CN107933613B - 一种基于二乘二取二架构的非国标制式道岔驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于二乘二取二架构的非国标制式道岔驱动系统，包括包括联锁下位机IPS、联锁维护台SDM、非国标制式道岔驱动模块HIOM和联锁维护台SDM，所述的非国标制式道岔驱动模块HIOM、全电子通信模块EIOCOM2、联锁下位机IPS依次连接，所述的全电子通信模块EIOCOM2与联锁维护台SDM连接；两个互为冗余的非国标制式道岔驱动模块HIOM通过联锁下位机IPS获取道岔驱动命令，控制非国标制式道岔中的驱动继电器吸起和落下，驱动道岔向规定方向转动，同时采集道岔的表示信息，判断道岔位置。与现有技术相比，本发明具有可靠性高、可维护性强等优点。

Description

一种基于二乘二取二架构的非国标制式道岔驱动系统
技术领域
本发明涉及铁路信号设备领域，尤其是涉及一种基于二乘二取二架构的非国标制式道岔驱动系统。
背景技术
为实现对非国标制式道岔的正确驱动并采集非国标制式道岔的表示信息，需要搭建较为复杂的继电电路和监测电路来实现，这使得实际设计和施工中需要较多继电器及监测电路。这些继电器和监测电路成本较高，且会在机房占用较大空间。另外，某个继电器发生故障时，无法及时报警，不方便现场维护。
经过检索，中国专利公开号为CN201376578Y公开了一种道岔驱动系统，包括外部设备、电源模块1、电源模块2、电源模块3、道岔启动电路、道岔表示电路、道岔定反位操纵模块、道岔启动电路驱动电源输出模块和开关电源模块，其中，电源模块1、开关电源模块、道岔启动电路驱动电源输出模块、道岔启动电路、外部设备顺次相连，电源模块2分别与道岔启动电路和外部设备相连，电源模块3 通过道岔表示电路与外部设备相连，道岔定反位操纵模块分别与道岔启动电路相连。该发明 通过将道岔驱动系统的部分线圈继电器用电子电路模块替代，大大降低了维修工作量，从根本上解决了因混线可能出现道岔误动的问题。但该发明 还是使用的较为复杂的电子电路和多种模块，成本较高且占用较大空间，而且该发明 只能支持单一类型转辙机。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于二乘二取二架构的非国标制式道岔驱动系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于二乘二取二架构的非国标制式道岔驱动系统，包括联锁下位机IPS、联锁维护台SDM、非国标制式道岔驱动模块HIOM和联锁维护台SDM，所述的非国标制式道岔驱动模块HIOM、全电子通信模块EIOCOM2、联锁下位机IPS依次连接，所述的全电子通信模块EIOCOM2与联锁维护台SDM连接；
两个互为冗余的非国标制式道岔驱动模块HIOM通过联锁下位机IPS获取道岔驱动命令，控制非国标制式道岔中的驱动继电器吸起和落下，驱动道岔向规定方向转动，同时采集道岔的表示信息，判断道岔位置。
优选地，所述的联锁下位机IPS、全电子通信模块EIOCOM2和非国标制式道岔驱动模块HIOM均为二乘二取二系统。
优选地，所述的非国标制式道岔驱动模块HIOM设有非国标制式道岔驱动的驱动模块以及非国标制式道岔表示信息采集的表示采集模块，以及对自身模块上的安全器件进行周期性检测的自检模块。
优选地，所述的非国标制式道岔驱动模块HIOM包括依次连接的FPGA和 CPU；
所述的非国标制式道岔驱动模块HIOM还包括与FPGA连接的道岔采表电压采集模块，所述的CPU与全电子通信模块EIOCOM2连接；
两个FPGA通过道岔采表电压采集模块周期性地采集道岔采表电压，并分别发给两个CPU，两个CPU通过采表电压来判断表示状态，然后进行二乘二取二比较得到最终的表示状态，并通过全电子通信模块EIOCOM2将表示状态发送给联锁维护台SDM。
优选地，所述的FPGA和CPU均采用双机热备冗余。
优选地，所述的非国标制式道岔驱动模块HIOM还包括与FPGA连接的非国标制式道岔驱动电流采集模块，该驱动电流采集模块周期性地采集非国标制式道岔的驱动电流后通过FPGA传输给CPU，所述的CPU通过全电子通信模块EIOCOM2 将驱动电流信息分别发送给联锁下位机IPS以及联锁维护台SDM。
优选地，所述的联锁维护台SDM具有将收到监测信息保存以及故障报警功能。
优选地，所述的非国标制式道岔驱动模块HIOM还包括电源模块、继电器控制模块和隔离模块，当所述的电源模块或继电器控制模块发生异常时，所述的隔离模块断开继电器供电。
优选地，所述的非国标制式道岔驱动模块HIOM还包括熔丝模块，当所述的隔离模块故障或驱动系统出现影响安全性的异常情况时，所述的熔丝模块会烧断熔丝，将驱动系统导向安全状态。
优选地，通过改变外部配线，所述的驱动系统支持的非国标制式道岔转辙机的类型包括：
三相三线道岔转辙机，其中驱动电压为交流380V，三线驱动，表示信号为直流0-48V；
三相五线道岔转辙机，其中驱动电压为交流380V，五线驱动，表示信号为直流0-48V；
单相六线道岔转辙机，其中驱动电压为交流流220V，六线驱动，表示信号为直流0-48V；
以及单相三线道岔转辙机，其中驱动电压为交流220V，三线驱动，表示信号为直流0-48V。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.该系统基于二取二架构和BIT技术，保证了安全性；利用高性能CPU和 FPGA及小型继电器，取代以往继电电路方式，降低了施工难度和项目成本；而二乘二的冗余设计并支持热插拔，可以大大提高系统可靠性和可维护性。
2.系统能够以更低成本，更简单的施工，以及更方便的维护，来取代以往的继电电路和监测电路；HIOM能够根据IPS发送的命令，驱动非国标制式道岔转动并采集道岔表示信息。另外HIOM通过SDM进行故障报警及监测信息保存。
3系统通过改变外部配线，可以支持不同类型的转辙机，相对于传统的只能支持单一类型转辙机的道岔驱动系统，更具有通用性。.
附图说明
图1为本发明非国标制式道岔驱动系统结构示意图；
图2为本发明非国标制式道岔驱动模块HIOM内部原理图；
图3为本发明非国标制式道岔驱动模块HIOM与三相三线道岔转辙机的连接图；
图4为本发明非国标制式道岔驱动模块HIOM与三相五线道岔转辙机的连接图；
图5为本发明非国标制式道岔驱动模块HIOM与单相六线道岔转辙机的连接图；
图6为本发明非国标制式道岔驱动模块HIOM与单相三线道岔转辙机的连接图；
图7为本发明非国标制式道岔驱动模块HIOM与非国标制式道岔转辙机表示模块的连接图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中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的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种基于二乘二取二架构的非国标制式道岔驱动系统，利用高性能电路板取代以往继电电路，降低施工和维护成本。该系统包括联锁下位机IPS，联锁维护台SDM，非国标制式道岔驱动模块HIOM，全电子通信模块EIOCOM2。非国标制式道岔驱动模块HIOM经过全电子通信模块EIOCOM2从联锁下位机IPS 获取到道岔驱动命令。根据所收到的命令来驱动非国标制式道岔定操或者反操，并在道岔到位后采集道岔表示信息。同时将板卡维护信息发给联锁维护台SDM。该系统基于二取二架构和BIT技术，保证了安全性；利用高性能CPU和FPGA及小型继电器，取代以往继电电路方式，降低了施工难度和项目成本；而二乘二的冗余设计并支持热插拔，可以大大提高系统可靠性和可维护性。联锁下位机IPS，联锁维护台SDM和非国标制式道岔驱动模块HIOM为自主研发系统。
所述的非国标制式道岔驱动模块HIOM支持一组道岔。2个互为冗余的非国标制式道岔驱动模块HIOM同时并行工作，任何一个故障不影响另一个模块，同时板卡支持热插拔，提高可维护性。
所述的联锁下位机IPS，全电子通信模块EIOCOM2，非国标制式道岔驱动模块HIOM均为双系热备系统，其中全电子通信模块EIOCOM2和非国标制式道岔驱动模块HIOM支持热插拔。相对于以往继电电路，施工难度和设备占用空间都大大降低，从工程和硬件上节约了成本。
软件上联锁下位机IPS保持既有软件，联锁维护台SDM增加与全电子通信模块EIOCOM2的接口，而非国标制式道岔驱动模块HIOM为全新自主开发。非国标制式道岔驱动模块HIOM软件功能可分为5个子任务：模式管理任务、熔丝单元任务、隔离单元任务、驱动单元任务和表示采集任务。模式管理任务主要用于确定当前软件所处的模式；熔丝单元任务用于对熔丝模块进行周期性的检测，并在非国标制式道岔驱动模块HIOM出现异常的情况下进行安全态处理；隔离单元任务的主要是进行隔离单元的检测，并在非国标制式道岔驱动模块HIOM的电源模块和输出单元包括继电器控制模块状态异常的时候进行隔离态处理；驱动单元任务主要任务是获取道岔驱动命令，并驱动非国标制式转辙机。周期性检查电源模块、继电器控制模块的状态。将驱动电流信息和报警信息上传给联锁维护台SDM做监测用；表示采集任务主要采集道岔当前所处的位置信息，并将采集到的道岔表示信息发送给IPS。周期性检查道岔表示采集模块的状态。
如图2所示，非国标制式道岔驱动模块HIOM支持非国标制式道岔的驱动以及当前表示信息的采集；CPU根据从联锁下位机IPS收到的非国标制式道岔驱动命令，通过FPGA来控制继电器控制单元来驱动继电器的吸起和落下。FPGA会定期回读继电器的状态，并传送给CPU。同时，CPU可以通过FPGA来切换表示模块的工作模式(自检模式和采集模式)。表示采集模块定期采集道岔的表示信息并将该信息通过FPGA发送给CPU。非国标制式道岔驱动模块HIOM将驱动模块、驱动电流以及道岔表示信息等信息发给SDM。
如图3所示，非国标制式道岔驱动模块HIOM可驱动并采集三相三线道岔转辙机。ABC为三相交流电输入端，D输入为空，U1、V1、W1为三相交流电输出端与三相三线道岔机相连，U0输出为空。BC相进线在板内分开，输出四线。U1 连接电机L1，V1、W1分别和L2、L3相连。每条进线都采用2个2开2闭型安全导向型继电器作为其输出继电器。S7和S8在三相三线道岔的应用场合不使用，保持常开触点断开。
如图4所示，非国标制式道岔驱动模块HIOM可驱动并采集三相五线道岔转辙机。ABC为三相交流电输入端，D输入为空。U1、V1、W1、V2、W2为输出端与三相五线道岔机相连，U0端为空。BC相进线在板内分开，输出四线。U1、 V1、W1分别连接电机的L1、+L2、+L3，控制电机正向转动。U1、V2、W2分别连接电机的L1、-L2、-L3，控制电机反向转动。每条输出线路都采用2个2开2 闭型安全导向型继电器作为其输出继电器。S5和S6在三相五线道岔的应用场合不使用，保持常开触点断开。
如图5所示，非国标制式道岔驱动模块HIOM可驱动并采集单相六线道岔转辙机，A、D输入为一个输入的源，对应输出为U0U1，BC输入为一个源，BC 端进线在板内分开，输出四线，对应的输出为V1W1和V2W2。U0U1与单相六线道岔转辙机的功率驱动L1L2连接，用于功率驱动。V1W1与控制定操方向L3L4 连接，V2W2与控制反操方向的L5L6连接，V1W1、V2W2用于转动方向控制。每条输出线路都采用2个型号为2开2闭型安全导向型继电器作为其输出继电器。 S5和S6在单相六线道岔转辙机的应用场合不使用，保持常开触点断开。
如图6所示，非国标制式道岔驱动模块HIOM可驱动并采集单相三线道岔转辙机，使用BC作为唯一的输入源，BC端进线在板内分开，输出四线，对应的输出为V1W1和V2W2。其中，W1V2并接连接单相三线道岔转辙机的N相，V1连接+L，W2连接-L。每条输出线路都采用2个型号为2开2闭型安全导向型继电器作为其输出继电器。S1，S2，S5和S6在单相三线道岔转辙机的应用场合不使用，保持常开触点断开。
如图7所示，非国标制式道岔驱动模块HIOM的表示采集模块的三个端口分别采集非国标制式道岔转辙机输出的定表、反表和手摇把表示信息。非国标制式道岔转辙机的表示信号为0～48V直流电平信号，一般为24V。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换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权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于二乘二取二架构的非国标制式道岔驱动系统，其特征在于：包括联锁下位机IPS、联锁维护台SDM、非国标制式道岔驱动模块HIOM和全电子通信模块EIOCOM2，所述的非国标制式道岔驱动模块HIOM、全电子通信模块EIOCOM2、联锁下位机IPS依次连接，所述的全电子通信模块EIOCOM2与联锁维护台SDM连接；
两个互为冗余的非国标制式道岔驱动模块HIOM通过联锁下位机IPS获取道岔驱动命令，控制非国标制式道岔中的驱动继电器吸起和落下，驱动道岔向规定方向转动，同时采集道岔的表示信息，判断道岔位置；
通过改变外部配线，所述的驱动系统支持的非国标制式道岔转辙机的类型包括：
三相三线道岔转辙机，其中驱动电压为交流380V，三线驱动，表示信号为直流0-48V；
三相五线道岔转辙机，其中驱动电压为交流380V，五线驱动，表示信号为直流0-48V；
单相六线道岔转辙机，其中驱动电压为交流220V，六线驱动，表示信号为直流0-48V；
以及单相三线道岔转辙机，其中驱动电压为交流220V，三线驱动，表示信号为直流0-48V；
非国标制式道岔驱动模块HIOM可驱动并采集三相三线道岔转辙机，ABC为三相交流电输入端，D输入端为空，U1、V1、W1为三相交流电输出端与三相三线道岔转辙机相连，U0输出端为空；BC相进线在板内分开，输出四线；U1连接电机的L1，V1、W1分别和电机的L2、L3相连；每条进线都采用2个2开2闭型安全导向型继电器作为其输出继电器；继电器S7和S8在三相三线道岔的应用场合不使用，保持常开触点断开；
非国标制式道岔驱动模块HIOM可驱动并采集三相五线道岔转辙机，ABC为三相交流电输入端，D输入端为空；U1、V1、W1、V2、W2为输出端与三相五线道岔转辙机相连，U0输出端为空；BC相进线在板内分开，输出四线；U1、V1、W1分别连接电机的L1、+L2、+L3，控制电机正向转动；U1、V2、W2分别连接电机的L1、-L2、-L3，控制电机反向转动；每条输出线路都采用2个2开2闭型安全导向型继电器作为其输出继电器；继电器S5和S6在三相五线道岔的应用场合不使用，保持常开触点断开；
非国标制式道岔驱动模块HIOM可驱动并采集单相六线道岔转辙机，A、D输入为一个源，对应输出为U0U1，BC输入为一个源，BC端进线在板内分开，输出四线，对应的输出为V1W1和V2W2，U0U1与单相六线道岔转辙机功率驱动的L1L2连接，用于功率驱动，V1W1与控制定操方向的L3L4连接，V2W2与控制反操方向的L5L6连接，V1W1、V2W2用于转动方向控制；每条输出线路都采用2个型号为2开2闭型安全导向型继电器作为其输出继电器；继电器S5和S6在单相六线道岔转辙机的应用场合不使用，保持常开触点断开；
非国标制式道岔驱动模块HIOM可驱动并采集单相三线道岔转辙机，使用BC作为唯一的输入源，BC端进线在板内分开，输出四线，对应的输出为V1W1和V2W2；其中，W1V2并接连接单相三线道岔转辙机的N相，V1连接转辙机的+L，W2连接转辙机的-L；每条输出线路都采用2个型号为2开2闭型安全导向型继电器作为其输出继电器；继电器S1，S2，S5和S6在单相三线道岔转辙机的应用场合不使用，保持常开触点断开。
2.根据权利要求1所述的一种基于二乘二取二架构的非国标制式道岔驱动系统，其特征在于：所述的联锁下位机IPS、全电子通信模块EIOCOM2和非国标制式道岔驱动模块HIOM均为二乘二取二系统。
3.根据权利要求1所述的一种基于二乘二取二架构的非国标制式道岔驱动系统，其特征在于：所述的非国标制式道岔驱动模块HIOM设有非国标制式道岔驱动的驱动模块以及非国标制式道岔表示信息采集的表示采集模块，以及对自身模块上的安全器件进行周期性检测的自检模块。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于二乘二取二架构的非国标制式道岔驱动系统，其特征在于：所述的非国标制式道岔驱动模块HIOM包括依次连接的FPGA和CPU；
所述的非国标制式道岔驱动模块HIOM还包括与FPGA连接的道岔采表电压采集模块，所述的CPU与全电子通信模块EIOCOM2连接；
两个FPGA通过道岔采表电压采集模块周期性地采集道岔采表电压，并分别发给两个CPU，两个CPU通过采表电压来判断表示状态，然后进行二乘二取二比较得到最终的表示状态，并通过全电子通信模块EIOCOM2将表示状态发送给联锁维护台SDM。
5.根据权利要求4所述的一种基于二乘二取二架构的非国标制式道岔驱动系统，其特征在于：所述的FPGA和CPU均采用双机热备冗余。
6.根据权利要求5所述的一种基于二乘二取二架构的非国标制式道岔驱动系统，其特征在于：所述的非国标制式道岔驱动模块HIOM还包括与FPGA连接的非国标制式道岔驱动电流采集模块，该驱动电流采集模块周期性地采集非国标制式道岔的驱动电流后通过FPGA传输给CPU，所述的CPU通过全电子通信模块EIOCOM2将驱动电流信息分别发送给联锁下位机IPS以及联锁维护台SDM。
7.根据权利要求1所述的一种基于二乘二取二架构的非国标制式道岔驱动系统，其特征在于：所述的联锁维护台SDM具有将收到监测信息保存以及故障报警功能。
8.根据权利要求1所述的一种基于二乘二取二架构的非国标制式道岔驱动系统，其特征在于：所述的非国标制式道岔驱动模块HIOM还包括电源模块、继电器控制模块和隔离模块，当所述的电源模块或继电器控制模块发生异常时，所述的隔离模块断开继电器供电。
9.根据权利要求8所述的一种基于二乘二取二架构的非国标制式道岔驱动系统，其特征在于：所述的非国标制式道岔驱动模块HIOM还包括熔丝模块，当所述的隔离模块故障或驱动系统出现影响安全性的异常情况时，所述的熔丝模块会烧断熔丝，将驱动系统导向安全状态。
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