CN114439337A - 用于轨道站台门控制的动静电路及控制方法 - Google Patents

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段洪亮
岳仁峰
朱明亮
辜菁
王丙景
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Abstract

本发明公开了一种用于轨道站台门控制的动静电路及控制方法，本电路包括依次连接的安全信号输入处理电路、无稳态多谐振荡电路、光耦隔离驱动电路、三极管控制电路和继电器驱动电路；继电器驱动电路的触点信号接入轨道站台门控制系统中；本方法向安全信号输入处理电路输入轨道站台门开闭控制信号，该开闭控制信号经相应电路处理后分别输出安全控制信号、动态频率波、动态安全控制信号、静态安全控制信号以及轨道站台门开闭驱动控制信号，开闭驱动控制信号传输至轨道站台门控制系统，并驱动轨道站台门的开启和关闭。本动静电路及控制方法防止轨道站台门的意外开门，并且满足SIL4安全等级要求，确保轨道站台门的可靠、安全控制。

Description

用于轨道站台门控制的动静电路及控制方法
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种用于轨道站台门控制的动静电路及控制方法。
背景技术
随着轨道交通近年来在中国市场的迅猛发展，轨道站台门控制系统引起的故障日益突显，严重的甚至威胁乘客人身安全。因此生产企业和最终客户都开始越来越注重产品功能安全方面的要求。在轨道站台门控制系统所有安全功能方面，“站台门与信号系统硬件接口”功能安全等级要求最高，已要求达到功能安全完整性最高等级SIL4。
目前，轨道站台门控制系统中，大多采用安全继电器方案实现安全电路，防止意外开门事件发生。经过多年实际运营，证明该方案安全性等级较高，但是，安全继电器方案的安全电路由于设计结构、元器件自身安全等级等限制因素，该安全电路无法单独满足SIL4等级的安全要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于轨道站台门控制的动静电路及控制方法，本动静电路及控制方法能够防止轨道站台门的意外开门，并且满足SIL4安全等级要求，确保轨道站台门的可靠、安全控制，杜绝安全隐患。
为解决上述技术问题，本发明用于轨道站台门控制的动静电路包括安全信号输入处理电路、无稳态多谐振荡电路、光耦隔离驱动电路、三极管控制电路和继电器驱动电路，所述安全信号输入处理电路的输出端与无稳态多谐振荡电路的输入端连接，所述无稳态多谐振荡电路的输出端与光耦隔离驱动电路的输入端连接，所述光耦隔离驱动电路的输出端与三极管控制电路的输入端连接，所述三极管控制电路的输出端与继电器驱动电路连接，所述继电器驱动电路的触点信号接入轨道站台门控制系统中，用于控制轨道站台门的开闭。
进一步，本动静电路的工作电压为5V。
一种基于上述动静电路的轨道站台门控制方法包括如下步骤：
步骤一、向安全信号输入处理电路输入轨道站台门开闭控制信号，该开闭控制信号经安全信号输入处理电路处理后输出安全控制信号；
步骤二、安全控制信号输入无稳态多谐振荡电路，并由无稳态多谐振荡电路输出动态频率波；
步骤三、动态频率波输入光耦隔离驱动电路，并由光耦隔离驱动电路输出动态安全控制信号；
步骤四、动态安全控制信号输入三极管控制电路，并经三极管控制电路处理后输出静态安全控制信号；
步骤五、静态安全控制信号输入继电器驱动电路，由继电器驱动电路输出轨道站台门开闭驱动控制信号；
步骤六、轨道站台门开闭驱动控制信号传输至轨道站台门控制系统，并驱动轨道站台门的开启和关闭。
进一步，所述轨道站台门开闭控制信号是高电平1的开启控制信号和低电平0的关闭控制信号。
由于本发明用于轨道站台门控制的动静电路及控制方法采用了上述技术方案，即本电路包括依次连接的安全信号输入处理电路、无稳态多谐振荡电路、光耦隔离驱动电路、三极管控制电路和继电器驱动电路；继电器驱动电路的触点信号接入轨道站台门控制系统中，用于控制轨道站台门的开闭；本方法向安全信号输入处理电路输入轨道站台门开闭控制信号，该开闭控制信号经安全信号输入处理电路处理后输出安全控制信号，安全控制信号经相应电路处理后分别输出动态频率波、动态安全控制信号、静态安全控制信号以及轨道站台门开闭驱动控制信号，开闭驱动控制信号传输至轨道站台门控制系统，并驱动轨道站台门的开启和关闭。本动静电路及控制方法能够防止轨道站台门的意外开门，并且满足SIL4安全等级要求，确保轨道站台门的可靠、安全控制，杜绝安全隐患。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明用于轨道站台门控制的动静电路原理框图；
图2为本动静电路中安全信号输入处理电路、无稳态多谐振荡电路、光耦隔离驱动电路、三极管控制电路示意图；
图3为本动静电路中继电器驱动电路示意图。
具体实施方式
实施例如图1所示，本发明用于轨道站台门控制的动静电路包括安全信号输入处理电路、无稳态多谐振荡电路、光耦隔离驱动电路、三极管控制电路和继电器驱动电路，所述安全信号输入处理电路的输出端与无稳态多谐振荡电路的输入端连接，所述无稳态多谐振荡电路的输出端与光耦隔离驱动电路的输入端连接，所述光耦隔离驱动电路的输出端与三极管控制电路的输入端连接，所述三极管控制电路的输出端与继电器驱动电路连接，所述继电器驱动电路的触点信号接入轨道站台门控制系统中，用于控制轨道站台门的开闭。
如图2和图3所示，安全信号输入处理电路包括一个防反接的二极管D5，一个稳压管D6，稳压管D6主要用于将电压稳定到12V，然后再接一个稳压管D7，稳压管D7用于将电压稳定到5.1V。
无稳态多谐振荡电路包含两个NPN三极管Q7和Q8，两个电容C3和C4，两个基极电阻R17、R18以及两个限流电阻R16和R19；上电后该电路无需外加信号，三极管Q7和Q8轮流导通。
在上电的瞬间，电阻R17给三极管Q7送入正偏电流、电阻R18给三极管Q8送入偏置电流。由于电阻及晶体管参数在制作时不可能做到完全一致，所以总有一个三极管先导通，一个后导通。这里假设三极管Q7先导通，在三极管Q7导通的同时电容C3被拉低，由于电容两端电压不能突变，此时三极管Q8基极被拉低，三极管Q8截止，三极管Q8集电极为高。电容C3经由电阻R18和三极管Q7进行充电，当电容C3两端电压逐渐升到至三极管Q8的导通电压时，三极管Q8导通，电容C4接地，由于电容两端电压不能突变, 三极管Q7因基极被拉低而截止。随后三极管Q7、Q8交替导通截止。三极管Q7导通，三极管Q8截止，输出高电平信号；三极管Q7截止，三极管Q8导通，输出低电平信号。
光耦隔离驱动电路由一个光耦器件U51，输入限流电阻R20，输出上拉电阻R21，两个分压电阻R29和R30构成。当三极管Q7导通，三极管Q8截止时，输出高电平信号，则光耦器件U51的2脚为高，光耦器件U51不导通,光耦器件的4脚为高；当三极管Q7截止，三极管Q8导通时，输出低电平信号，则光耦器件U51的2脚为低，光耦器件U51导通,光耦器件的4脚拉低。
三极管控制电路包含四个NPN三极管Q1、Q2、Q3和Q4，七个电阻R23、R24、R22、R25、R28、R26和R27，四个二极管D1、D2、D3和D4，两个电容C1和C2。
当光耦器件U51不导通时，光耦器件U51的4脚为高，电源L24V经电阻R29和电阻R30分压后，通过电阻R21流向三极管Q1和三极管Q2的基极，使得三极管基极电压大于导通电压，三极管Q1和三极管Q2导通。当三极管Q1导通时三极管Q3截止；同时随着三极管Q2的导通三极管Q4也导通，电容C1通过二极管D3给电容C2充电，Vout为高电平。
当光耦器件 U51导通时，光耦器件U51的4脚为低，三极管Q1和三极管Q2的基极电压小于导通电压，三极管Q1和三极管Q2不导通，则三极管Q4也不导通，三极管Q3导通，电源L24V经由二极管D2和D4给电容C1充电，Vout无输出。
继电器驱动电路包含一个防反接二极管D8，分压电阻R2，发光二极管D9，续流二极管D10，以及继电器K3。
当Vout为高电平时，继电器线圈得电，常开触点闭合，常闭触点断开。发光二极管D9点亮。
当Vout无输出时，继电器线圈不得电，二极管D10可以在继电器K3断开时释放能量，保护继电器。继电器K3的触点信号接入轨道站台门控制系统中，用于控制轨道站台门的开闭。
优选的，本动静电路的工作电压为5V。
一种基于上述动静电路的轨道站台门控制方法包括如下步骤：
步骤一、向安全信号输入处理电路输入轨道站台门开闭控制信号，该开闭控制信号经安全信号输入处理电路处理后输出安全控制信号；
步骤二、安全控制信号输入无稳态多谐振荡电路，并由无稳态多谐振荡电路输出动态频率波；
步骤三、动态频率波输入光耦隔离驱动电路，并由光耦隔离驱动电路输出动态安全控制信号；
步骤四、动态安全控制信号输入三极管控制电路，并经三极管控制电路处理后输出静态安全控制信号；
步骤五、静态安全控制信号输入继电器驱动电路，由继电器驱动电路输出轨道站台门开闭驱动控制信号；
步骤六、轨道站台门开闭驱动控制信号传输至轨道站台门控制系统，并驱动轨道站台门的开启和关闭。
优选的，所述轨道站台门开闭控制信号是高电平1的开启控制信号和低电平0的关闭控制信号。
本动静电路正常工作时，继电器驱动电路正常得电，其触点信号用于驱动轨道站台门打开或关闭；本动静电路一旦收到安全控制信号后，由无稳态多谐振荡电路输出动态频率波，动态频率波输入光耦隔离驱动电路，并由光耦隔离驱动电路输出动态安全控制信号；动态安全控制信号输入三极管控制电路，并经三极管控制电路处理后输出静态安全控制信号；若需要满足SIL4等级的要求，必须要有动态频率波。本动静电路中若任意器件损坏，由于各电路传输中信号均以低电平0或高电平1的形式呈现，不会以单频动态方波的形式呈现；若本动静电路未收到安全控制信号，也无法产生动态频率波；因此无法驱动三极管工作，三极管无输出，继电器驱动电路无电，则门控器无法驱动站台门门扇打开或关闭，防止意外开关门事件发生。
本动静电路及方法应用于轨道站台门控制系统上，实现了“站台门与信号系统硬件接口”功能的SIL4安全完整性等级要求，并且已经通过安全认证，解决了轨道站台门在“站台门与信号系统硬件接口”功能上SIL4等级的安全完整性要求，安全性能优秀；对于信号系统传输给站台门控制系统的占位信号、开门信号和关门信号均可以有效接收，防止接收错误的信号或者未接收到信号造成意外开门，或者门不能正常打开的情况发生，确保轨道站台门的可靠、安全控制，杜绝安全隐患。

Claims (4)

1.一种用于轨道站台门控制的动静电路，其特征在于：本动静电路包括安全信号输入处理电路、无稳态多谐振荡电路、光耦隔离驱动电路、三极管控制电路和继电器驱动电路，所述安全信号输入处理电路的输出端与无稳态多谐振荡电路的输入端连接，所述无稳态多谐振荡电路的输出端与光耦隔离驱动电路的输入端连接，所述光耦隔离驱动电路的输出端与三极管控制电路的输入端连接，所述三极管控制电路的输出端与继电器驱动电路连接，所述继电器驱动电路的触点信号接入轨道站台门控制系统中，用于控制轨道站台门的开闭。
2.根据权利要求1所述的用于轨道站台门控制的动静电路，其特征在于：本动静电路的工作电压为5V。
3.一种基于权利要求1或2所述动静电路的轨道站台门控制方法，其特征在于本方法包括如下步骤：
步骤一、向安全信号输入处理电路输入轨道站台门开闭控制信号，该开闭控制信号经安全信号输入处理电路处理后输出安全控制信号；
步骤二、安全控制信号输入无稳态多谐振荡电路，并由无稳态多谐振荡电路输出动态频率波；
步骤三、动态频率波输入光耦隔离驱动电路，并由光耦隔离驱动电路输出动态安全控制信号；
步骤四、动态安全控制信号输入三极管控制电路，并经三极管控制电路处理后输出静态安全控制信号；
步骤五、静态安全控制信号输入继电器驱动电路，由继电器驱动电路输出轨道站台门开闭驱动控制信号；
步骤六、轨道站台门开闭驱动控制信号传输至轨道站台门控制系统，并驱动轨道站台门的开启和关闭。
4.根据权利要求3所述的轨道站台门控制方法，其特征在于，所述轨道站台门开闭控制信号是高电平1的开启控制信号和低电平0的关闭控制信号。
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