CN111479364A - 铁路信号灯及其点灯监测控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路信号灯及其点灯监测控制装置，该点灯监测控制装置包括电源模块、控制模块、切换模块及与每路LED灯丝一一对应的整流模块、检测模块、恒流驱动模块，而且，整流模块、恒流驱动模块与相应LED灯丝组成一路点灯回路。其中，检测模块，用于检测相应点灯回路是否故障；控制模块，用于在两路点灯回路均无故障时，进入循环工作模式；在检测到其中一路点灯回路故障时，进入单路工作模式，而且，循环工作模式为：通过切换模块控制两个整流模块周期性地交替接入电源模块；单路工作模式为：通过切换模块控制另一点灯回路的整流模块接入电源模块。实施本发明的技术方案，不但使性能更加稳定；而且，消除了人为因素的安全隐患。

Description

铁路信号灯及其点灯监测控制装置

技术领域

本发明涉及铁路信号灯领域，尤其涉及一种铁路信号灯及其点灯监测控制装置。

背景技术

目前，铁路信号灯采用钨丝铁路信号灯泡，而且，其点灯监测控制装置包括用于监测控制主副两套钨丝信号灯点灯单元电路。当主钨丝信号灯点灯单元电路出现故障时，自动切换到到副钨丝信号灯点灯单元电路工作，同时报警。但是，现有的点灯监测控制装置所存在问题：1)是主副两套电路，只有主电路长期工作，而副电路又长期处于不工作状态，导致故障率高、寿命较短；2)不能及时发现副电路的故障，副电路工作是否正常，需要专业技术人员定期到现场进行检测。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的故障率高、寿命较短、需要技术人员参与的缺陷，提供一种铁路信号灯及其点灯监测控制装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种铁路信号灯的点灯监测控制装置，与两路LED灯丝相连，且包括电源模块，还包括：控制模块、切换模块及与每路所述LED灯丝一一对应的整流模块、检测模块、恒流驱动模块，而且，所述整流模块、所述恒流驱动模块与相应LED灯丝组成一路点灯回路；其中，

所述整流模块，用于在接入所述电源模块时，对所述电源模块的输出电压进行转换，并输出至所述恒流驱动模块；

所述恒流驱动模块，用于向相应LED灯丝输出恒流驱动信号；

所述检测模块，用于检测相应点灯回路是否故障；

所述控制模块，用于在两路点灯回路均无故障时，进入循环工作模式；在检测到其中一路点灯回路故障时，进入单路工作模式；而且，

所述循环工作模式为：通过所述切换模块控制两个所述整流模块周期性地交替接入所述电源模块来控制两路点灯回路交替处于点亮状态；

所述单路工作模式为：通过所述切换模块控制另一点灯回路的整流模块接入所述电源模块来控制所述另一点灯回路恒处于点亮状态。

优选地，还包括设置在每一路点灯回路中的抗干扰模块，而且，

所述抗干扰模块，用于检测相应点灯回路是否存在干扰信号，并在存在干扰信号时，消除所述干扰信号。

优选地，所述控制模块，还用于在检测到正在点亮的一路点灯回路存在干扰信号时，通过所述切换模块控制另一点灯回路的整流模块接入所述电源模块。

优选地，还包括：

报警模块，用于在任何一路点灯回路故障时，输出报警信号。

优选地，还包括：

传送模块，用于将两路点灯回路的工作状态、所述检测模块的检测结果传送至远程监控室。

优选地，所述切换模块包括：第一继电器、第一三极管、第一电阻和第二电阻，其中，所述第一电阻的第一端连接高电平，所述第一电阻的第二端连接所述第一继电器的线圈的第一端，所述第一继电器的线圈的第二端连接所述第一三极管的集电极，所述第一三极管的发射极通过所述第二电阻接地，所述第一三极管的基极连接所述控制模块的第一输出端；所述第一继电器的开关的动触头连接所述电源模块的第一输出端，所述第一继电器的开关的两个静触头与两个整流模块的第一输入端一一对应连接，两个整流模块的第二输入端分别连接所述电源模块的第二输出端。

优选地，所述检测模块包括连接在相应整流模块的正输出端与相应恒流驱动模块的电压输入端之间的检测电阻。

优选地，所述抗干扰模块包括：第三电阻、第四电阻、稳压二极管、光耦和双向可控硅，其中，所述第三电阻的第一端连接所述恒流驱动模块的电压输入端，所述第三电阻的第二端连接所述稳压二极管的负极，所述稳压二极管的正极连接所述光耦的正输入端，所述光耦的负输入端接地，所述光耦的正输出端连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端分别连接所述恒流驱动模块的电流输出端及所述双向可控硅的第一阳极，所述双向可控硅的第二阳极连接相应的LED灯丝的正极，所述光耦的负输出端连接所述双向可控硅的控制极。

优选地，所述报警模块包括：第二继电器、第二三极管、第五电阻和第六电阻，其中，所述第五电阻的第一端连接高电平，所述第五电阻的第二端连接所述第二继电器的线圈的第一端，所述第二继电器的线圈的第二端连接所述第二三极管的集电极，所述第二三极管的发射极通过所述第六电阻接地，所述第二三极管的基极连接所述控制模块的第二输出端；所述第二继电器的开关接入报警器。

本发明还构造一种铁路信号灯，包括：

两路LED灯丝；

以上所述的点灯监测控制装置。

实施本发明的技术方案，不但可以降低故障率、提高使用寿命，使得性能更加稳定；而且，不再需要专业技术人员定期到现场进行检测，大大减少了技术人员配置，提高了工作效率，且消除了人为因素的安全隐患。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明铁路信号灯的点灯监测控制装置实施例一的逻辑结构图；

图2A至图2G为本发明铁路信号灯的点灯监测控制装置实施例二的电路图。

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。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。

图1是本发明铁路信号灯的点灯监测控制装置实施例一的逻辑结构图，点灯监测控制装置与两路LED灯丝71、72相连，而且，该实施例的点灯监测控制装置包括电源模块10、切换模块20、控制模块30、以及两个整流模块41、42、两个检测模块51、52、两个恒流驱动模块61、62、两个抗干扰模块81、82。其中，整流模块41、检测模块51、恒流驱动模块61及抗干扰模块81与LED灯丝71对应，且整流模块41、恒流驱动模块51与LED灯丝71组成第一路点灯回路；整流模块42、检测模块52、恒流驱动模块62及抗干扰模块82与LED灯丝72对应，且整流模块42、恒流驱动模块52与LED灯丝72组成第二路点灯回路。

在该实施例中，整流模块41、42用于在接入电源模块10时，对电源模块10的输出电压进行转换，并输出至相应的恒流驱动模块61、62；恒流驱动模块61、62用于向相应LED灯丝71、72输出恒流驱动信号；检测模块51、52用于检测相应点灯回路是否故障；控制模块30用于在两路点灯回路均无故障时，进入循环工作模式；在检测到其中一路点灯回路故障时，进入单路工作模式。其中，循环工作模式为：通过切换模块20控制两个整流模块41、42周期性地交替接入电源模块10来控制两路点灯回路交替处于点亮状态；单路工作模式为：通过切换模块20控制另一点灯回路的整流模块接入电源模块10来控制另一点灯回路恒处于点亮状态，例如，假设第一点灯回路处于故障，控制模块30将会通过切换模块20控制整流模块42接入电源模块10，以使第二点灯回路恒处于点亮状态。

通过该实施例的技术方案，两个相同的点灯回路并无主副之分，而且，在两个点灯回路均无故障时，控制模块控制第一点灯回路工作一段时间后自动切换到第二点灯回路工作，第二点灯回路工作一段时间后，再自动切换到第一点灯回路，从而使两路点灯回路循环切换工作。如果其中一个点灯回路出现故障，立即切换到另一个点灯回路工作，因此，该实施例的点灯监测控制装置是智能的全自动工作状态。这样，不但可以降低故障率、提高使用寿命，使得性能更加稳定；而且，不再需要专业技术人员定期到现场进行检测，大大减少了技术人员配置，提高了工作效率，且消除了人为因素的安全隐患。

进一步地，由于铁路信号灯装设在铁道边，火车经过时，极易受电磁信号的干扰，为了消除干扰信号的影响，在每一路点灯回路里增设抗干扰模块81、82，该抗干扰模块81、82用于检测相应点灯回路是否存在干扰信号，并在存在干扰信号时，消除该干扰信号。另外，控制模块30还用于在检测到正在点亮的一路点灯回路存在干扰信号时，通过切换模块20控制另一点灯回路的整流模块接入电源模块10。

进一步地，该实施例的点灯监测控制装置还包括报警模块90，该报警模块90用于在任何一路点灯回路故障时，输出报警信号。另外，控制模块30在上电和/或切换时，还可进行自检，当自检出故障时，也会输出报警信号。

进一步地，本发明的点灯监测控制装置还包括传送模块，例如为远程智能控制端口。该传送模块用于将两路点灯回路的工作状态、检测模块的检测结果传送至远程监控室，方便监控中心随时了解产品工作状态，使系统更加智能化。

图2A至图2G为本发明点灯监测控制装置实施例二的电路图，该实施例的点灯监测控制装置包括电源模块、切换模块、控制模块、报警模块以及两个整流模块、两个检测模块、两个恒流驱动模块、两个抗干扰模块。

结合图2A，电源模块L1为一多输入接口的电压转换器。切换模块包括：第一继电器KM1、第一三极管Q1、第一电阻R10和第二电阻R11，其中，第一电阻R10的第一端连接高电平，第一电阻R10的第二端连接第一继电器KM1的线圈的第一端K1，第一继电器KM1的线圈的第二端K2连接第一三极管Q1的集电极，第一三极管Q1的发射极通过第二电阻R11接地，第一三极管Q1的基极通过电阻R12连接控制模块的第一输出端(C)，当然，电阻R12在其它实施例中也可省去。第一继电器KM1的开关的动触头K3连接电源模块L1的第一输出端，第一继电器KM1的开关的第一静触头K4连接整流模块DB1的第一输入端(A)，第一继电器KM1的开关的第二静触头K5连接整流模块DB2的第一输入端(B)，整流模块DB1的第二输入端与整流模块DB2的第二输入端分别连接电源模块的第二输出端(D)。

结合图2B，控制模块包括MCU U1、数据存储芯片U2、电容C9、C10和晶振Y1，其中，数据存储芯片U2预先写入有切换周期，切换周期可为1小时至24小时之间的任一数值。晶振Y1的第一端通过电容C9接地，晶振Y1的第二端通过电容C10接地，晶振Y1的第一端和第二端分别连接数据存储芯片U2的脚2和脚3，数据存储芯片U2的脚5与MCU U1的脚8连接，用于传输复位信号(RST)；数据存储芯片U2的脚6与MCU U1的脚9连接；数据存储芯片U2的脚7与MCUU1的脚10连接。

结合图2C、图2D，两个整流模块均为整流桥DB1、DB2。两个检测模块均为检测电阻RI1、RI2，而且，检测电阻RI1串联在整流模块DB1的正输出端与恒流驱动模块的电压输入端(G)之间，检测电阻RI2串联在整流模块DB2的正输出端与恒流驱动模块的电压输入端(I)之间。而且，检测电阻RI1的第二端(E)还连接MCU U1的脚11，检测电阻RI2的第二端(F)还连接MCU U1的脚7。

结合图2E，在第一恒流驱动模块中，恒流驱动芯片U3的电压输入端(脚7)通过熔断器F1连接检测电阻RI1的第二端，恒流驱动芯片U3的恒流输出端(脚8)连接第一LED灯丝的正极。在第一抗干扰模块中，电阻RM1的第一端连接第一恒流驱动模块的电压输入端(G)，电阻RM1的第二端连接稳压二极管WE1的负极，稳压二极管WE1的正极连接光耦U5的正输入端，光耦U5的负输入端通过电阻RM2接地，光耦U5的正输出端连接电阻RM3的第一端，电阻RM3的第二端分别连接恒流驱动芯片U3的电流输出端及双向可控硅Q3的第一阳极，双向可控硅Q3的第二阳极连接第一LED灯丝的正极，光耦U5的负输出端连接双向可控硅Q3的控制极。

结合图2F，在第二恒流驱动模块中，恒流驱动芯片U4的电压输入端(脚7)通过熔断器F2连接检测电阻RI2的第二端，恒流驱动芯片U4的恒流输出端(脚8)连接第二LED灯丝的正极。在第二抗干扰模块中，电阻RM4的第一端连接第二恒流驱动模块的电压输入端(I)，电阻RM4的第二端连接稳压二极管D1的负极，稳压二极管WE2的正极连接光耦U6的正输入端，光耦U6的负输入端通过电阻RM5接地，光耦U6的正输出端连接电阻RM6的第一端，电阻RM6的第二端分别连接恒流驱动芯片U4的电流输出端及双向可控硅Q4的第一阳极，双向可控硅Q4的第二阳极连接第二LED灯丝的正极，光耦U6的负输出端连接双向可控硅Q4的控制极。

结合图2G，报警模块包括：第二继电器KM2、第二三极管Q2、第五电阻R1和第六电阻R2，其中，第五电阻R1的第一端连接高电平，第五电阻R1的第二端连接第二继电器KM2的线圈的第一端，第二继电器KM2的线圈的第二端连接第二三极管Q2的集电极，第二三极管Q2的发射极通过第六电阻R2接地，第二三极管Q2的基极连接MCU U1的第二输出端(K)。第二继电器的开关接入报警器。

下面说明该实施例的点灯监测控制装置的工作原理：

首先，在以下任一情况下：开机、重启、准备切换点灯回路、定期，MCU U1可进行自检，确定是否正常工作，如果异常，取消循环并报警。

当MCU自检正常时，数据存储芯片U2由于预设写入有切换时间，所以可根据该切换时间(例如24小时)进入循环工作模式：控制两路点灯回路的整流模块DB1、DB2交替接入电源模块L1，从而实现两个LED灯丝交替点亮。具体地，当需要切换至第二路LED灯丝时，MCUU1的第一输出端(脚6)输出高电平，第一三极管Q1导通，第一继电器KM1的线圈上电，其动触头K3连接静触头K5，这样，便将整流模块DB2接入了电源模块L1。当需要切换至第一路LED灯丝时，MCU U1的第一输出端(脚6)输出低电平，第一三极管Q1截止，第一继电器KM1的线圈掉电，其动触头K3连接静触头K4，这样，便将整流模块DB1接入了电源模块L1。

当整流模块接入电源模块L1后，以第一路点灯回路为例，整流模块DB1将电源模块L1输出的交流电压转换成直流电压，并通过电流检测电阻RI1输出至恒流驱动芯片U3，恒流驱动芯片U3通过其脚8向第一LED灯丝输出恒流驱动信号，从而点亮该第一LED灯丝。应理解，第二路点灯回路的工作原理与第一路点灯回路相同，在此不做赘述。

在该点灯监测控制装置工作时，MCU U1还可实时检测电阻RI1、RI2的电压，并通过所检测的电压判断正在点亮的一路点灯回路是否发生开路、短路，并在发生开路或短路时，通过改变其脚6输出的电平信号来切换至另一点灯回路工作。

另外，假设当前第一点灯回路处于点亮状态，若第一点灯回路(即点亮的一路点灯回路)受到了电磁信号干扰源的影响，此时，第一点灯回路中的稳压管WE1会对干扰电压进行限制，从而使恒流驱动芯片U3有一个稳定的工作环境。同时，假如干扰电压很大，MCU U1判断其脚11端的电压变化幅度超过预设值，通过改变其脚6端的电压来切换至第二点灯回路点亮。反之，假设当前第一点灯回路处于点亮状态，若第二点灯回路(即非点亮的一路点灯回路)受到了电磁信号干扰源的影响，此时，第二点灯回路中的稳压管WE2会对干扰电压进行限制，通过合适设置元器件的参数来输入电压小于光耦U6的导通电压，光耦U6不动作，进而双向可控硅Q4不导通，因此可起到防止干扰电压传导致后面的第二LED灯丝中的作用，避免了第二LED灯丝误点亮。

该点灯监测控制装置在工作过程中，如有故障，故障类型可包括：任一点灯回路开路/短路(例如，LED灯丝故障、恒流驱动模块故障、切换模块故障)、MCU自检故障、报警模块自身故障，MCU均通过其第二输出端(脚2)输出高电平，此时，第二三极管Q2导通，第二继电器KM2的线圈上电，报警器工作，以输出报警信号。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种铁路信号灯的点灯监测控制装置，与两路LED灯丝相连，且包括电源模块，其特征在于，还包括：控制模块、切换模块及与每路所述LED灯丝一一对应的整流模块、检测模块、恒流驱动模块，而且，所述整流模块、所述恒流驱动模块与相应LED灯丝组成一路点灯回路；其中，

所述整流模块，用于在接入所述电源模块时，对所述电源模块的输出电压进行转换，并输出至所述恒流驱动模块；

所述恒流驱动模块，用于向相应LED灯丝输出恒流驱动信号；

所述检测模块，用于检测相应点灯回路是否故障；

所述控制模块，用于在两路点灯回路均无故障时，进入循环工作模式；在检测到其中一路点灯回路故障时，进入单路工作模式；而且，

所述循环工作模式为：通过所述切换模块控制两个所述整流模块周期性地交替接入所述电源模块来控制两路点灯回路交替处于点亮状态；

所述单路工作模式为：通过所述切换模块控制另一点灯回路的整流模块接入所述电源模块来控制所述另一点灯回路恒处于点亮状态。

2.根据权利要求1所述的点灯监测控制装置，其特征在于，还包括设置在每一路点灯回路中的抗干扰模块，而且，

所述抗干扰模块，用于检测相应点灯回路是否存在干扰信号，并在存在干扰信号时，消除所述干扰信号。

3.根据权利要求2所述的点灯监测控制装置，其特征在于，

所述控制模块，还用于在检测到正在点亮的一路点灯回路存在干扰信号时，通过所述切换模块控制另一点灯回路的整流模块接入所述电源模块。

4.根据权利要求1所述的点灯监测控制装置，其特征在于，还包括：

报警模块，用于在任何一路点灯回路故障时，输出报警信号。

5.根据权利要求1所述的点灯监测控制装置，其特征在于，还包括：

传送模块，用于将两路点灯回路的工作状态、所述检测模块的检测结果传送至远程监控室。

6.根据权利要求1-5所述的点灯监测控制装置，其特征在于，所述切换模块包括：第一继电器、第一三极管、第一电阻和第二电阻，其中，所述第一电阻的第一端连接高电平，所述第一电阻的第二端连接所述第一继电器的线圈的第一端，所述第一继电器的线圈的第二端连接所述第一三极管的集电极，所述第一三极管的发射极通过所述第二电阻接地，所述第一三极管的基极连接所述控制模块的第一输出端；所述第一继电器的开关的动触头连接所述电源模块的第一输出端，所述第一继电器的开关的两个静触头与两个整流模块的第一输入端一一对应连接，两个整流模块的第二输入端分别连接所述电源模块的第二输出端。

7.根据权利要求1-5所述的点灯监测控制装置，其特征在于，所述检测模块包括连接在相应整流模块的正输出端与相应恒流驱动模块的电压输入端之间的检测电阻。

8.根据权利要求2所述的点灯监测控制装置，其特征在于，所述抗干扰模块包括：第三电阻、第四电阻、稳压二极管、光耦和双向可控硅，其中，所述第三电阻的第一端连接所述恒流驱动模块的电压输入端，所述第三电阻的第二端连接所述稳压二极管的负极，所述稳压二极管的正极连接所述光耦的正输入端，所述光耦的负输入端接地，所述光耦的正输出端连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端分别连接所述恒流驱动模块的电流输出端及所述双向可控硅的第一阳极，所述双向可控硅的第二阳极连接相应的LED灯丝的正极，所述光耦的负输出端连接所述双向可控硅的控制极。

9.根据权利要求4所述的点灯监测控制装置，其特征在于，所述报警模块包括：第二继电器、第二三极管、第五电阻和第六电阻，其中，所述第五电阻的第一端连接高电平，所述第五电阻的第二端连接所述第二继电器的线圈的第一端，所述第二继电器的线圈的第二端连接所述第二三极管的集电极，所述第二三极管的发射极通过所述第六电阻接地，所述第二三极管的基极连接所述控制模块的第二输出端；所述第二继电器的开关接入报警器。

10.一种铁路信号灯，其特征在于，包括：

两路LED灯丝；

权利要求1-9任一项所述的点灯监测控制装置。

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