CN112782966A - 一种用于轨道交通信号控制的零散设备驱动系统 - Google Patents

一种用于轨道交通信号控制的零散设备驱动系统 Download PDF

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季志均
朱明玲
孙博龙
许西鹏
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Abstract

本发明涉及一种用于轨道交通信号控制的零散设备驱动系统,包括逻辑处理子系统、维护诊断子系统、零散驱动模块和安全通信处理模块,所述的零散驱动模块、安全通信处理模块、逻辑处理子系统依次连接,所述的安全通信处理模块与维护诊断子系统连接;零散设备的控制命令由逻辑处理子系统根据布尔逻辑转换为控制命令,并通过冗余的安全网络传递给安全通信处理模块,安全通信处理模块根据配置将控制命令分发给对应的零散驱动模块,零散驱动模块根据获取到的驱动命令对相应的零散设备进行驱动,并将板卡的维护检测信息上传到安全通信处理模块从而传递到维护诊断子系统中。与现有技术相比,本发明具有可减小电路体积、成本,可及时报警,方便现场维护等优点。

Description

一种用于轨道交通信号控制的零散设备驱动系统
技术领域
本发明涉及轨道交通信号控制系统,尤其是涉及一种用于轨道交通信号控制的零散设备驱动系统。
背景技术
轨道交通是指运营车辆需要在特定轨道上行驶的一类交通工具或运输系统。最典型的轨道交通就是由传统火车和标准铁路所组成的铁路系统。随着火车和铁路技术的多元化发展,轨道交通呈现出越来越多的类型,不仅遍布于长距离的陆地运输,也广泛运用于中短距离的城市公共交通中。
现有的轨道交通信号控制系统包括多种零散设备,为了实现各设备之间的通讯,需要搭建较为复杂的继电电路和监测电路,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。
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可减小电路体积、成本,可及时报警,方便现场维护的用于轨道交通信号控制的零散设备驱动系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
根据本发明的一个方面,提供了一种用于轨道交通信号控制的零散设备驱动系统,包括逻辑处理子系统、维护诊断子系统、零散驱动模块和安全通信处理模块,所述的零散驱动模块、安全通信处理模块、逻辑处理子系统依次连接,所述的安全通信处理模块与维护诊断子系统连接;
零散设备的控制命令由逻辑处理子系统根据布尔逻辑转换为控制命令,并通过冗余的安全网络传递给安全通信处理模块,安全通信处理模块根据配置将控制命令分发给对应的零散驱动模块,零散驱动模块根据获取到的驱动命令对相应的零散设备进行驱动,并将板卡的维护检测信息上传到安全通信处理模块从而传递到维护诊断子系统中。
作为优选的技术方案,所述的零散驱动模块会周期地检查自身模块上的安全器件,发现问题时会给出报警并导向安全侧。
作为优选的技术方案,所述的逻辑处理子系统、安全通信处理模块和零散驱动模块均为二乘二取二系统。
作为优选的技术方案,所述的零散驱动模块提供8个零散驱动接口,根据实际使用情况进行配置。
作为优选的技术方案,所述的零散驱动模块同时支持8路零散设备的驱动与驱动电压监测功能,对外驱动0-150V直流电压。
作为优选的技术方案,所述的安全通信处理模块通过冗余的红蓝网分别与维护诊断子系统和逻辑处理子系统连接。
作为优选的技术方案,所述的安全通信处理模块通过冗余的CAN总线将逻辑处理子系统发送来的零散驱动命令转发给零散驱动模块,同时将零散驱动模块上传的监测信息,板卡状态和报警码转发给维护诊断子系统。
作为优选的技术方案,所述的零散驱动模块包括依次连接的FPGA和CPU;
两个所述的FPGA周期性地对驱动继电器、外部驱动电源进行采样,并分别发给两个CPU;两个CPU通过驱动继电器的状态和外部驱动电源的状态判断板卡的状态,然后进行二取二比较得到最终的板卡状态。
作为优选的技术方案,所述的零散驱动模块还包括隔离模块,当电源模块和零散驱动模块故障时,隔离模块会打开隔离继电器,断开零散驱动模块的继电器供电以及提供给零散设备的驱动电,切断对外输出。
作为优选的技术方案,所述的零散驱动模块还包括熔丝模块,当隔离模块故障或板卡出现影响安全性的异常情况时,熔丝模块会将烧断板卡熔丝,以一种不可逆的方式切断隔离模块的继电器供电,将板卡导向安全态。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1)使用场景灵活,可根据实际使用情况配置1-8路驱动,可以对外驱动0-150V直流电压,同时可支持多种零散设备,更具有通用性;
2)零散驱动模块采用了基于二取二的架构及BIT技术,对自身模块上的安全器件进行周期性检测,确保系统运行的安全稳定;支持热插拔,同时可将故障信息及监测消息传出,提高了可维护性;
3)采用二乘二的冗余设计,单个模块故障时不影响整体系统的运行,提高系统运行的可用性;将以往继电电路用高性能CPU和FPGA及小型继电器取代,减少了设备占用体积,降低了施工难度和项目成本;
4)系统能够以更低成本,更简单的施工,以及更方便维护,来取代以往的继电电路和监测电路;零散驱动模块能够完成对零散设备的驱动,通过维护诊断子系统进行故障报警及监测信息保存。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的具体结构示意图。
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零散驱动系统,包括逻辑处理子系统,维护诊断子系统,安全通信处理模块,零散驱动模块。零散设备的控制命令由逻辑处理子系统根据布尔逻辑转换为控制命令,通过冗余的安全网络传递给安全通信处理模块;安全通信处理模块根据配置将控制命令通过冗余的CAN总线分发给对应的零散驱动模块;零散驱动模块根据获取到的驱动命令对相应的零散设备进行驱动,并将板卡的维护检测信息上传到安全通信处理模块从而传递到维护诊断子系统中。逻辑处理子系统,维护诊断子系统和安全通信处理模块均为自主研发系统。
所述的逻辑处理子系统、安全通信处理模块和零散驱动模块均为双系热备系统,其中安全通信处理模块和零散驱动模块支持热插拔。相对于以往继电电路,施工难度和设备占用空间都明显降低,从工程和硬件上节约了成本。所述的安全通信处理模块与维护诊断子系统和逻辑处理子系统都是红蓝网冗余连接。
所述的安全通信处理模块起到通讯桥梁的作用,通过冗余的CAN总线将逻辑处理子系统发送来的零散驱动命令转发给零散驱动模块,同时将零散驱动模块上传的监测信息,板卡状态和报警码转发给维护诊断子系统。所述的维护诊断子系统具有将收到监测信息保存以及故障报警功能。
所述的零散驱动模块利用高性能电路板取代以往继电电路,可直接对零散设备进行驱动及电压的监控。所述的零散驱动模块提供8个零散驱动接口,可以根据实际使用情况进行配置。最多同时支持8路零散设备的驱动与驱动电压监测功能,可以对外驱动0-150V直流电压,同时对自身模块上的安全器件进行周期性检测。每个零散驱动接口包含两根线。每个零散驱动接口具备电压监测功能,可以监测输出电压。驱动路数灵活可配,最多同时支持8路零散设备的驱动。采用二乘二取二技术,2个互为冗余的零散驱动模块同时并行工作,任何一个故障不影响另一个模块。可将自身维护检测消息传递给维护诊断子系统,提高可维护性。
逻辑处理子系统的软件、维护诊断子系统的软件保持既有,而零散驱动模块为全新自主开发。零散驱动模块软件功能可分为6个子任务:模式管理任务、熔丝单元任务、隔离单元任务、驱动管理任务、驱动电压监测任务和维护诊断任务。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,并在零散驱动模块出现异常的情况下进行安全态处理;隔离单元任务用于进行隔离单元的检测,并在零散驱动模块的电源模块和驱动模块状态异常的时候进行隔离态处理;驱动管理任务的主要任务是获取逻辑处理子系统的驱动命令,根据命令控制硬件驱动零散设备,并周期性的对驱动电路进行自检,检测失败后板卡将导向安全侧;驱动电压监测任务主要负责对驱动电压的监测;维护诊断任务主要将板卡状态及监测信息发送给维护诊断子系统,同时负责记录故障。
如图2所示,零散驱动模块支持零散设备的驱动功能;CPU通过冗余CAN总线从安全通信模块处获得逻辑处理子系统发送来的控制命令,通过FGPA来控制驱动模块的强制导向继电器,从而驱动零散设备。FPGA会定期回读驱动电压的采样值,并传送给CPU,CPU会以此判驱动模块和零散设备的状态。CPU所进行的任何操作都是二取二后的结果。
CPU,FGPA,熔丝模块,隔离模块依次连接。当电源模块和驱动模块故障时,隔离模块会打开隔离继电器,断开驱动模块的继电器供电以及提供给零散设备的驱动电,切断对外输出。当隔离模块故障或板卡出现影响安全性的异常情况时,熔丝模块会将烧断板卡熔丝,以一种不可逆的方式切断隔离模块的继电器供电,将板卡导向安全态。
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 (10)

1.一种用于轨道交通信号控制的零散设备驱动系统,其特征在于,包括逻辑处理子系统、维护诊断子系统、零散驱动模块和安全通信处理模块,所述的零散驱动模块、安全通信处理模块、逻辑处理子系统依次连接,所述的安全通信处理模块与维护诊断子系统连接;
零散设备的控制命令由逻辑处理子系统根据布尔逻辑转换为控制命令,并通过冗余的安全网络传递给安全通信处理模块,安全通信处理模块根据配置将控制命令分发给对应的零散驱动模块,零散驱动模块根据获取到的驱动命令对相应的零散设备进行驱动,并将板卡的维护检测信息上传到安全通信处理模块从而传递到维护诊断子系统中。
2.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通信号控制的零散设备驱动系统,其特征在于,所述的零散驱动模块会周期地检查自身模块上的安全器件,发现问题时会给出报警并导向安全侧。
3.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通信号控制的零散设备驱动系统,其特征在于,所述的逻辑处理子系统、安全通信处理模块和零散驱动模块均为二乘二取二系统。
4.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通信号控制的零散设备驱动系统,其特征在于,所述的零散驱动模块提供8个零散驱动接口,根据实际使用情况进行配置。
5.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通信号控制的零散设备驱动系统,其特征在于,所述的零散驱动模块同时支持8路零散设备的驱动与驱动电压监测功能,对外驱动0-150V直流电压。
6.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通信号控制的零散设备驱动系统,其特征在于,所述的安全通信处理模块通过冗余的红蓝网分别与维护诊断子系统和逻辑处理子系统连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通信号控制的零散设备驱动系统,其特征在于,所述的安全通信处理模块通过冗余的CAN总线将逻辑处理子系统发送来的零散驱动命令转发给零散驱动模块,同时将零散驱动模块上传的监测信息,板卡状态和报警码转发给维护诊断子系统。
8.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通信号控制的零散设备驱动系统,其特征在于,所述的零散驱动模块包括依次连接的FPGA和CPU;
两个所述的FPGA周期性地对驱动继电器、外部驱动电源进行采样,并分别发给两个CPU;两个CPU通过驱动继电器的状态和外部驱动电源的状态判断板卡的状态,然后进行二取二比较得到最终的板卡状态。
9.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通信号控制的零散设备驱动系统,其特征在于,所述的零散驱动模块还包括隔离模块,当电源模块和零散驱动模块故障时,隔离模块会打开隔离继电器,断开零散驱动模块的继电器供电以及提供给零散设备的驱动电,切断对外输出。
10.根据权利要求1所述的一种用于轨道交通信号控制的零散设备驱动系统,其特征在于,所述的零散驱动模块还包括熔丝模块,当隔离模块故障或板卡出现影响安全性的异常情况时,熔丝模块会将烧断板卡熔丝,以一种不可逆的方式切断隔离模块的继电器供电,将板卡导向安全态。
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