CN111275994A - 一种联锁应用下的信号机红灯控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种联锁应用下的信号机红灯控制系统，包括A系信号灯控制单元、B系信号灯控制单元以及切换单元，所述切换单元用于控制A系信号灯控制单元、B系信号灯控制单元实现主备切换，所述A系信号灯控制单元和B系信号灯控制单元均包括：红灯驱动板，用于红灯信号的输出控制；信号灯驱动板，用于红灯以外的其他色灯信号的输出控制；安全控制板，向红灯驱动板下发红灯点灯控制信号；安全电源板，当系统故障时，安全电源板切断安全电源输出。本发明采用的技术方案，系统启动过程中和系统故障故障中均保证红灯正常点亮，且红灯与其他色灯存在组合逻辑关系，保证只要系统有供电，其他色灯未点亮的情况下，红灯始终保持在点亮的状态，提升了系统安全性。

Description

一种联锁应用下的信号机红灯控制系统

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，具体涉及轨旁信号机信号灯的控制技术。

背景技术

信号机是铁路及城市轨道交通的轨旁关键设备，是将轨道区间是否允许列车通行传输给司机的重要设施。以地面信号为主体信号的铁路信号系统，司机必须按照信号机的显示状态决定车辆是否通行。信号机信号颜色分为红、黄、绿、蓝、月白，其中红色灯光点亮代表不准列车越过该信号机，信号机的正确显示是保障列车安全运营的基础，而作为禁止通行的红灯色信号灯尤为关键。

轨旁信号机的控制主要由联锁系统承担，目前，常见的方式主要有：由联锁系统负责监督轨旁信号机状态，并根据进路、轨道区段、道岔和其它轨旁设备的状态来控制信号机红灯或绿灯的点亮或熄灭。通常所有的红灯和绿灯控制是共用一块单板控制，且在系统正常启动运行后才能进行输出控制。为了满足轨道交通的功能安全标准的要求，保证系统安全性，当检测到系统故障或信号机故障时，切断对外输出，绿灯熄灭的同时，红灯也跟着熄灭。

当前的轨旁信号机的故障处理机制是：系统故障或信号机故障时，切断对外输出，绿灯熄灭的同时，红灯也跟着熄灭。现有的技术方案虽然在某种程度上提升了安全性，但是在系统上电启动期间或者系统发生故障后由于系统不能正常工作，无法进行输出控制，信号机的红灯只能处于灭灯状态。

目前，在轨道交通行业标准中，只明确了点亮红灯是司机禁止通行的唯一判据。所以当信号机控制器故障导致信号机处于灭灯状态时，仍存在误判的可能性，某种程度上仍有一定的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种联锁应用下的信号机红灯控制系统，在系统启动过程中和系统故障故障中均保证红灯正常点亮。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种联锁应用下的信号机红灯控制系统，包括A系信号灯控制单元、B系信号灯控制单元以及切换单元，所述切换单元用于控制A系信号灯控制单元、B系信号灯控制单元实现主备切换，所述A系信号灯控制单元和B系信号灯控制单元均包括：

红灯驱动板，用于红灯信号的输出控制；

信号灯驱动板，用于红灯以外的其他色灯信号的输出控制；

安全控制板，向红灯驱动板下发红灯点灯控制信号；

安全电源板，当系统故障时，安全电源板切断安全电源输出；

当主系的红灯驱动板和信号灯驱动板至少一个发生故障时，进行主备切换；

其中，同系内的红灯驱动板和信号灯驱动板信号连接，信号灯驱动板的状态信号发送给红灯驱动板，且同系内的红灯驱动板和信号灯驱动板应同为主系或备系，当同系内信号灯驱动板未点亮其他色灯或者信号灯驱动板故障时，红灯驱动板控制点亮红灯；

A系的红灯驱动板与B系的红灯驱动板之间通过信号线连接，在A系和B系其中之一作为主系时，作为主系的红灯驱动板单独输出点亮红灯的信号；

当出现A系和B系同时为主系的故障，两者的红灯驱动板同时输出点亮红灯的信号；

当双系的信号灯驱动板同时故障或双系的红灯驱动板同时故障时，系统宕机，主备两系红灯驱动板点亮红灯。

优选的，所述A系信号灯控制单元和B系信号灯控制单元还包括继电器，红灯驱动板输出的红灯信号通过继电器输出。

优选的，系统开机时，系统还未完全启动，点亮红灯。

优选的，系统正常运行，当A系信号灯驱动板发生故障，A系红灯驱动板应点亮红灯，当单系故障需要进行主备切换时，当前故障系应先点亮红灯，切换完整后，交由对系正常控制信号灯。

优选的，在常红灯情况，系统对红灯灯丝电流进行检测，保证红灯能够正常亮灯。

本发明采用的技术方案，系统启动过程中和系统故障故障中均保证红灯正常点亮，且红灯与其他色灯存在组合逻辑关系，保证只要系统有供电，其他色灯未点亮的情况下，红灯始终保持在点亮的状态，提升了系统安全性。

本发明的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中结合附图进行详细的说明。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1为信号机驱动整体方案示意图；

图2为红灯驱动逻辑示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

参考图1所示，一种联锁应用下的信号机红灯控制系统，包括A系信号灯控制单元、B系信号灯控制单元以及切换单元，所述切换单元用于控制A系信号灯控制单元、B系信号灯控制单元实现主备切换，所述A系信号灯控制单元和B系信号灯控制单元均包括：

红灯驱动板，用于红灯信号的输出控制；

信号灯驱动板，用于红灯以外的其他色灯的输出控制；

安全控制板，负责各项数据交互以及输出表决，当安全控制板采集到故障信息后，系统由故障导向安全，其中包括负责向红灯驱动板下发红灯点灯控制信号；安全电源板，负责整个系统安全输出的最终控制，当系统故障时，安全电源板切断安全电源输出，保证系统导向安全侧。

当主系的红灯驱动板或者信号灯驱动板至少一个发生故障时，进行主备切换(红灯驱动板或者信号灯驱动板的主备切换是板级切换)；其中，同系内的红灯驱动板和信号灯驱动板信号连接，信号灯驱动板的状态信号发送给红灯驱动板，同系内的红灯驱动板和信号灯驱动板应同为主系或备系，当同系内信号灯驱动板未点亮其他色灯或者信号灯驱动板故障时，红灯驱动板控制点亮红灯。

A系的红灯驱动板与B系的红灯驱动板之间通过信号线(硬线)连接，在A系和B系其中之一作为主系时，作为主系的红灯驱动板单独输出点亮红灯的信号，即只有一系可做主系，只有主系才能点灯。

当出现A系和B系同时为主系的故障，两者的红灯驱动板同时输出点亮红灯的信号。

当双系的信号灯驱动板同时故障或双系的红灯驱动板同时故障时，系统宕机，主备两系红灯驱动板点亮红灯。

红灯点亮的主要使用场景有：

1.系统开机时，系统还未完全启动，应点亮红灯；

2.系统正常运行，应由主系负责红灯的控制；

3.系统正常运行，当A系信号灯驱动板发生故障，红灯驱动板A应点亮红灯；当A、B系信号机均发生故障，系统宕机导向安全，双系红灯驱动板均处于默认状态点亮红灯

4.系统正常运行，A系红灯驱动板故障，系统正常点红灯；A、B系红灯驱动板均故障，相当于联锁系统故障，系统宕机导向安全，双系红灯驱动板均处于默认状态点亮红灯

5.当单系故障需要进行主备切换时，当前故障系应先点亮红灯，切换完整后，交由对系正常控制信号灯。

6.在常红灯情况，系统对灯丝电流进行检测，保证红灯能够正常亮灯。

图2给出系统中，红灯驱动逻辑示意图。

图中，redA_H&B和redB_H&B用于表示本板的主备状态，若为主，则为高(1)，否则为低(0)；

sigA_status和sigB_status用于表示信号灯板的状态，若可正常工作，则为高(1)，否则为低(0)。

RedA_ctrl和redB_ctrl为系统正常运行状态下，输出的红灯点灯控制信号。红灯点灯控制信号来源于安全控制板，通过现场工业总线CAN总线下发给红灯驱动板，信息采集由红灯驱动板执行，输出信号的处理和表决由安全处理器板负责。

A/B系红灯驱动板由两块相同的板卡组成，每系信号灯板和红灯驱动板之间各自通过sigA_status和sigB_status进行连接，存在组合逻辑关系，所以应同为主系或备系。A/B系红灯驱动板之间通过redA_H&B和redB_H&B进行互连，红灯信号通过继电器的常闭接点输出，由于系统互斥的逻辑，A、B系只有一系会作为主机，所以A/B系红灯驱动板存为互斥关系，使得系统故障时，红灯被点亮。假如系统故障，A/B系同时为主机，则双系电流检测异常，系统宕机，A/B系红灯驱动板同时点亮红灯。

当双系信号灯驱动板的状态信号sigA_status和sigB_status均正常(1)，也即A-B和B-B常高，可以得出：

A-C＝A-A∩A-B＝A-A∩1＝A-A

B-C＝B-A∩B-B＝B-A∩1＝B-A

即A-A信号与A-C信号一致，B-A的信号与B-C的信号一致。

假设当前红灯驱动板A为主系板卡，红灯驱动板B为备系板卡，红灯驱动板A输出至红灯驱动板B的控制信号redA_H&B为1，可知B-D为1，则：

B-E＝B-C∪B-D＝B-C∪1＝1；

B-E为1时，控制继电器吸起，常闭触点断开，B系(备系)红灯驱动板不点红灯；

相应的，备系红灯驱动板B输出至主系红灯驱动板A的控制信号redB_H&B为低即A-D为0，则：

A-E＝A-C∪A-D＝A-C∪0＝A-C；

即A-E的信号完全由MCU的输出A-C决定。

当信号灯驱动板A(假设A为主)的状态信号sigA_status异常(0)，也即A-B常低，则：

A-C＝A-A∩A-B＝A-A∩0＝0

根据上述分析，可知A-E＝A-C∪A-D＝0∪0＝0，即继电器落下，红灯驱动板A点亮红灯。

同理，可知信号灯驱动板B为主情况完全相同。

以上，可推出点灯真值表如下：

表1红灯输出状态真值表

所以，就整个系统而言，当主系的红灯驱动板或者信号灯板其一故障时，应进行主备切换；当双系的信号灯板同时故障或双系的红灯驱动板同时故障时，系统宕机，红灯强制点亮。

针对红灯驱动板的应用场景进一步说明：

1.系统刚上电时，系统程序均没有正常运行。两块红灯驱动板均为默认状态，同时点亮红灯；

2.系统正常运行，主备系均正常，由于交互控制信号的存在，主系红灯驱动板点红灯，备系红灯驱动板不点红灯，正常具备灯丝检测功能；

3.系统正常运行，单系信号灯板故障，信号灯板和红灯驱动板均切至备系工作。两系信号灯板均故障时，相当于两系故障，两系同时点红灯；

4.系统正常运行，单系红灯驱动板故障，信号灯板和红灯驱动板均切至备系工作。两系红灯驱动板板均故障时，相当于两系故障，两系同时点红灯；

5.系统宕机，红灯驱动板均恢复初始默认状态，主备两系红灯驱动板常闭触点点红灯。

综上，本发明可以保证系统启动过程中和系统故障故障中均保证红灯正常点亮。

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，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (5)

1.一种联锁应用下的信号机红灯控制系统，包括A系信号灯控制单元、B系信号灯控制单元以及切换单元，所述切换单元用于控制A系信号灯控制单元、B系信号灯控制单元实现主备切换，其特征在于：所述A系信号灯控制单元和B系信号灯控制单元均包括：

红灯驱动板，用于红灯信号的输出控制；

信号灯驱动板，用于红灯以外的其他色灯信号的输出控制；

安全控制板，向红灯驱动板下发红灯点灯控制信号；

安全电源板，当系统故障时，安全电源板切断安全电源输出；

当主系的红灯驱动板和信号灯驱动板至少一个发生故障时，进行主备切换；

其中，同系内的红灯驱动板和信号灯驱动板信号连接，信号灯驱动板的状态信号发送给红灯驱动板，且同系内的红灯驱动板和信号灯驱动板应同为主系或备系，当同系内信号灯驱动板未点亮其他色灯或者信号灯驱动板故障时，红灯驱动板控制点亮红灯；

A系的红灯驱动板与B系的红灯驱动板之间通过信号线连接，在A系和B系其中之一作为主系时，作为主系的红灯驱动板单独输出点亮红灯的信号；

当出现A系和B系同时为主系的故障，两者的红灯驱动板同时输出点亮红灯的信号；

当双系的信号灯驱动板同时故障或双系的红灯驱动板同时故障时，系统宕机，主备两系红灯驱动板点亮红灯。

2.根据权利要求1所述的一种联锁应用下的信号机红灯控制系统，其特征在于：所述A系信号灯控制单元和B系信号灯控制单元还包括继电器，红灯驱动板输出的红灯信号通过继电器输出。

3.根据权利要求2所述的一种联锁应用下的信号机红灯控制系统，其特征在于：系统开机时，系统还未完全启动，点亮红灯。

4.根据权利要求1所述的一种联锁应用下的信号机红灯控制系统，其特征在于：系统正常运行，当A系信号灯驱动板发生故障，A系红灯驱动板应点亮红灯，当单系故障需要进行主备切换时，当前故障系应先点亮红灯，切换完整后，交由对系正常控制信号灯。

5.根据权利要求1所述的一种联锁应用下的信号机红灯控制系统，其特征在于：系统正常运行时，在常红灯情况，系统对红灯灯丝电流进行检测，保证红灯能够正常亮灯。

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