静换能升压电路二4供电的电源一和电源二；该电源一、电源二直接驱动安全型继电器一2、安全型继电器二5线圈，避免导致误吸起危险。隔离式动静换能升压电路一1的输入端分别与向该电路提供通道一脉冲输入信号的CPU1的输出端、向该电路提供通道二电平输入信号的硬件看门狗电路一16的状态输出端相连，隔离式动静换能升压电路一1的输出端与安全型继电器一2的输入端相连；隔离式动静换能升压电路二4的输入端分别与向该电路提供通道二脉冲输入信号的CPU2的输出端、向该电路提供通道一电平输入信号的硬件看门狗电路二17的输出端相连，隔离式动静换能升压电路二4的输出端与安全型继电器二5的输入端相连；硬件看门狗电路一16和硬件看门狗电路二17分别与CPU1和CPU2交互式连接。安全型继电器一2和安全型继电器二5的常开触点NO采用逻辑与结构串联连接，实现安全与门电路；通道一、通道二对安全继电器一2、安全继电器二5的常闭触点NC采用互检方式连接，即安全继电器一2常闭触点NC接于输入通道2的触点回测端，以便输入通道2的CPU检测位置是否正确，安全继电器二5常闭触点NC接于输入通道1的触点回测端，以便输入通道1的CPU检测位置是否正确。当任意通道的CPU在一定时间后检测到触点位置与输出状态不符合时，CPU可控制安全继电器一2、安全继电器二5释放，使得电路导向安全侧。在本实施例中安全型继电器一2和安全型继电器二5为强制导向式继电器，利用该继电器常闭触点与常开触点不同时闭合的特点，实现检测安全继电器一2、安全继电器二5的常开触点NO位置。

隔离式动静换能升压电路一1需要输入通道1提供脉冲输入信号、通道2提供低电平的电平信号，当两通道同时输出脉冲信号和电平信号时，隔离式动静换能升压电路一1向安全继电器一2输出驱动电压，安全继电器一2的常开触点NO吸合。隔离式动静换能升压电路二4需要通道1提供低电平的电平信号、通道2的脉冲信号，当两通道同时输出脉冲信号和电平信号时，隔离式动静换能升压电路二4向安全继电器二5输出驱动电压，安全继电器二5的常开触点NO吸合，最终安全与门电路干节点输出A、B闭合。

如图2所示，隔离式动静换能升压电路一1与隔离式动静换能升压电路二4的内部电路图相同，隔离式动静换能升压电路一1包括隔离电路7、或门电路14、隔直电路8、升压换能电路11、整流滤波电路12、隔离式稳压反馈电路10,以及用于驱动升压换能电路11的推挽电路9；隔离电路7的输入端分别与CPU1的输出端、硬件看门狗电路一16的输出端相连，或门电路14的输入端与隔离电路7的输出端相连、其输出端与隔直电路8的输入端相连，推挽电路9的输入端与或门电路14的输出端相连、其输出端与升压换能电路11的输入端相连，整流滤波电路12的输入端与升压换能电路11的输出端相连、其输出端与安全型继电器一2的输入端相连, 隔离式稳压反馈电路10的输入端与整流滤波电路12的输出端相连，其输出端与或门电路14的一路输入端相连。

如图2所示，升压换能电路11由升压变压器和MOS管组成；MOS管的源极接地、栅极与推挽电路9相连，漏极与升压变压器的初级线圈的一端相连，升压变压器的初级线圈另一端分别与隔离电路7和推挽电路9的输入端相连，升压变压器的次级线圈与整流滤波电路12相连。与隔离电路7相连的升压变压器的初级线圈一端的导线上还设有一保险丝13, 当电路发生故障时，保险丝在电流升至一定高度后熔断，切断电流，以起到保护变压器的作用，防止电路故障导致变压器损坏。

上述电路中的隔离电路7实现了与的CPU输出接口间的电气隔离，防止两者间的噪声信号相互串扰和扩散，保证了CPU控制电路与隔离式动静换能升压电路间的电气独立性。或门电路14为与向隔离式动静换能升压电路的硬件窗口看门狗输出端相连，避免了CPU软件在未起动情况下在脉冲输入信号产生瞬间脉冲造成隔离式动静换能升压电路的误输出，提高了电路的输出可靠性。隔直电路8为防止CPU控制电路故障，脉冲输入信号端输出常高电平，导致升压换能电路里11中MOS管出现常导通态造成工作电源短路，损坏MOS管和变压器，防止故障扩散，提高了电路的安全性。推挽电路9为MOS管提供可靠的驱动能力，提高了电路的稳定性。隔离式升压换能电路11将脉冲输入信号以工作电源幅度的电压值放大，驱动变压器工作，使变压器输出端输出更高幅度的安全电压，也防止因前级电路故障造成造成电压直接传入后级的安全继电器，进一步提高了电路的安全性。隔离式稳压反馈电路10为防止整流与滤波电路12输出电压有偶然过高，导致后级安全继电器线圈损坏，提高了电路的稳定性。

隔离式动静换能升压电路，在有低电平信号输入时，才接受脉冲输入信号，脉冲信号经过隔离电路7、或门判断电路14、隔直电路8、推挽电路9，输出至升压换能电路11，脉冲信号被升压换能电路11放大功率驱动能力，使升压换能电路11内部变压器以输入端的脉冲信号频率、占空比工作，变压器励磁响应，在副边输出幅度更高的交流电压，交流电压输出至整流与滤波电路12。整流与滤波电路12输出的静态直流电压至隔离式稳压反馈电路10，当输出电压超压时隔离式稳压反馈电路10控制输入的脉冲占空比降低，输出的直流电压降低，防止安全型继电器一2、安全型继电器二5线圈在超压时损坏。升压换能电路11内部采用升压变压器实现升压换能原因为，让电路只响应脉冲输入信号，通过设计变压器的频域范围，可避免干扰串入导致安全型继电器一2、安全型继电器二5的误吸起。为了防止升压换能电路11的输入与输出间短路故障，在本实施例中继电器额定工作电压要高于电源一、电源二电压的4倍以上。

本发明所述的安全与门电路，当铁路信号联锁系统中的安全与门电路的两输入通道同时输出脉冲输入信号和电平输入信号时，输出干节点A、B闭合，外部执行设备回路接通并开始工作。安全与门电路中任意一个元器件出现故障时，都将影响升压换能电路11的脉冲输入，升压换能电路11中的变压器将无输出，最终隔离式动静转换升压电路一1或隔离式动静转换升压电路二4无输出，安全型继电器一2或安全型继电器二5释放，输出干节点A、B断开且安全型继电器一2的NC触点闭合或安全型继电器二5的NC触点闭合。由于输出干节点A、B的切断，安全型继电器一2、安全继电器二5的NO触点串联回路切断，外部执行设备停止工作。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于铁路信号联锁系统的安全与门电路，其特征在于：包括隔离式动静换能升压电路一（1），隔离式动静换能升压电路二（4），安全型继电器一（2），安全型继电器二（5），以及分别向隔离式动静换能升压电路一（1）和隔离式动静换能升压电路二（4）供电的电源一和电源二；所述隔离式动静换能升压电路一（1）的输入端分别与向该电路提供通道一脉冲输入信号的CPU1的输出端、向该电路提供通道二电平输入信号的硬件看门狗电路一（16）的状态输出端相连，所述隔离式动静换能升压电路一（1）的输出端与安全型继电器一（2）的输入端相连；所述隔离式动静换能升压电路二（4）的输入端分别与向该电路提供通道二脉冲输入信号的CPU2的输出端、向该电路提供通道一电平输入信号的硬件看门狗电路二（17）的输出端相连，所述隔离式动静换能升压电路二（4）的输出端与安全型继电器二（5）的输入端相连；所述硬件看门狗电路一（16）和硬件看门狗电路二（17）分别与CPU1和CPU2交互式连接，所述安全型继电器一（2）和安全型继电器二（5）的常开触点相串联。

2.根据权利要求1所述的一种用于铁路信号联锁系统的安全与门电路，其特征在于：所述隔离式动静换能升压电路一（1）包括隔离电路（7）、或门电路（14）、隔直电路（8）、升压换能电路（11）、整流滤波电路（12）、以及用于驱动升压换能电路（11）的推挽电路（9）；所述隔离电路（7）的输入端分别与CPU1的输出端、硬件看门狗电路一（16）的输出端相连，所述或门电路（14）的输入端与隔离电路（7）的输出端相连、其输出端与隔直电路（8）的输入端相连，所述推挽电路（9）的输入端与或门电路（14）的输出端相连、其输出端与升压换能电路（11）的输入端相连，所述整流滤波电路（12）的输入端与升压换能电路（11）的输出端相连、其输出端与安全型继电器一（2）的输入端相连。

3.   根据权利要求2所述的一种用于铁路信号联锁系统的安全与门电路，其特征在于：所述升压换能电路（11）由升压变压器和MOS管组成；所述MOS管的源极接地、栅极与推挽电路（9）相连，漏极与升压变压器的初级线圈的一端相连，升压变压器的初级线圈另一端分别与隔离电路（7）和推挽电路（9）的输入端相连，所述升压变压器的次级线圈与整流滤波电路（12）相连。

4.根据权利要求2所述的一种用于铁路信号联锁系统的安全与门电路，其特征在于：所述隔离式动静换能升压电路一（1）还包括隔离式稳压反馈电路（10），所述隔离式稳压反馈电路（10）的输入端与整流滤波电路（12）的输出端相连，其输出端与或门电路（14）的一路输入端相连。

5.根据权利要求3所述的一种用于铁路信号联锁系统的安全与门电路，其特征在于：与隔离电路（7）相连的升压变压器的初级线圈一端的导线上还设有一保险丝（13）。