CN104914816A - 一种基于linux平台的铁路联锁机柜组自动控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于LINUX平台的铁路联锁机柜组自动控制装置，包括铁路联锁机柜组。所述铁路联锁机柜组包括控制中心，温度传感器，压差传感器，湿度传感器，信号放大电路，数模转换电路，微型空调，风机，电机，触摸屏控制，机柜锁控制，闭环继电器，阀门控制，刷新电路，电源管理系统，通信协议管理，防雷控制，电流传感器，浪涌保护器；优点主要有：对分线盘控制中下的铁路联锁机柜的控制更加的准确，可以针对实时情况对机柜进行温度，压差，电压差进行控制，启动和响应时间几乎为零。
Description
技术领域
本发明涉及铁路联锁机柜设计领域，尤其涉及一种铁路联锁机柜组自动处理和人机交互操作的领域。
背景技术
铁路联锁机柜是铁路上重要设施，由于铁路需要把控制转辙机、信号机(一般控制道岔)、轨道电路、机车信号等室外设备的通过一定的控制设备进行控制，而这些控制设备一般都放置在铁路联锁机柜组，通过放置在铁路联锁机柜组放置至铁路轨道进行封装控制，并通过控制中心实现分布式控制。现在的技术现状是缺乏相应的铁路联锁机柜自动控制方法对监控机、维修机、联锁主机、轨旁执行单元、安全通信系统、电源及供电网络等组成的控制设备组进行封装和分布式控制，并且通过一定的优化算法把这些设备组包括电源设备、轨旁通信控制设备、转辙机控制设备、信号机控制设备、轨道控制设备、机车信号控制设备，另外还要对通信主机、轨旁通信分机和通信网络这些设备进行以太网进行监控。此外控制中心还要对联锁主机与通信主机之间进行通信，因此还要采取通信协议的封装，这些不同的设备机柜之间需要满足不同的通信格式的兼容性；比如说通信主机与轨旁通信分机之间采用点对点冗余光纤进行通信；轨旁通信分机与各控制模块之间采用双CAN总线进行通信。控制中心利用以太网进行监控,可以对所有现场的每一台机柜空调进行监控,以便了解各铁路联锁机柜的工作状况。由电源管理系统通过独立的上、下行冗余供电网络向轨旁执行单元提供电源。该系统具有节省电缆、降低工程造价、减少断线故障等优点。
根据以上问题，本发明相较于以往传统方式，对分线盘控制中下的铁路联锁机柜的控制更加的准确，可以针对实时情况对机柜进行温度，压差，电压差进行控制，启动和响应时间几乎为零，因此，本发明在铁路联锁机柜组自动处理和人机交互操作方面有着更多的优点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：更加复杂的信号机乃至更多的智能体给区段和道岔带来更多的进路生成问题。
为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：包括铁路联锁机柜组，由规范统一的铁路联锁机柜所组成，铁路联锁机柜组对监控机、维修机、联锁主机、轨旁执行单元、安全通信系统、电源及供电网络等组成的内部联锁设备分别进行封装和分布式控制，铁路联锁机柜组包括控制中心，温度传感器，压差传感器，湿度传感器，信号放大电路，数模转换电路，微型空调，风机，电机，触摸屏控制，机柜锁控制，闭环继电器，阀门控制，刷新电路，电源管理系统，通信协议管理，防雷控制，电流传感器，浪涌保护器等控制模块；
控制中心的控制平台一般由LINUX搭建管理，包括微处理器(MCU)电路、I/O口驱动电路等，通过对温度传感器、压差传感器、湿度传感器进行收集不同的铁路联锁机柜组之间的相应的温度，压差，湿度的数值，并通过信号放大电路和数模转换电路传送给控制中心进行处理；控制中心的微处理器(MCU)为核心,通过接受触摸屏的指令进行运算处理,将命令发送给微型空调，由微型空调发送给电机、风机和机柜锁执行相应步骤，控制结果在触摸屏上进行显示，电机和风机分别由脉冲信号进行控制，通过风机和电机的工作，加快空气的流动和水的流动，改变机柜里的温度，压差和湿度，其中触摸屏由触摸屏控制进行控制，机柜锁由机柜锁控制进行控制，温度传感器采用西门子QAE系列温度传感器；压差传感器一般采用瑞士HUBA压力传感器；湿度传感器一般采用E+E温湿度传感器；机柜锁控制进行控制所有的机柜的门锁打开，如果参数发生异常，就进行自行打开状态；阀门控制用于对铁路联锁机柜组的各个铁路联锁机柜中的阀门进行控制从而调节铁路联锁机柜里的温度，压差和湿度；电源管理系统用于对电源进行管理，防止脉冲信号对不同的直流电和交流电的干涉；刷新电路对控制信号中的每个控制周期都要刷新所有的端口，另外对温度传感器、压差传感器、湿度传感器的收集信号进行多次采集，设计时将脉冲信号设定为安全范围，而将固定电平(包括0电平，1电平和其他固定值电平)都设定为危险范围，从而能检测出信号的故障；
电流传感器检查脉冲信号和供电电流的负荷，通过浪涌保护器进行保护，此时防雷控制通过单双工控制不同的防雷方式，可以采用为防止防雷元件至被防护的设备引线过长，将被保护设备的引线通过防雷元件端子跨接，取消防雷元件的并联引线的接线方式；防雷控制采用相线—零线(L—N)间、相线-保护地线(L—PE)间和中性线—保护地线(N—PE)间的全模防护；防雷控制一般在铁路联锁机柜的机壁上就近安装，防雷控制所引出的地线就近接到接地汇流排，接地汇流排单点冗余接到综合接地网上；每个铁路联锁机柜组中的内部联锁设备的主副两路交流380V/220V电源馈线根据实际的区域配置低压配电，然后接至电源管理系统；通信协议管理不同的机柜之间的通讯传送方式和通讯规约；其中对通信主机、轨旁通信分机和通信网络这些设备进行以太网进行监控；其中对通信主机与轨旁通信分机之间采用点对点冗余光纤进行通信；其中对轨旁通信分机与各控制模块之间采用双CAN总线进行通信；控制中心利用以太网进行监控，可以对所有现场的每一台机柜进行监控,以便了解各铁路联锁机柜的工作状况；由电源管理系统通过独立的上、下行冗余供电网络向每个铁路联锁机柜组中的内部联锁设备提供电源。
附图说明
图1为本发明的实物示意图；
图2为本发明的体系结构图
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。具体方法如下：
实施例：如图2所示为本发明的结构示意图：基于LINUX平台的铁路联锁机柜自动控制装置的实物图如图1所示，包括由规范统一的铁路联锁机柜组成铁路联锁机柜组，每对监控机、维修机、联锁主机、轨旁执行单元、安全通信系统、电源及供电网络等组成的内部联锁设备通过统一的机柜进行封装和分布式控制，铁路联锁机柜组里的主要模块有控制中心，温度传感器，压差传感器，湿度传感器，信号放大电路，数模转换电路，微型空调，风机，电机，触摸屏控制，机柜锁控制，闭环继电器，阀门控制，刷新电路，电源管理系统，通信协议管理，防雷控制，电流传感器，浪涌保护器；
控制中心的控制平台由LINUX搭建管理，控制平台包括微处理器(MCU)电路、I/O口驱动电路等，一般是嵌入式微处理器，硬件平台要支持OS、RAM和ROM，对资源的要求就比较高。芯片一般都有内置RAM和ROM，但其容量一般都很小，内置512KB就算很大了，但是运行OS一般都是兆级以上。这就要求芯片可扩展存储器，在控制系统中，经常用单片机的I/O口驱动其他电路。几种常用单片机I/O口驱动能力在相关的资料中的说法是：GMS97C2051、AT89C2051的P1、P3的口线分别具有10mA、20mA的输出驱动能力，AT89C51的P0、P1、P2、P3的口线具有1mA的输出驱动能力。通过对温度传感器、压差传感器、湿度传感器进行收集不同的铁路联锁机柜组之间的相应的温度，压差，湿度的数值，并通过信号放大电路和数模转换电路传送给控制中心进行处理，温度传感器采用西门子QAE系列温度传感器,或者是TNS4000分体数显温度传感器和TA2000通用型温度变送器；压差传感器一般采用瑞士HUBA压力传感器和霍尼韦尔压力压差传感器；湿度传感器一般采用E+E温湿度传感器，此时也可以采用Omega湿度传感器；控制中心的微处理器(MCU)为核心，通过接受触摸屏的指令进行运算处理，将命令发送给微型空调，由微型空调发送给电机、风机和机柜锁执行相应步骤，控制结果在触摸屏上进行显示，电机和风机由脉冲信号进行控制，风机加快空气的流动，电机通过阀门对水流进行控制，在现有的技术条件下也可以采用其它方式来改善机柜里的温度，通过这种处理，可以实时改变机柜里的温度，压差和湿度，控制者通过触摸屏由触摸屏控制进行控制，机柜锁由机柜锁控制进行控制；机柜锁控制进行控制所有的机柜的门锁打开，这里的门锁可以采用磁力锁，也可以采用一次性弹出不能弹回的锁，一旦出异常，就进行自行打开状态；阀门控制用于控制三通阀门或者是其它阀门，用于对铁路联锁机柜组的各个铁路联锁机柜中的阀门进行控制从而调节铁路联锁机柜里的温度，压差和湿度；电源管理系统用于对电源进行管理，防止脉冲信号对不同的直流电和交流电的干涉，每个铁路联锁机柜组中的内部联锁设备的主副两路交流380V/220V电源馈线根据实际的区域配置低压配电，然后接至电源管理系统；刷新电路对控制信号中的每个控制周期都要刷新所有的端口，另外对温度传感器、压差传感器、湿度传感器的收集信号进行多次采集，设计时将脉冲信号设定为安全范围，而将固定电平(包括0电平，1电平和其他固定值电平都设定为危险范围)从而能检测出信号的故障；
电流传感器检查脉冲信号和供电电流的负荷，通过浪涌保护器进行保护，这里举例：用SPD表达为浪涌保护器，LPZ0、SPZ1:LPZ0机柜外的区域；SPZ1机柜楼内的区域，PE是保护地线；L是相线；N是零线。另外此时防雷控制通过单双工控制不同的防雷方式，比如用凯文接线法：为防止防雷元件至被防护的设备引线过长，将被保护设备的引线通过防雷元件端子跨接，取消防雷元件的并联引线的一种接线方式；防雷控制采用相线—零线(L—N)间、相线—保护地线(L—PE)间和中性线—保护地线(N—PE)间的全模防护；防雷控制一般在铁路联锁机柜的机壁上就近安装，防雷控制所引出的地线就近接到接地汇流排，接地汇流排单点冗余接到综合接地网上；这里采用I级电源防护和II级电源防护，雷电电磁脉冲由工频电源馈线侵入是防护重点，设备的主付两路交流380V/220V电源馈线从LPZ0区进入LPZ1区室内低压配电装置，然后接至电源管理系统。电源防雷保安器采用相线—零线(L—N)间、相线—保护地线(L—PE)间和中性线—保护地线(N—PE)间的全模防护。电源防雷箱的地线就近接到接地汇流排，接地汇流排单点冗余接到综合接地网上。通信协议管理不同的机柜之间的通讯传送方式和通讯规约；其中对通信主机、轨旁通信分机和通信网络这些设备进行以太网进行监控；其中对通信主机与轨旁通信分机之间采用点对点冗余光纤进行通信；其中对轨旁通信分机与各控制模块之间采用双CAN总线进行通信；控制中心利用以太网进行监控，可以对所有现场的每一台机柜进行监控,以便了解各铁路联锁机柜的工作状况；由电源管理系统通过独立的上、下行冗余供电网络向每个铁路联锁机柜组中的内部联锁设备提供电源。铁路联锁机柜组对监控机、维修机、联锁主机、轨旁执行单元、安全通信系统、电源及供电网络等组成的设备组分别进行封装和分布式控制，这些设备组通过并联或者串联的方式把包括电源设备、轨旁通信控制设备、转辙机控制设备、信号机控制设备、轨道控制设备、机车信号控制设备进行连接，另外对通信主机、轨旁通信分机和通信网络这些设备进行以太网进行监控；控制中心还要对联锁主机与通信主机之间进行通信，因此还要采取通信协议的封装，这些不同的设备机柜之间需要满足不同的通信格式的兼容性，避免了比如说继电器繁琐的配线图设计，代之以支持热插拔的模块化设计方法；比如说通信主机与轨旁通信分机之间采用点对点冗余光纤进行通信；轨旁通信分机与各控制模块采用双CAN总线进行通信，具有外线短路保护功能。控制中心利用以太网进行监控,可以对所有现场的每一台机柜空调进行监控,使整个系统的结构更加优化。由电源管理系统通过独立的上、下行冗余供电网络向轨旁执行单元提供电源。该系统具有节省电缆、降低工程造价、减少断线故障等优点。安全通信系统由通信主机、轨旁通信分机和通信网络组成。联锁主机与通信主机之间采用冗余RS-422总线方式进行通信；通信主机与轨旁通信分机之间采用点对点冗余光纤进行通信；轨旁通信分机与各控制模块之问采用双CAN总线进行通信。由电源管理系统通过独立的上、下行咽喉区冗余供电网络向轨旁执行单元提供电源。该系统具有节省电缆、降低工程造价、减少断线故障等优点。远程监控系统利用以太网进行监控,可以通过LINUX平台对所有现场的每一台的铁路联锁机柜进行监控,以便了解各机柜的工作状况。
本发明设计的基于LINUX平台的基于LINUX平台的铁路联锁机柜组自动控制装置的优点主要有：对分线盘控制中下的铁路联锁机柜的控制更加的准确，可以针对实时情况对机柜进行温度，压差，电压差进行控制，启动和响应时间几乎为零，因此，本发明在铁路联锁机柜组自动处理和人机交互操作方面有着更多的优点。
Claims (1)
1.一种基于LINUX平台的铁路联锁机柜组自动控制装置，其特征在于：
包括铁路联锁机柜组，由规范统一的铁路联锁机柜所组成；所述铁路联锁机柜组对监控机、维修机、联锁主机、轨旁执行单元、安全通信系统、电源及供电网络等组成的内部联锁设备分别进行封装和分布式控制，所述铁路联锁机柜组包括控制中心，温度传感器，压差传感器，湿度传感器，信号放大电路，数模转换电路，微型空调，风机，电机，触摸屏控制，机柜锁控制，闭环继电器，阀门控制，刷新电路，电源管理系统，通信协议管理，防雷控制，电流传感器，浪涌保护器等控制模块；
所述控制中心的控制平台一般由LINUX搭建管理，包括微处理器(MCU)电路、I/O口驱动电路等，通过对所述温度传感器、所述压差传感器、所述湿度传感器进行收集不同的所述铁路联锁机柜组之间的相应的温度，压差，湿度的数值，并通过所述信号放大电路和所述数模转换电路传送给所述控制中心进行处理；所述控制中心的所述微处理器(MCU)为核心，通过所述I/O口驱动电路接受触摸屏的指令进行运算处理，并将命令发送给所述微型空调和所述机柜锁控制，由所述微型空调发送给所述电机、所述风机执行相应步骤，由所述机柜锁控制对机柜锁进行控制，控制结果在触摸屏上进行显示，所述电机和所述风机分别由脉冲信号进行控制，通过风机和电机的工作，加快空气的流动和水的流动，改变机柜里的温度，压差和湿度，其中触摸屏由所述触摸屏控制进行控制，机柜锁由所述机柜锁控制进行控制，所述温度传感器采用西门子QAE系列温度传感器；所述压差传感器一般采用瑞士HUBA压力传感器；所述湿度传感器一般采用E+E温湿度传感器；所述机柜锁控制进行控制所有的机柜的门锁打开，如果参数发生异常，就进行自行打开状态；所述阀门控制被微型空调控制，用于对所述铁路联锁机柜组的各个所述铁路联锁机柜中的阀门进行控制从而调节所述铁路联锁机柜里的温度，压差和湿度；所述电源管理系统用于对电源进行管理，防止脉冲信号对不同的直流电和交流电的干涉；所述刷新电路对控制信号中的每个控制周期都要刷新所有的端口，另外对所述温度传感器、所述压差传感器、所述湿度传感器的收集信号进行多次采集，设计时将脉冲信号设定为安全范围，而将固定电平(包括0电平，1电平和其他固定值电平)都设定为危险范围，从而能检测出信号的故障；
所述电流传感器检查脉冲信号和供电电流的负荷，通过所述浪涌保护器进行保护，此时所述防雷控制通过单双工控制不同的防雷方式，可以采用为防止防雷元件至被防护的设备引线过长，将被保护设备的引线通过防雷元件端子跨接，取消防雷元件的并联引线的接线方式；所述防雷控制采用相线—零线(L—N)间、相线-保护地线(L—PE)间和中性线—保护地线(N—PE)间的全模防护；所述防雷控制一般在所述铁路联锁机柜的机壁上就近安装，所述防雷控制所引出的地线就近接到接地汇流排，所述接地汇流排单点冗余接到综合接地网上；
每个所述铁路联锁机柜组中的内部联锁设备的主副两路交流380V/220V电源馈线根据实际的区域配置低压配电，然后接至所述电源管理系统；所述通信协议管理不同的机柜之间的通讯传送方式和通讯规约；其中对通信主机、轨旁通信分机和通信网络这些设备进行以太网进行监控；其中对通信主机与轨旁通信分机之间采用点对点冗余光纤进行通信；其中对轨旁通信分机与各控制模块之间采用双CAN总线进行通信；所述控制中心利用以太网进行监控，可以对所有现场的每一台机柜进行监控,以便了解各铁路联锁机柜的工作状况；由所述电源管理系统通过独立的上、下行冗余供电网络向每个所述铁路联锁机柜组中的内部联锁设备提供电源。
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