CN113394052B - 安全信号取电装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电气设备技术领域，具体涉及一种安全信号取电装置及方法，该装置包括：限流电路、回路选择继电器电路、电源转换电路以及处理器电路。电源转换电路通过并联的限流电路及回路选择继电器电路与外部电源连接，当回路选择继电器的常闭点闭合时，电源转换电路通过限流电路与外部电源连接，该装置处于限流保护状态。处理器电路获取该装置的回路功耗及回路选择继电器电路的工作状态，以判断该装置的回路是否有故障，并控制回路选择继电器的常开触点闭合，使得外部电源与电源转换电路连接，处理器根据回路功耗及继电器电路的工作状态控制外部设备工作，该装置能够在监视外部设备异常时，及时切断取电回路，不对外部电源造成影响。

Description

安全信号取电装置及方法

技术领域

本申请涉及电气设备技术领域，特别地涉及一种安全信号取电装置及方法。

背景技术

随着我国高速铁路及城市轨道交通的飞速发展，给人们的出行带来了便利，轨道交通具有运量大、快速准时、能耗小、污染少、占地少、交通事故少的特点，对缓解城市用地紧张、环境保护、节省能源和人们的旅行时间，发挥了相当的优势作用。

为了保证轨道交通的安全运行，城市轨道交通地铁车辆制动系统在CAN网络故障导致常用制动无法缓解时，需用纯硬线的控制方式来缓解常用制动，确保列车继续运行。远程缓解的目标是常用制动，不能缓解紧急制动。现在普遍的做法是：远程缓解电磁阀的控制电源由110V紧急制动环路提供。110V紧急制动环路正常情况下有电，紧急制动时环路无电。当正常状态时，通过110V紧急制动环路取电，在需要缓解的时候(主控制器故障或是远程缓解信号高电平)驱动远程缓解电磁阀进行强制缓解；当紧急状态时，110V紧急制动环路无电，远程缓解电磁阀不得电，不允许强制缓解。所有设备均通过110V紧急制动环路取电，如果环路上有设备故障，则会造成电路过流或短路的情况，从而拉低110V紧急制动环路电平，导致紧急制动状态，无法保证轨道交通的安全运行。

发明内容

针对上述问题，本申请提供一种安全信号取电装置及方法。

第一方面，本申请提供了一种安全信号取电装置，所述装置包括：

限流电路，其输入端与外部电源连接；

回路选择继电器电路，其常开输入端与所述外部电源连接；

电源转换电路，其输入端通过并联的所述限流电路及所述回路选择继电器电路与所述外部电源连接，以用于对所述外部电源输入的电信号进行转换；

处理器电路，其分别与所述回路选择继电器电路以及所述电源转换电路连接，以用于根据所述电源转换电路的工作状态控制所述回路选择继电器电路的工作状态，所述处理器电路的输出端还与外部设备连接，以用于根据所述安全信号取电装置的回路功耗及所述回路选择继电器电路的工作状态控制所述外部设备的工作状态；

其中，所述电源转换电路的输出端与所述外部设备连接，以用于为所述外部设备供电。

上述实施方式中，电源转换电路通过并联的限流电路及回路选择继电器电路与外部电源连接，当回路选择继电器的常闭点闭合时，电源转换电路实质通过限流电路与外部电源连接，限流电路的限流功能能够使该安全信号取电装置处于限流保护状态。同时，处理器电路获取该安全信号取电装置的回路功耗及所述回路选择继电器电路的工作状态，以判断该安全信号取电装置的回路是否有故障，并根据回路功耗及所述回路选择继电器电路的工作状态控制回路选择继电器电路工作，以使回路选择继电器电路的常开触点闭合，使得外部电源与电源转换电路连接，从而保证电源转换电路对外部电源的电信号进行转化后，保证后端器件处于正常工作状态进行供电，继而处理器根据安全信号取电装置的回路功耗及回路选择继电器电路的工作状态控制外部设备的工作状态，保证外部设备安全的进行工作。

根据本申请的实施例，可选的，上述安全信号取电装置中，所述处理器电路包括：

继电器状态反馈电路，其与所述电源转换电路连接，其输入端与所述回路选择继电器电路的常闭输入端连接；

处理器，其输入端与所述继电器状态反馈电路的输出端连接，以用于在所述电源转换电路为所述继电器状态反馈电路进行供电时通过所述继电器状态反馈电路获取所述回路选择继电器电路的工作状态。

根据本申请的实施例，可选的，上述安全信号取电装置中，所述继电器状态反馈电路为光耦隔离电路。

根据本申请的实施例，可选的，上述安全信号取电装置中，所述电源转换电路包括第一电源转换电路及第二电源转换电路，所述第一电源转换电路与所述通过并联的所述限流电路及所述回路选择继电器电路与所述外部电源连接，所述第一电源转换器电路的输出端分别与所述外部设备以及所述第二电源转换电路；

所述第一电源转换电路用于将所述外部电源输入的电信号转换为第一电信号，并将所述第一电信号发送至所述外部设备以及所述第二电源转换电路；所述第二电源转换电路用于将所述第一电信号转换为第二电信号，并将所述第二电信号发送至所述处理器电路。

上述实施方式中，如果第一电源转换电路出现故障，则第二电源转换电路无法对第一电压信号进行转换，外部设备无法进行工作，从而能够保证外部设备不会因安全信号取电装置的故障而被损坏。若第一电源转换电路正常工作，而第二电源转换电路出现故障，则第一电源转换电路能够给外部设备正常供电，但第二电源转换电路无法使处理器电路正常工作，而外部设备进行工作还需要处理器电路的控制，因此，当第二电源转换电路出现故障时，外部设备也无法进行工作。也就是说，不管第一电源转换电路故障还是第二电源转换电路故障，外部设备都无法工作，均可以保证对安全信号环路无影响。

根据本申请的实施例，可选的，上述安全信号取电装置中，所述装置还包括：

电源滤波电路，其输入端与所述外部电源连接，其输出端与所述限流电路的输入端连接。

上述实施方式中，电源滤波电路可以滤去外部电源输入的电信号中纹波，使其纹波系数降低，波形变得比较平滑。

根据本申请的实施例，可选的，上述安全信号取电装置中，所述处理器电路包括：

继电器控制安全电路，其输出端与所述回路选择继电器电路连接，以用于向所述回路选择继电器电路发送用于控制所述回路选择继电器电路的方波信号；

处理器，其输出端与所述继电器控制安全电路的输入端连接，以用于通过所述继电器控制安全电路控制所述回路选择继电器电路。

上述实施方式中，继电器控制安全电路可以采用方波控制的安全输出电路，回路选择继电器电路为规定频率范围内的方波信号，处理器能够输出驱动信号为回路选择继电器电路的继电器线圈供电，从而可以防止处理器故障送出单一错误电平造成回路选择继电器电路的继电器误动作。且该继电器控制安全电路故障的形式为断路，继电器控制安全电路本身故障不会造成错误输出使后端继电器导通。

根据本申请的实施例，可选的，上述安全信号取电装置中，所述处理器电路包括：

模拟采集电路，其一端与所述安全信号取电装置的回路连接，以用于将所述安全信号取电装置的回路电信号转换为模拟电信号；

处理器，其输入端与所述模拟采集电路的另一端连接，以用于获取所述模拟电信号并根据所述模拟电信号获取所述回路功耗。

根据本申请的实施例，可选的，上述安全信号取电装置中，所述处理器电路包括：

逻辑控制电路，其一输入端与输入设备连接，以用于获取所述输入设备的状态，其输出端与所述外部设备连接，用于控制所述外部设备工作；

处理器，其输出端与所述逻辑控制电路另一输入端连接，以用于控制所述外部设备工作。

根据本申请的实施例，可选的，上述安全信号取电装置中，所述逻辑控制电路包括第一逻辑控制电路以及第二逻辑控制电路；

所述第一逻辑控制电路，其输入端与至少一个输入设备连接，其输出端与所述第二逻辑控制电路的一个输入端连接；

所述第二逻辑控制电路，其另一个输入端与所述处理器连接。

第二方面，本申请提供了一种安全信号取电方法，所述方法包括：一种安全信号取电控制方法，应用于安全信号取电装置的处理电路，所述安全信号取电装置包括限流电路、回路选择继电器电路以及电源转换电路，所述方法包括：

获取所述电源转换电路的工作状态，并根据所述电源转换电路的工作状态控制所述回路选择继电器电路的工作状态，以使外部电源由通过所述限流电路与所述电源转换电路的回路，转换为所述外部电源通过所述回路选择继电器电路与所述电源转换电路的回路；

获取所述安全信号取电装置的回路功耗及所述回路选择继电器电路的工作状态，并根据所述回路功耗及所述回路选择继电器电路的工作状态控制所述外部设备的工作状态。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

本申请提供的一种安全信号取电装置及方法，该装置包括：限流电路，其输入端与外部电源连接；回路选择继电器电路，其常开输入端与所述外部电源连接；电源转换电路，其输入端通过并联的所述限流电路及所述回路选择继电器电路与所述外部电源连接，以用于对所述外部电源输入的电信号进行转换；处理器电路，其分别与所述回路选择继电器电路以及所述电源转换电路连接，以用于根据所述电源转换电路的工作状态控制所述回路选择继电器电路的工作状态，所述处理器电路的输出端还与外部设备连接，以用于根据所述安全信号取电装置的回路功耗及所述回路选择继电器电路的工作状态控制所述外部设备的工作状态；其中，所述电源转换电路的输出端与所述外部设备连接，以用于为所述外部设备供电。电源转换电路通过并联的限流电路及回路选择继电器电路与外部电源连接，当回路选择继电器的常闭点闭合时，电源转换电路实质通过限流电路与外部电源连接，限流电路的限流功能能够使该安全信号取电装置处于限流保护状态。同时，处理器电路获取该安全信号取电装置的回路功耗及所述回路选择继电器电路的工作状态，以判断该安全信号取电装置的回路是否有故障，并根据回路功耗及所述回路选择继电器电路的工作状态控制回路选择继电器电路工作，以使回路选择继电器电路的常开触点闭合，使得外部电源与电源转换电路连接，从而保证电源转换电路进行正常的转化工作，继而处理器根据安全信号取电装置的回路功耗及回路选择继电器电路的工作状态控制外部设备的工作状态，保证外部设备安全的进行工作。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本申请进行更详细的描述。

图1为本申请实施例一提供的一种安全信号取电装置的结构示意框图。

图2为本申请实施例二提供的一种安全信号取电装置的结构示意框图。

图3为本申请实施例二提供的一种安全信号取电装置的另一结构示意框图。

图4为本申请实施例三提供的一种安全信号取电装置的结构示意框图。

图5为本申请实施例四提供的一种安全信号取电装置的结构示意框图。

附图标号：100-安全信号取电装置；110-限流电路；120-回路选择继电器电路；130-电源转换电路；131-第一电源转换电路；132-第二电源转换电路；140-处理器电路；141-处理器；142-继电器状态反馈电路；143-继电器控制安全电路；144-模拟采集电路；145-逻辑控制电路；150-电源滤波电路。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题，并达到相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本申请的保护范围之内。

实施例一

本发明提供一种安全信号取电装置100，请参阅图1，该装置包括：

限流电路110，其输入端与外部电源连接；

回路选择继电器电路120，其常开输入端与所述外部电源连接；

电源转换电路130，其输入端通过并联的所述限流电路110及所述回路选择继电器电路120与所述外部电源连接，以用于对所述外部电源输入的电信号进行转换；

处理器电路140，其分别与所述回路选择继电器电路120以及所述电源转换电路130连接，以用于根据所述电源转换电路130的工作状态控制所述回路选择继电器电路120的工作状态，所述处理器电路140的输出端还与外部设备连接，以用于根据所述安全信号取电装置100的回路功耗及所述回路选择继电器电路120的工作状态控制所述外部设备的工作状态；其中，所述电源转换电路130的输出端与所述外部设备连接，以用于为所述外部设备供电。

限流电路110可以包括限流电阻，限流电阻是由电阻串联于电路中，用以限制所在支路电流的大小，以防电流过大烧坏所串联的元器件，同时限流电阻也能起分压作用。可以理解地，限流电路110还可以包括其他具备限流功能的元件组合电路。

回路选择继电器电路120可以包括回路选择继电器，回路选择继电器可以采用开关状态能够进行回采的，回路选择继电器的类型可以根据该安全信号取电装置100的实际工作需要进行选择，具体类型在此处不作限制。

回路选择继电器电路120的常闭触点2闭合，相当于断路，外部电源通过限流电路110与电源转换电路130连接，此时，整个安全信号取电装置100处于限流状态，若外部电源通过限流电路110与电源转换电路130连接的回路中没有故障，也就是说，外部电源正常供电，限流电路110正常进行限流工作，则处理器电路140可以获取到整个安全信号取电装置100的回路功耗小于限流阈值，由于回路选择继电器的常闭触点2闭合，且回路选择继电器与限流电路110并联，则回路选择继电器若无故障，则处理器电路140可以通过回路选择继电器电路120的常闭触电2处获取到回路选择继电器反馈的信号为低电平信号。在处理器电路140同时获取到整个安全信号取电装置100的回路功耗小于限流阈值，且获取到回路选择继电器反馈的信号为低电平信号时，表明该安全信号取电装置100中无故障，则处理器电路140可以通过控制回路选择继电器的控制端4控制其常开触点1闭合，使得外部电源通过回路选择继电器与电源转换电路130连接，相当于限流电路110被旁路，保证外部设备取电不被限流，能够正常工作。电源转换电路130能够将外部输出的高电压值电信号转换为适合的电压值电信号，并将其提供给外部设备。根据上述过程可知，若安全信号取电装置100中任意一处出现故障，则安全信号取电装置100处于限流状态，其向外部设备进行供电的能力被限制，从而保证了外部设备能够通过该安全信号取电装置100与外部电源连接，并进行安全的取电动作，该安全信号取电装置100在监视到外部设备异常时，能够及时切断取电回路，不对外部电源造成影响。

综上所述，本申请提供一种安全信号取电装置，包括：限流电路110，其输入端与外部电源连接；回路选择继电器电路120，其常开输入端与所述外部电源连接；电源转换电路130，其输入端通过并联的所述限流电路110及所述回路选择继电器电路120与所述外部电源连接，以用于对所述外部电源输入的电信号进行转换；处理器电路140，其分别与所述回路选择继电器电路120以及所述电源转换电路130连接，以用于根据所述电源转换电路130的工作状态控制所述回路选择继电器电路120的工作状态，所述处理器电路140的输出端还与外部设备连接，以用于根据所述安全信号取电装置100的回路功耗及所述回路选择继电器电路120的工作状态控制所述外部设备的工作状态；其中，所述电源转换电路130的输出端与所述外部设备连接，以用于为所述外部设备进行供电。电源转换电路130通过并联的限流电路110及回路选择继电器电路120与外部电源连接，当回路选择继电器的常闭点闭合时，电源转换电路130实质通过限流电路110与外部电源连接，限流电路110的限流功能能够使该安全信号取电装置100处于限流保护状态。同时，处理器电路140获取该安全信号取电装置100的回路功耗及所述回路选择继电器电路120的工作状态，以判断该安全信号取电装置100的回路是否有故障，并根据回路功耗及所述回路选择继电器电路120的工作状态控制回路选择继电器电路120工作，以使回路选择继电器电路120的常开触点闭合，使得外部电源与电源转换电路130连接，从而保证电源转换电路对外部电源的电信号进行转化后，保证后端器件处于正常工作状态进行供电，继而处理器电路140根据安全信号取电装置100的回路功耗及回路选择继电器电路120的工作状态控制外部设备的工作状态，安全信号取电装置能够在监视外部设备异常时，及时切断取电回路，不对外部电源造成影响。

实施例二

在实施例一的基础上，本实施例通过具体实施案例对实施例一进行说明。

请参看图2，上述安全信号取电装置100中，所述装置还包括：

电源滤波电路150，其输入端与所述外部电源连接，其输出端与所述限流电路110的输入端连接。

电源滤波电路150可以滤去外部电源输入的电信号中纹波，使其纹波系数降低，波形变得比较平滑。电源滤波电路150可以采用安规电容、共模电感组成的多级滤波拓扑结构，以确保该电路任何元器件失效不会造成过流，不会对安全信号取电装置100的回路造成影响。

外部电源经过电源滤波电路150后，滤波后的电源分为两路，一路接限流电路110后接到回路选择继电器电路120的公共端3后送入电源转换电路130。滤波后的电源另一路则与回路选择继电器电路120的常开触点1连接，当回路选择继电器电路120的常开触点1闭合时，滤波后的电源则直接通过回路选择继电器电路120送入电源转换电路130中。

请参看图3，上述安全信号取电装置100中，所述电源转换电路130包括第一电源转换电路130及第二电源转换电路130，所述第一电源转换电路130与所述通过并联的所述限流电路110及所述回路选择继电器电路120与所述外部电源连接，所述第一电源转换器电路的输出端分别与所述外部设备以及所述第二电源转换电路130；所述第一电源转换电路130用于将所述外部电源输入的电信号转换为第一电信号，并将所述第一电信号发送至所述外部设备以及所述第二电源转换电路130；所述第二电源转换电路130用于将所述第一电信号转换为第二电信号，并将所述第二电信号发送至所述处理器电路140。

当外部电源通过回路选择继电器电路120与电源转换电路130连接时，外部电源的电压信号被送至电源转换电路130中的第一电源转换电路131，第一电源转换电路131可以将电压信号转换为第一电压信号，并将第一电压信号作为第二电源转换电路132的输入，同时第一电压信号还被提供给外部设备，使得外部设备进行工作。第二电源转换电路132将第一电压信号转换为第二电压信号，并将第二电压信号提供给处理器电路140，使得处理器电路140能够正常工作。

如果第一电源转换电路131出现故障，则第二电源转换电路132无法对第一电压信号进行转换，外部设备无法进行工作，从而能够保证外部设备不会因安全信号取电装置100的故障而被损坏。若第一电源转换电路131正常工作，而第二电源转换电路132出现故障，则第一电源转换电路131能够给外部设备正常供电，但第二电源转换电路132无法使处理器电路140正常工作，而外部设备进行工作还需要处理器电路140的控制，因此，当第二电源转换电路132出现故障时，外部设备也无法进行工作。也就是说，不管第一电源转换电路故障还是第二电源转换电路故障，外部设备都无法工作，均可以保证对安全信号环路无影响。

可以理解地，第一电源转换电路131和第二电源转换电路132还可以与安全信号取电装置100中的其他组件连接，以为其进行供电，从而保证安全信号取电装置100的正常工作。

例如，若外部电源输出的电压信号为110V的电压信号，第一电源转换电路131可以为110V转24V的转换电路，第二电源转换电路132可以为24V转3.3V的转换电路。第一电源转换电路131和第二电源转换电路132具体根据实际需求进行设置。

实施例三

在实施例一的基础上，本实施例通过具体实施案例对实施例一进行说明。

请参看图4，在上述安全信号取电装置100中，所述处理器电路140包括：

继电器状态反馈电路142，其与所述电源转换电路130连接，其输入端与所述回路选择继电器电路120的常闭输入端连接；

处理器141，其输入端与所述继电器状态反馈电路142的输出端连接，以用于在所述电源转换电路130为所述继电器状态反馈电路142进行供电时通过所述继电器状态反馈电路142获取所述回路选择继电器电路120的工作状态。

所述继电器状态反馈电路142为光耦隔离电路。继电器状态反馈电路142采用光耦隔离，可以对反馈信号进行隔离转换，然后再送入处理器141中。若继电器状态反馈电路142故障，处理器141则采集到错误的继电器状态反馈信号，并根据该反馈信号判断继电器状态反馈电路142损坏，继而处理器141不会给继电器状态反馈电路142发送控制信号，继电器状态反馈电路142中的继电器线圈不得电，继电器状态反馈电路142处于限流保护的工作模式，不会对安全信号取电装置100中的信号环路造成影响。

请参看图4，所述处理器电路140包括：继电器控制安全电路143，其输出端与所述回路选择继电器电路120连接，以用于向所述回路选择继电器电路120发送用于控制所述回路选择继电器电路120的方波信号；处理器141，其输出端与所述继电器控制安全电路143的输入端连接，以用于通过所述继电器控制安全电路143控制所述回路选择继电器电路120。

继电器控制安全电路143可以采用方波控制的安全输出电路，只有回路选择继电器电路120为规定频率范围内的方波信号，处理器141才能够输出驱动信号为回路选择继电器电路120的继电器线圈供电，从而可以防止处理器141故障送出单一错误电平造成回路选择继电器电路120的继电器误动作。且该继电器控制安全电路143故障的形式为断路，继电器控制安全电路143本身故障不会造成错误输出使后端继电器导通。

上述安全信号取电装置100中，所述处理器电路140包括：模拟采集电路144，其一端与所述安全信号取电装置100的回路连接，以用于将所述安全信号取电装置100的回路电信号转换为模拟电信号；处理器141，其输入端与所述模拟采集电路144的另一端连接，以用于获取所述模拟电信号并根据所述模拟电信号获取所述回路功耗。

隔离模拟采集电路144将安全信号取电装置100的回路的电压和电流转换成模拟电信号，例如，隔离模拟采集电路144中包括AD芯片，则可以转换为符合AD芯片输入规格的模拟信号送至AD芯片采集，AD芯片将采集的模拟量隔离转成数字量后通过通信接口将采集数据送至后端处理器141。若隔离模拟采集电路144故障，处理器141将采集不到正确的电流电压，则判断安全信号取电装置100取电异常，处理器141会切断控制回路选择继电器电路120的控制信号输出，使回路选择继电器电路120处于限流保护模式，不会对安全信号取电装置100造成影响。图4中处理器141通过模拟采集电路144与电源转换电路130通信连接，是便于获取安全信号取电装置100的电信号，电源转换电路130为处理器141供电的连接在图4中无体现。

可选的，上述安全信号取电装置100中，所述处理器电路140包括：

逻辑控制电路145，其一输入端与输入设备连接，以用于获取所述输入设备的状态，其输出端与所述外部设备连接，用于控制所述外部设备工作；处理器141，其输出端与所述逻辑控制电路145另一输入端连接，以用于控制所述外部设备工作。

逻辑控制电路145的一个输入端与输入设备连接，可以获取输入设备的状态信号，另一输入端与处理器141连接，可以获取处理器141控制该逻辑控制电路145工作的信号，然后该逻辑控制电路145根据两个信号进行逻辑判断，并根据其逻辑判断的结果对外部设备进行控制。例如，获取输入设备的状态信号为表示输入设备处于故障的状态信号，而处理器141向逻辑控制电路145输出的为使外部设备工作的驱动信号，则逻辑控制电路145可以向外部设备发送控制其进行工作的控制信号。具体地，逻辑控制电路145可以采用门电路将两输入信号取或和取与后，输出给外部设备。

根据本申请的实施例，可选的，上述安全信号取电装置100中，所述逻辑控制电路145包括第一逻辑控制电路145以及第二逻辑控制电路145；所述第一逻辑控制电路145，其输入端与至少一个输入设备连接，其输出端与所述第二逻辑控制电路145的一个输入端连接；所述第二逻辑控制电路145，其另一个输入端与所述处理器141连接。

第一逻辑控制电路，其输入端与至少一个输入设备连接，其可以对至少一个输入设备的状态进行逻辑运算，并根据至少一个输入设备的状态输出一个逻辑信号至第二逻辑控制电路，第二逻辑控制电路再根据该逻辑信号集处理器141发送的控制信号进行逻辑运算，并最终根据其逻辑运算结果发送控制信号至外部设备。

实施例四

请参看图5，安全信号取电装置100以110V安全信号为例，外部电源的100V输入分为110V+和110V-。110V安全环路电源经过110V滤波电路后，滤波110V+电源分为两路，一路接抗浪涌限流电阻R1后接到回路选择继电器U1开关公共端(3脚)并送入后端取电110V+；另一路接U1常开触点(5脚)。同样，110V-电源也分为两路，一路接抗浪涌限流电阻R2后接到回路选择继电器U2开关公共端(3脚)并送入后端取电110V-；另一路接U2常开触点(5脚)。U1常闭触点(7脚)连接继电器状态反馈电路输入正端，U2常闭触点(7脚)连接继电器状态反馈电路输入负端送至处理器进行状态回采。处理器分别通过继电器控制安全输出电路1和继电器控制安全输出电路2控制U1和U2继电器动作。当U1和U2继电器线圈不得电开关常闭触点闭合时，110V正电源和负电源分别经过R1电阻和R2电阻限流后给后端取电电路供电，且处理器采集的继电器状态反馈信号为高电平。当U1和U2继电器线圈得电开关常开触点闭合时，滤波110V+电源直接经过U1继电器常开触点5脚到公共端3脚，滤波110V-电源直接经过U2继电器常开触点5脚到公共端3脚，直接满负荷给后端取电电路供电，且处理器采集的继电器状态反馈信号为低电平。处理器在控制U1、U2两个继电器时，会使两者不会同时动作，而是一先一后的动作，从而保证不会出现两个继电器触点同时粘连的情况。

通过110V转24V电源转换电路将110V电源转换成24V电源给阀驱动电路、继电器控制安全电路以及下级电源模块24V转3.3V电源转换电路供电。110V转24V电源转换电路可以采用隔离的DC/DC电源模块，由于电路安全考虑110V前端未加压敏电阻，此电路110V回路中需串接阻值合适的限流电阻，用以满足整个装置的抗浪涌要求。若该110V转24V电源转换电路故障将没有24V电源，后端所有电路不工作，回路选择继电器不动作，将始终处于限流保护模式，不会对110V安全信号环路造成影响。24V转3.3V电源转换电路采用非隔离的DC/DC电源模块。若该24V转3.3V电源转换电路故障将没有3.3V电源，后端所有电路不工作，处理器电路140不工作，回路选择继电器不动作，将始终处于限流保护模式，不会对110V安全信号环路造成影响。

此处的阀驱动电路即为外部设备。24V转3.3V电源转换电路将24V电源转成3.3V电源给处理器、模拟采集电路、继电器状态反馈电路、逻辑控制电路、数字量输入电路供电。模拟采集电路实时采集取电110V回路的电压和电流送至处理器进行功耗计算。处理器根据模拟采集电路采集的电流、电压以及继电器状态反馈电路采集的110V回路状态，判断当前电路状态，然后通过继电器控制安全电路对回路选择继电器进行控制，选择正确的供电回路，使安全信号取电装置100在限流保护模式或是满负荷输出模式工作，同时根据当前电路状态，判断是否输出阀驱动使能控制信号。远程缓解阀逻辑驱动部分，通过数字量输入电路采集远程缓解信号和主控制器故障状态信号，逻辑控制电路对这两路信号取或逻辑，再跟处理器发出的阀驱动使能信号取与逻辑后，输出给阀驱动电路控制远程缓解电磁阀动作，从而达到城轨车辆制动控制系统对远程缓解阀的控制逻辑。即在正常状态下，通过110V紧急制动环路取电，当主控制器故障或是远程缓解信号高电平时，驱动远程缓解电磁阀进行强制缓解；在紧急状态下，110V紧急制动环路无电，远程缓解电磁阀不得电，不允许强制缓解。

其中，处理器可以采用低功耗MCU，实时监视取电110V回路功耗，取电110V回路功耗正常情况下控制继电器闭合，110V电源全功耗供电；取电110V回路功耗异常情况下(超过8W)控制继电器断开，110V电源限流供电。若该电路故障，将无法发出规定的继电器控制信号，使回路选择继电器处于限流保护模式，也不会发出阀驱动使能信号，阀不动作，不会对110V安全信号环路造成影响。隔离模拟采集电路也可以选用低功耗器件，确保整个装置工作在限流保护模式下该部分电路能够正常工作。

实施例五

本申请提供了一种安全信号取电控制方法，应用于安全信号取电装置100的处理电路，所述安全信号取电装置100包括限流电路110、回路选择继电器电路120以及电源转换电路130，所述方法包括：

获取所述电源转换电路130的工作状态，并根据所述电源转换电路130的工作状态控制所述回路选择继电器电路120的工作状态，以使外部电源由通过所述限流电路110与所述电源转换电路130的回路，转换为所述外部电源通过所述回路选择继电器电路120与所述电源转换电路130的回路；

获取所述安全信号取电装置100的回路功耗及所述回路选择继电器电路120的工作状态，并根据所述回路功耗及所述回路选择继电器电路120的工作状态控制所述外部设备的工作状态。

请参照图5，对上述方法进行说明。110V紧急安全环路上电后，回路选择继电器U1和U2常闭触点(7脚)导通，110V电源经过R1电阻和R2电阻限流，安全取电电源工作在限流模式。此时，后端取电110V回路如果正常，处理器电路140将正常启动开始工作。若后端取电110V回路故障发生短路，由于R1和R2电阻限流，整个电路的功耗也能够保证在8W以下，不会对安全信号环路造成影响。处理器电路140开始工作后，首先采集继电器状态反馈信号，若该信号应为高电平，表示继电器状态正常；若该信号为低电平，表示继电器故障，报继电器故障等待处理器电路140复位重启。继电器状态正常后处理器电路采集110V回路电压电流计算功耗，此时由于阀不允许动作，仅处理器和采集电路工作，此时系统处于待机状态，正常情况下功耗很小。若功耗小于2W表示取电电路正常，控制继电器控制1和继电器控制2信号使能(发出规定频率方波)，使回路选择继电器线圈得电常开触点导通(5脚到3脚导通)，安全取电电源工作在不限流满负荷模式；若功耗大于等于2W表示取电电源部分用电异常，报取电电源故障等待处理器复位重启。继电器控制1和继电器控制2信号使能后需采集继电器反馈信号是否变为低电平，若是则表示继电器取电回路已正常切换，系统工作在不限流满负荷模式；若不是则表示继电器未动作，报继电器控制回路故障等待处理器电路140复位重启。在不限流满负荷模式下，采集110V电压电流计算功耗，若功耗小于8W则表示取电执行模块正常，将阀驱动使能信号置1让取电执行电路能够正常工作实现逻辑功能；若功耗大于8W则表示取电执行模块用电异常，需将阀驱动使能信号置0关闭阀输出，并且将继电器控制1和继电器控制2信号断开，使回路选择继电器切回限流保护回路，报取电执行模块故障等待处理器电路140复位重启。

综上，本申请提供的一种安全信号取电方法及装置，该装置包括：限流电路110，其输入端与外部电源连接；回路选择继电器电路120，其常开输入端与所述外部电源连接；电源转换电路130，其输入端通过并联的所述限流电路110及所述回路选择继电器电路120与所述外部电源连接，以用于对所述外部电源输入的电信号进行转换；处理器电路140，其分别与所述回路选择继电器电路120以及所述电源转换电路130连接，以用于根据所述电源转换电路130的工作状态控制所述回路选择继电器电路120的工作状态，所述处理器电路140的输出端还与外部设备连接，以用于根据所述安全信号取电装置100的回路功耗及所述回路选择继电器电路120的工作状态控制所述外部设备的工作状态；其中，所述电源转换电路130的输出端与所述外部设备连接，以用于为所述外部设备供电。电源转换电路130通过并联的限流电路110及回路选择继电器电路120与外部电源连接，当回路选择继电器的常闭点闭合时，电源转换电路130实质通过限流电路110与外部电源连接，限流电路110的限流功能能够使该安全信号取电装置100处于限流保护状态。同时，处理器电路140获取该安全信号取电装置100的回路功耗及所述回路选择继电器电路120的工作状态，以判断该安全信号取电装置100的回路是否有故障，并根据回路功耗及所述回路选择继电器电路120的工作状态控制回路选择继电器电路120工作，以使回路选择继电器电路120的常开触点闭合，使得外部电源与电源转换电路130连接，，从而保证电源转换电路对外部电源的电信号进行转化后，保证后端器件处于正常工作状态进行供电，继而处理器电路140根据安全信号取电装置100的回路功耗及回路选择继电器电路120的工作状态控制外部设备的工作状态，安全信号取电装置能够在监视外部设备异常时，及时切断取电回路，不对外部电源造成影响。

在本申请实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统和方法实施例仅仅是示意性的。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属技术领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种安全信号取电装置，其特征在于，所述装置包括：

限流电路，其输入端与外部电源连接；

回路选择继电器电路，其常开输入端与所述外部电源连接；

电源转换电路，其输入端通过并联的所述限流电路及所述回路选择继电器电路与所述外部电源连接，以用于对所述外部电源输入的电信号进行转换；

处理器电路，其分别与所述回路选择继电器电路以及所述电源转换电路连接，以用于根据所述电源转换电路的工作状态控制所述回路选择继电器电路的工作状态，所述处理器电路的输出端还与外部设备连接，以用于根据所述安全信号取电装置的回路功耗及所述回路选择继电器电路的工作状态控制所述外部设备的工作状态；

其中，所述电源转换电路的输出端与所述外部设备连接，以用于为所述外部设备供电；

其中，所述处理器电路包括：

模拟采集电路，其一端与所述安全信号取电装置的回路连接，以用于将所述安全信号取电装置的回路电信号转换为模拟电信号；

处理器，其输入端与所述模拟采集电路的另一端连接，以用于获取所述模拟电信号并根据所述模拟电信号获取所述回路功耗。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器电路包括：

继电器状态反馈电路，其与所述电源转换电路连接，其输入端与所述回路选择继电器电路的常闭输入端连接；

处理器，其输入端与所述继电器状态反馈电路的输出端连接，以用于在所述电源转换电路为所述继电器状态反馈电路进行供电时通过所述继电器状态反馈电路获取所述回路选择继电器电路的工作状态。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述继电器状态反馈电路为光耦隔离电路。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源转换电路包括第一电源转换电路及第二电源转换电路，所述第一电源转换电路与所述通过并联的所述限流电路及所述回路选择继电器电路与所述外部电源连接，所述第一电源转换电路的输出端分别与所述外部设备以及所述第二电源转换电路连接；

所述第一电源转换电路用于将所述外部电源输入的电信号转换为第一电信号，并将所述第一电信号发送至所述外部设备以及所述第二电源转换电路；所述第二电源转换电路用于将所述第一电信号转换为第二电信号，并将所述第二电信号发送至所述处理器电路。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

电源滤波电路，其输入端与所述外部电源连接，其输出端与所述限流电路的输入端连接。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器电路包括：

继电器控制安全电路，其输出端与所述回路选择继电器电路连接，以用于向所述回路选择继电器电路发送用于控制所述回路选择继电器电路的方波信号；

处理器，其输出端与所述继电器控制安全电路的输入端连接，以用于通过所述继电器控制安全电路控制所述回路选择继电器电路。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器电路包括：

逻辑控制电路，其一输入端与输入设备连接，以用于获取输入设备的状态，其输出端与所述外部设备连接，用于控制所述外部设备工作；

处理器，其输出端与所述逻辑控制电路另一输入端连接，以用于控制所述外部设备工作。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述逻辑控制电路包括第一逻辑控制电路以及第二逻辑控制电路；

所述第一逻辑控制电路，其输入端与至少一个输入设备连接，其输出端与所述第二逻辑控制电路的一个输入端连接；

所述第二逻辑控制电路，其另一个输入端与所述处理器连接。

9.一种安全信号取电控制方法，其特征在于，适用于如权利要求1-8任一项所述的一种安全信号取电装置，所述方法包括：

获取所述电源转换电路的工作状态，并根据所述电源转换电路的工作状态控制所述回路选择继电器电路的工作状态，以使外部电源由通过所述限流电路与所述电源转换电路的回路，转换为所述外部电源通过所述回路选择继电器电路与所述电源转换电路的回路；

获取所述安全信号取电装置的回路功耗及所述回路选择继电器电路的工作状态，并根据所述回路功耗及所述回路选择继电器电路的工作状态控制所述外部设备的工作状态。

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