CN113581249B - 基于位移传感器组的道岔转辙机位置“故障-安全”表示装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种基于位移传感器组的道岔转辙机位置“故障‑安全”表示装置及其方法，在转辙机机箱内部设置位移传感器组和两个冗余的智能控制单元来实现道岔位置表示的功能。智能控制单元通过光纤或无线通信的方式接收联锁下发的道岔转换命令，两组高精确位移传感器分别设置在转辙机表示杆的左右两侧，每个传感器组包含两个位移传感器对表示杆位置同时进行采集，再由控制单元对四个传感器数据进行校核，最终给出道岔位置表示。所述转辙机的控制单元能控制单元具有二乘二取二安全架构，保证高安全性和高可靠性；采用直流电机作为驱动装置，采用位移传感器组代替摩擦连接器，大大减少了转辙机在使用前调整和后期维护的工作量，达到了优化转动过程和精确控制道岔密贴的目的。

Description

基于位移传感器组的道岔转辙机位置“故障-安全”表示装置及其方法

技术领域

本发明涉及铁路信号技术领域，尤其涉及一种基于位移传感器组的道岔转辙机位置“故障-安全”表示装置及其方法。

背景技术

随着铁路信号系统联锁设备全电子化的快速发展，以及分布式联锁系统的应用逐渐成熟，数字化、智能化且可被精确控制的新型轨旁设备成为研究重点。作为最为关键轨旁设备之一的传统直流转辙机存在着内部电机和自动开闭器等部件故障率高、使用寿命短、维修量大等不足。该型转辙机内部的自动开闭器等器件控制精度差，很容易受外部环境的影响，恶劣天气或机箱内部油污等均会影响自动开闭器的可靠性，同时易造成部件损耗，导致使用过程中调整和维护的工作量较大。

发明内容

本发明提供一种基于位移传感器组的道岔转辙机位置“故障-安全”表示方法，通过在转辙机内部增加智能控制单元，以及对转辙机内部电机、自动开闭器的更新和替代，实现了智能化、数字化的精确控制及道岔位置实时显示，使智能转辙机具有结构简洁、工作原理更加直观以及实时性更高的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

在所述转辙机中包括：智能控制单元、两组位移传感器和直流无刷电机；转辙机内部的智能控制单元通过放置于轨旁的通信模块，以光纤或无线的方式与室内联锁设备进行通信。道岔转辙机内部包含智能控制单元、直流无刷电机、位移传感器以及其他锁闭、传动装置等。所述智能控制单元与电机控制器和位移传感器相连接，用于控制电机精确动作以及给出道岔位置的正确表示。所述直流无刷电机包含电机控制器和直流电机，直流电机通过滚珠丝杠和保持连接器与动作杆连接；所述两组位移传感器分别放置在所述转辙机表示杆的两端，代替原有转辙机内部的自动开闭器，实时检测道岔尖轨移动距离。

所述智能控制单元为二乘二取二安全架构，包括：四个并行工作的CPU(A1、B1、A2、B2)、通信口、采集接口以及电源；其中四个CPU(A1、B1、A2、B2)中的两个CPU(A1、B1)对所采集到的第一组位移传感器的1号位移传感器和2号位移传感器数据一致性进行校核和对所采集到的第二组位移传感器的3号位移传感器和4号位移传感器数据一致性进行校核，再对两组位移传感器数据的互补性进行校核，校核均通过后给出道岔位置表示；其中四个CPU中的另外两个CPU(A2、B2)作为备用。

所述智能控制单元具有二乘二取二安全架构，保证高安全性和高可靠性；采用直流电机作为驱动装置，采用位移传感器组代替摩擦连接器，大大减少了转辙机在使用前调整和后期维护的工作量，达到了优化转动过程和精确控制道岔密贴的目的。

本发明的优势在于，两组位移传感器分别放置在所述转辙机表示杆的两端，代替原有转辙机内部的自动开闭器，实时检测道岔尖轨移动距离；各个组内的两个位移传感数值的一致性实现校核，组间的位移传感数值的互补性实现校核；同时，智能控制单元为所采用的二乘二取二安全架构属于行业内首创安全构架结构，不仅满足道岔转辙机位置“故障-安全”的运算速度，还能满足道岔转辙机位置“故障-安全”的运算安全，做到两个CPU随时从备用状态到工作状态的快速转换，以充分保障整个检测装置可以获得高精度、高可靠性的技术效果。

本发明提出一种方案，如下：

一种基于位移传感器组的道岔转辙机位置“故障-安全”表示装置，包括：

智能控制单元、表示杆、动作杆、两组位移传感器和直流无刷电机；

所述两组位移传感器分别放置在所述转辙机的表示杆的两端，实时检测道岔尖轨移动距离，第一组位移传感器具有1号位移传感器和2号位移传感器，第二组位移传感器具有3号位移传感器和4号位移传感器；

智能控制单元与直流无刷电机和位移传感器相连接，直流无刷电机通过滚珠丝杠和保持连接器与动作杆连接；所述智能控制单元放于密封盒内固定在转辙机内部；

所述智能控制单元为二乘二取二安全架构，包括：四个并行工作的CPU(A1、B1、A2、B2)、通信口、采集接口以及电源；其中四个CPU(A1、B1、A2、B2)中的两个CPU(A1、B1)对所采集到的第一组位移传感器的1号位移传感器和2号位移传感器数据一致性进行校核和对所采集到的第二组位移传感器的3号位移传感器和4号位移传感器数据一致性进行校核，再对两组位移传感器数据的互补性进行校核，校核均通过后给出道岔位置表示；其中四个CPU中的另外两个CPU(A2、B2)作为备用。

一种基于位移传感器组的道岔转辙机位置“故障-安全”表示方法，用于如上述的基于位移传感器组的道岔转辙机位置“故障-安全”表示装置中，其中，所述智能控制单元通过轨旁通信模块接收来自联锁系统下发的动作命令，智能控制单元校核命令后控制电机带动动作杆进行动作；在道岔转换过程中，先校核位移传感数值的一致性，所述位移传感器再实时向所述智能控制单元返回道岔尖轨位置，当智能控制单元检查到尖轨移动到位且实现密贴后，通过轨旁通信模块上传道岔位置表示信息，同时转辙机内部锁闭结构自动完成锁闭动作；其中校核位移传感数值的一致性具体步骤为：先对1号和2号传感器数值的一致性进行校核，判断其是否在合理误差范围内；再对3号和4号传感器数值的一致性进行校核，同样判断其是否在合理误差范围内；之后对1号和3号传感器数值的互补性进行校核，判断两者之和与尖轨移动总长度的差是否在合理范围之内，对2号和4号传感器数值的互补性也进行校核，判断两者之和与尖轨移动总长度的差是否在合理范围之内；当四个CPU(A1、B1、A2、B2)中的两个CPU(A1、B1)判断传感器当前数据与道岔动作命令是否相符，若相符，将定位和/或反位表示信息发送给室内联锁系统；其中，当四个CPU(A1、B1、A2、B2)中的两个CPU(A1、B1)正常工作时，四个CPU中的另外两个CPU(A2、B2)可以处于备用状态，且可随时进入工作状态。

附图说明

图1为转辙机机箱内部结构图；

图2为智能控制单元判断道岔位置逻辑图。

具体实施方式

下面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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护范围。

如附图1所示，所述智能控制单元为二乘二取二安全架构，其中包括：四个并行工作的CPU(A1、A2、B1和B2)、通信口、采集接口以及电源；在道岔转换过程中，所述智能控制单元中的A1、A2、B1、B2均对1-4号传感器进行数据采集，A1按照附图2逻辑流程图，先对1号和2号传感器数值的一致性进行校核，判断在合理误差范围内；再对3号和4号传感器数值的一致性进行校核，同样判断在合理误差范围内；之后还需对1号和3号数值的互补性进行校核，应该两者之和与尖轨移动总长度的差在合理范围之内，对2号和4号传感器也做同样处理；最后A1和B1两个CPU判断传感器当前数据与道岔动作命令是否相符，若相符，将定位和/或反位表示信息发送给室内联锁系统，若不相符，数据清为安全侧并向轨旁通信模块报错。当A1和B1-CPU正常工作时，A2和B2-CPU可以处于备用状态，且可随时进入工作状态，提高控制单元的可靠性。当智能控制单元检查到尖轨移动到位且实现密贴后，通过轨旁通信模块上传道岔位置表示信息，同时转辙机内部锁闭结构自动完成锁闭动作。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的，技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于位移传感器组的道岔转辙机位置“故障-安全”表示方法，其特征在于，所述方法用于基于位移传感器组的道岔转辙机位置“故障-安全”表示装置，包括：

智能控制单元、表示杆、动作杆、两组位移传感器和直流无刷电机；

所述两组位移传感器分别放置在所述转辙机的表示杆的两端，实时检测道岔尖轨移动距离，第一组位移传感器具有1号位移传感器和2号位移传感器，第二组位移传感器具有3号位移传感器和4号位移传感器；

智能控制单元与直流无刷电机和位移传感器相连接，直流无刷电机通过滚珠丝杠和保持连接器与动作杆连接；所述智能控制单元放于密封盒内固定在转辙机内部；

所述智能控制单元为二乘二取二安全架构，包括：四个并行工作的CPU、通信口、采集接口以及电源；其中四个CPU中的两个CPU对所采集到的第一组位移传感器的1号位移传感器和2号位移传感器数据一致性进行校核和对所采集到的第二组位移传感器的3号位移传感器和4号位移传感器数据一致性进行校核，再对两组位移传感器数据的互补性进行校核，校核均通过后给出道岔位置表示；其中四个CPU中的另外两个CPU作为备用；

其中，所述智能控制单元通过轨旁通信模块接收来自联锁系统下发的动作命令，智能控制单元校核命令后控制电机带动动作杆进行动作；在道岔转换过程中，先校核位移传感数值的一致性，所述位移传感器再实时向所述智能控制单元返回道岔尖轨位置，当智能控制单元检查到尖轨移动到位且实现密贴后，通过轨旁通信模块上传道岔位置表示信息，同时转辙机内部锁闭结构自动完成锁闭动作；其中校核位移传感数值的一致性具体步骤为：先对1号和2号传感器数值的一致性进行校核，判断其是否在合理误差范围内；再对3号和4号传感器数值的一致性进行校核，同样判断其是否在合理误差范围内；之后对1号和3号传感器数值的互补性进行校核，判断两者之和与尖轨移动总长度的差是否在合理范围之内，对2号和4号传感器数值的互补性也进行校核，判断两者之和与尖轨移动总长度的差是否在合理范围之内；当四个CPU中的两个CPU判断传感器当前数据与道岔动作命令是否相符，若相符，将定位和/或反位表示信息发送给室内联锁系统；其中，当四个CPU中的两个CPU正常工作时，四个CPU中的另外两个CPU可以处于备用状态，且随时进入工作状态。

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