CN107861417A - 一种轨道交通输出信号控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轨道交通输出信号控制系统，涉及轨道交通信号控制技术领域，包括：第一主控制器、第二主控制器、第一电源模块、第二电源模块、第一输出检测模块、第二输出检测模块、电源控制器和动态驱动器。第一主控制器通过第一隔离采样电路与第一输出检测模块连接，第一主控制器还与电源控制器相连接。第二主控制器通过第二隔离采样电路与第二输出检测模块连接，第二主控制器还与电源控制器相连接。第一主控制器和第二主控制器之间通过双接口RAM相连接，电源控制器与动态驱动器相连接。该技术方案缓解了现有技术存在的可靠性差、安全性低的技术问题，实现了轨道交通输出信号的安全隔离，提高了输出信号控制系统的可靠性。

Description

一种轨道交通输出信号控制系统

技术领域

本发明涉及轨道交通信号控制技术领域，尤其是涉及一种轨道交通输出信号控制系统。

背景技术

在轨道交通控制领域，一般情况下，其安全输出通过直接驱动控制外部的安全继电器从而控制相应的信号设备。通常来讲，安全输出系统对外提供一定的电压从而使得外部继电器励磁吸起或者失磁落下进而控制外部信号设备。但是若系统输出错误，很可能造成非常严重的事故。

目前，业界普遍存在的安全输出控制有两种，一种是静态输出方式，即需要对外输出时，直接给外部继电器提供可以使其能够励磁吸起的电压。另一种方式是动态输出方式，即需要对外输出时，输出一定频率的脉冲信号，利用脉冲对电容充电，然后由电容为继电器供电，利用充放电的不对称性使得电容电压可以维持在外部继电器能够保持励磁吸起的状态。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的轨道交通输出信号控制方式存在外部继电器工作异常时上层不能及时发现的问题，动态充放电的输出形式会导致电容寿命降低，存在安全隐患，且控制系统的误操作率高，满意满足用户的使用需求。因此，现有技术存在可靠性差、安全性低的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种轨道交通输出信号控制系统，以缓解现有技术存在的可靠性差、安全性低的技术问题。

本发明实施例提供了一种轨道交通输出信号控制系统，包括：主控制器、电源模块、输出检测模块、电源控制器和动态驱动器；

主控制器包括第一主控制器和第二主控制器；

电源模块包括第一电源模块和第二电源模块；

输出检测模块包括第一输出检测模块和第二输出检测模块；

第一电源模块分别与第一主控制器、第一隔离采样电路和第一输出检测模块相连接，第一主控制器通过第一隔离采样电路与第一输出检测模块连接，第一主控制器还与电源控制器相连接；

第二电源模块分别与第二主控制器、第二隔离采样电路和第二输出检测模块相连接，第二主控制器通过第二隔离采样电路与第二输出检测模块连接，第二主控制器还与电源控制器相连接；

第一主控制器和第二主控制器之间通过双接口RAM相连接；

电源控制器与动态驱动器相连接。

进一步的，本发明实施例提供的轨道交通输出信号控制系统中，输出检测模块包括：信号采集单元、滤波单元、输出信号寄存器、脉冲检测单元、信号反馈单元和时钟单元；

信号采集单元通过滤波单元与输出信号寄存器连接，输出信号寄存器与脉冲检测单元相连接，输出信号寄存器还与时钟单元连接，脉冲检测单元通过信号反馈单元分别与第一主控制器和第二主控制器连接；

信号采集模块接收第一主控制器输出的第一方波信号和第二主控制器输出的第二方波信号；

滤波单元根据第一方波信号生成并发送第一待测信号，根据第二方波信号生成并发送第二待测信号；

脉冲检测单元分别读取并检测输出信号寄存器存储的第一待测信号和第二待测信号的有效脉冲的上升沿，生成对应于第一待测信号的第一脉冲频率数据和对应于第二待测信号的第二脉冲频率数据；

脉冲检测单元通过信号反馈单元将第一脉冲频率数据和第二脉冲频率数据发送至第一主控制器，同时将第一脉冲频率数据和第二脉冲频率数据发送至第二主控制器。

进一步的，本发明实施例提供的轨道交通输出信号控制系统中，第一隔离采样电路包括：第一隔离电路和第一采样电路；

第一隔离电路的输入端分别与第一电源模块和第一主控制器连接，第一隔离电路的输出端与第一采样电路的输入端连接；

第一采样电路的输入端还分别与第一电源模块和第二主控制器连接，第一采样电路的输出端分别与第一输出检测模块和外部受控设备连接。

进一步的，本发明实施例提供的轨道交通输出信号控制系统中，第二隔离采样电路包括：第二隔离电路和第二采样电路；

第二隔离电路的输入端分别与第二电源模块和第二主控制器连接，第二隔离电路的输出端与第二采样电路的输入端连接；

第二采样电路的输入端还分别与第二电源模块和第一主控制器连接，第二采样电路的输出端分别与第二输出检测模块和外部受控设备连接。

进一步的，本发明实施例提供的轨道交通输出信号控制系统中，第一隔离电路的输出端电压为10~15V，第一采样电路的输出端电压为±24V。

进一步的，本发明实施例提供的轨道交通输出信号控制系统中，第二隔离电路的输出端电压为10~15V，第二采样电路的输出端电压为±24V。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例所提供的轨道交通输出信号控制系统，包括：主控制器、电源模块、输出检测模块、电源控制器和动态驱动器。主控制器包括第一主控制器和第二主控制器，电源模块包括第一电源模块和第二电源模块，输出检测模块包括第一输出检测模块和第二输出检测模块。第一电源模块分别与第一主控制器、第一隔离采样电路和第一输出检测模块相连接，第一主控制器通过第一隔离采样电路与第一输出检测模块连接，第一主控制器还与电源控制器相连接。第二电源模块分别与第二主控制器、第二隔离采样电路和第二输出检测模块相连接，第二主控制器通过第二隔离采样电路与第二输出检测模块连接，第二主控制器还与电源控制器相连接。第一主控制器和第二主控制器之间通过双接口RAM相连接，电源控制器与动态驱动器相连接。该技术方案通过采取隔离采样电路的级联式供电，并将其与两路主控制器输出信号相结合的技术方案，实现了轨道交通输出信号的安全隔离，提高了输出信号控制系统的可靠性，避免由于用户的误操作而导致的控制系统异常运行，进一步提高了控制系统的安全性，进而缓解了现有技术存在的可靠性差、安全性低的技术问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种轨道交通输出信号控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种轨道交通输出信号控制系统中，第一隔离电路的电路原理图；

图3为本发明实施例提供的一种轨道交通输出信号控制系统中，第一采样电路的电路原理图。

图标：

100-主控制器；110-第一主控制器；120-第二主控制器；200-电源模块；210-第一电源模块；220-第二电源模块；300-输出检测模块；310-第一输出检测模块；311-信号采集单元；312-滤波单元；313-输出信号寄存器；314-脉冲检测单元；315-信号反馈单元；316-时钟单元；320-第二输出检测模块；400-电源控制器；500-动态驱动器；610-第一隔离采样电路；611-第一隔离电路；612-第一采样电路；620-第二隔离采样电路；621-第二隔离电路；622-第二采样电路。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，现有的轨道交通输出信号控制方式存在外部继电器工作异常时上层不能及时发现的问题，动态充放电的输出形式会导致电容寿命降低，存在安全隐患，且控制系统的误操作率高，满意满足用户的使用需求，基于此，本发明实施例提供的一种轨道交通输出信号控制系统，可以提高输出信号控制系统的可靠性和安全性。

参见图1，本发明实施例提供的一种轨道交通输出信号控制系统的结构示意图。本发明实施例提供的一种轨道交通输出信号控制系统，包括：主控制器100、电源模块200、输出检测模块300、电源控制器400和动态驱动器500。

主控制器100包括第一主控制器110和第二主控制器120，主控制器采用飞思卡尔公司生产的P1010芯片，其输出信号为频率为25KHz的方波信号，具体的，两个CPU通过LocalBus总线向输出单元写数据来控制输出模块，由于CPU只能以中断的方式来实现对外部继电器的控制，因此控制信号需通过一级锁存器SN74AHC373NSR来维持其控制状态，两个CPU每20us向总线上写一次数据，经过锁存器后即可得到25KHz的方波。第一主控制器和第二主控制器协同控制轨道交通信号的输出，实现对外接信号设备的控制。电源模块200包括第一电源模块210和第二电源模块220，电源模块为与其连接的元器件提供24V电源输入。输出检测模块300包括第一输出检测模块310和第二输出检测模块320，输出检测模块用于主控制器输出信号的检测，进而避免用户由于误操作而导致的主控制器输出异常，以保证主控制器正常运行。

进一步的，本发明实施例提供的轨道交通输出信号控制系统中，输出检测模块包括：信号采集单元311、滤波单元312、输出信号寄存器313、脉冲检测单元314、信号反馈单元315和时钟单元316。第一输出检测模块与第二输出检测模块属于同结构的装置，其内部所含单元及单元间的连接关系相同。

信号采集单元通过滤波单元与输出信号寄存器连接，输出信号寄存器与脉冲检测单元相连接，输出信号寄存器还与时钟单元连接，脉冲检测单元通过信号反馈单元分别与第一主控制器和第二主控制器连接。

信号采集单元接收第一主控制器输出的第一方波信号和第二主控制器输出的第二方波信号。具体的，信号采集单元包括第一总线接口（图中未示出）和第二总线接口（图中未示出）。其中，第一总线接口与第一主控制器的输出端连接，接收第一方波信号；第二总线接口与第二主控制器的输出端连接，接收第二方波信号。

输出信号寄存器包括第一输出信号寄存器和第二输出信号寄存器，滤波单元根据第一方波信号生成并发送第一待测信号至第一输出信号寄存器，根据第二方波信号生成并发送第二待测信号至第二输出信号寄存器，滤波单元用于将第一方波信号和第二方波信号中的高频杂波过滤，降低信号噪声。

脉冲检测单元读取第一输出信号寄存器中的第一待测信号，并检测第一待测信号中的有效脉冲的上升沿，生成对应于第一待测信号的第一脉冲频率数据；脉冲检测单元还读取第二输出信号寄存器中的第二待测信号，并检测第二待测信号中的有效脉冲的上升沿，生成对应于第二待测信号的第二脉冲频率数据。

进一步的，脉冲检测单元读取第一输出信号寄存器中的第一待测信号，并检测第一待测信号中的有效脉冲的上升沿，第一输出信号寄存器中存储10ms的第一待测信号，第一输出信号寄存器的个数为10个，每个寄存器的数据每10ms更新一次，累计第一输出信号寄存器中有效脉冲的总个数，生成第一脉冲频率数据，即第一待测信号100ms内有效脉冲的总个数。

脉冲检测单元还读取第二输出信号寄存器中的第二待测信号，并检测第二待测信号中的有效脉冲的上升沿，第二输出信号寄存器中存储10ms的第二待测信号，第二输出信号寄存器的个数为10个，每个寄存器的数据每10ms更新一次，累计第二输出信号寄存器中的有效脉冲的总个数，生成第二脉冲频率数据，即第二待测信号100ms内有效脉冲的总个数。

脉冲检测单元通过信号反馈单元将第一脉冲频率数据和第二脉冲频率数据发送至第一主控制器，同时，脉冲检测单元将第一脉冲频率数据和第二脉冲频率数据发送至第二主控制器。具体的，信号反馈单元为第三总线接口，第三总线接口分别与第一主控制器和第二主控制器的输入端连接，脉冲检测单元通过第三总线接口发送第一脉冲频率数据和第二脉冲频率数据。为了提高输出信号控制系统的可靠性，采用双线路轨道交通输出信号的方式实现信号的控制，该技术方案保证了双线路轨道交通输出信号链路的数据准确性，主控制器通过回采数据能够实现主控制器的自测，简化了传统轨道交通输出信号检测的流程，提高了检测效率。

第一电源模块210分别与第一主控制器110、第一隔离采样电路610和第一输出检测模块310相连接，为其提供24V电源电压。第一主控制器通过第一隔离采样电路与第一输出检测模块连接，实现了第一主控制器与第一输出检测模块之间的安全隔离，第一主控制器还与电源控制器相连接。同理，第二电源模块220分别与第二主控制器120、第二隔离采样电路620和第二输出检测模块320相连接，为其提供24V电源电压。第二主控制器120通过第二隔离采样电路620与第二输出检测模块320连接，实现了第二主控制器与第二输出检测模块之间的安全隔离，第二主控制器还与电源控制器相连接。当电源控制器判断第一主控制器与第二主控制器均处于正常运行时，生成电源驱动信号，并将其发送至与其连接的动态驱动器，动态驱动器启动，输出驱动电压，驱动外部与动态驱动器连接的继电器，最终实现轨道交通信号的控制。

进一步的，本发明实施例提供的轨道交通输出信号控制系统中，第一隔离采样电路610包括：第一隔离电路611和第一采样电路612。

参见图2，本发明实施例提供的一种轨道交通输出信号控制系统中，第一隔离电路的电路原理图。第一隔离电路611的输入端分别与第一电源模块和第一主控制器连接，第一隔离电路的输出端与第一采样电路的输入端连接。由变压器T1为核心的第一隔离电路负责第一采样电路中驱动芯片的供电，在T1的初级侧由第一主控制器控制端驱动Q1推动变压器工作，由内部5V隔离电压供电，在T1次级端通过整流管D2以及旁路电容形成第二级供电电压。

参见图3，为本发明实施例提供的一种轨道交通输出信号控制系统中，第一采样电路的电路原理图。第一采样电路612的输入端还分别与第一电源模块和第二主控制器连接，第一采样电路的输出端分别与第一输出检测模块和外部受控设备连接。由变压器T2为核心的第一采样电路完成最终的开关电平的输出。在T2的初级侧由第二主控制器控制端CON2控制Q2构成驱动电路，由外部24V的IO电源为变压器T2初级侧供电，在次级侧经过整流管D5以及旁路电容C48形成±24V的输出电压。

进一步的，本发明实施例提供的轨道交通输出信号控制系统中，第二隔离采样电路620包括：第二隔离电路621和第二采样电路622，第二隔离电路和第二采样电路与前述的第一隔离电路和第一采样电路为同结构电路，其元器件连接关系及参数相同。

第二隔离采样电路与前述第一隔离采样电路的区别在于，第二隔离电路的输入端分别与第二电源模块和第二主控制器连接，第二隔离电路的输出端与第二采样电路的输入端连接。由变压器T1为核心的第二隔离电路负责第二采样电路中驱动芯片的供电，在T1的初级侧由第二主控制器控制端驱动Q1推动变压器工作，由内部5V隔离电压供电，在T1次级端通过整流管D2以及旁路电容形成第二级供电电压。第二采样电路的输入端还分别与第二电源模块和第一主控制器连接，第二采样电路的输出端分别与第二输出检测模块和外部受控设备连接。由变压器T2为核心的第二采样电路完成最终的开关电平的输出。在T2的初级侧由第一主控制器控制端控制Q2构成驱动电路，由外部24V的IO电源为变压器T2初级侧供电，在次级侧经过整流管D5以及旁路电容C48形成±24V的输出电压。

第一主控制器和第二主控制器之间通过双接口RAM相连接，实现第一主控制器和第二主控制器之间的输出信号互传，且输出信号中包含对应于产生信号的主控制器的地址位，用于识别输出信号的来源。

进一步的，本发明实施例提供的轨道交通输出信号控制系统中，第一隔离电路与第二隔离电路的输出端电压均为10~15V。第一采样电路和第二采样电路的输出端电压均为正电压24V，负电压-24V，且采样电路的输出端均与外部的继电器的输入端相连接。

本发明实施例所提供的轨道交通输出信号控制系统，包括：主控制器、电源模块、输出检测模块、电源控制器和动态驱动器。主控制器包括第一主控制器和第二主控制器，电源模块包括第一电源模块和第二电源模块，输出检测模块包括第一输出检测模块和第二输出检测模块。第一电源模块分别与第一主控制器、第一隔离采样电路和第一输出检测模块相连接，第一主控制器通过第一隔离采样电路与第一输出检测模块连接，第一主控制器还与电源控制器相连接。第二电源模块分别与第二主控制器、第二隔离采样电路和第二输出检测模块相连接，第二主控制器通过第二隔离采样电路与第二输出检测模块连接，第二主控制器还与电源控制器相连接。第一主控制器和第二主控制器之间通过双接口RAM相连接，电源控制器与动态驱动器相连接。该技术方案通过采取隔离采样电路的级联式供电，并将其与两路主控制器输出信号相结合的技术方案，实现了轨道交通输出信号的安全隔离，提高了输出信号控制系统的可靠性，避免由于用户的误操作而导致的控制系统异常运行，进一步提高了控制系统的安全性，进而缓解了现有技术存在的可靠性差、安全性低的技术问题。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种轨道交通输出信号控制系统，其特征在于，包括：主控制器、电源模块、输出检测模块、电源控制器和动态驱动器；

所述主控制器包括第一主控制器和第二主控制器；

所述电源模块包括第一电源模块和第二电源模块；

所述输出检测模块包括第一输出检测模块和第二输出检测模块；

所述第一电源模块分别与所述第一主控制器、第一隔离采样电路和第一输出检测模块相连接，所述第一主控制器通过第一隔离采样电路与所述第一输出检测模块连接，所述第一主控制器还与所述电源控制器相连接；

所述第二电源模块分别与所述第二主控制器、第二隔离采样电路和第二输出检测模块相连接，所述第二主控制器通过第二隔离采样电路与所述第二输出检测模块连接，所述第二主控制器还与所述电源控制器相连接；

所述第一主控制器和所述第二主控制器之间通过双接口RAM相连接；

所述电源控制器与所述动态驱动器相连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述输出检测模块包括：信号采集单元、滤波单元、输出信号寄存器、脉冲检测单元、信号反馈单元和时钟单元；

所述信号采集单元通过所述滤波单元与所述输出信号寄存器连接，所述输出信号寄存器与所述脉冲检测单元相连接，所述输出信号寄存器还与所述时钟单元连接，所述脉冲检测单元通过所述信号反馈单元分别与所述第一主控制器和第二主控制器连接；

所述信号采集模块接收所述第一主控制器输出的第一方波信号和所述第二主控制器输出的第二方波信号；

所述滤波单元根据所述第一方波信号生成并发送第一待测信号，根据所述第二方波信号生成并发送第二待测信号；

所述脉冲检测单元分别读取并检测所述输出信号寄存器存储的第一待测信号和第二待测信号的有效脉冲的上升沿，生成对应于所述第一待测信号的第一脉冲频率数据和对应于所述第二待测信号的第二脉冲频率数据；

所述脉冲检测单元通过所述信号反馈单元将所述第一脉冲频率数据和第二脉冲频率数据发送至所述第一主控制器，同时将所述第一脉冲频率数据和第二脉冲频率数据发送至所述第二主控制器。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述第一隔离采样电路包括：第一隔离电路和第一采样电路；

所述第一隔离电路的输入端分别与所述第一电源模块和所述第一主控制器连接，所述第一隔离电路的输出端与所述第一采样电路的输入端连接；

所述第一采样电路的输入端还分别与所述第一电源模块和所述第二主控制器连接，所述第一采样电路的输出端分别与所述第一输出检测模块和外部受控设备连接。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述第二隔离采样电路包括：第二隔离电路和第二采样电路；

所述第二隔离电路的输入端分别与所述第二电源模块和所述第二主控制器连接，所述第二隔离电路的输出端与所述第二采样电路的输入端连接；

所述第二采样电路的输入端还分别与所述第二电源模块和所述第一主控制器连接，所述第二采样电路的输出端分别与所述第二输出检测模块和外部受控设备连接。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一隔离电路的输出端电压为10~15V，所述第一采样电路的输出端电压为±24V。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第二隔离电路的输出端电压为10~15V，所述第二采样电路的输出端电压为±24V。