CN115123339A - 一种车站地面控制系统用编码单元 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车站地面控制系统用编码单元，属于列车控制技术领域。包括码位控制器和电码接口单元；电码接口单元包括一个以上编码电路；各编码电路中包括下述继电器元件：控制继电器J1，编码继电器J2和编码继电器J3，编码电路包括一条总控制支路和两条编码支路；总控制支路的一端与两条编码支路连接的节点连接；控制继电器J1的触点开关串接在总控制支路上，编码继电器J2的常闭触点开关和控制继电器J3的常开触点开关串接在其中一条编码支路上，编码继电器J2的常开触点开关和控制继电器J3的常闭触点开关串接在其中另一条编码支路上；以使各编码电路形成两个码位开关量输出接口。它具有安全可靠，制作成本低等特点。
Description
技术领域
本发明涉及列车控制技术领域。
背景技术
电码化单元实现车站地面控制系统向机车信号控制系统发送行车相关控制信息，将地面信号机状态(如红灯、绿灯等信息)以不同码位信号形式发送到机车控制系统，保证机车不会信号冒进(闯红灯)，以确保行车安全。每个码位信号对应一个码位开关量输出接口，发送盒是电码化系统中的关键设备，根据不同码位开关量输出接口的开关量输入条件，确定发送相应的码位信息，将码位信信号对应的低频信号叠加到特定载频信号上，并进行功率放大后地形成电码化信号并传送到钢轨上，当机车压入轨道区段时，将相应的码位信息传送到机车上的机车信号控制系统。
发送盒的低频输入条件属于安全信息，由于码位开关量输出接口实现对发送盒低频发码的控制，因此，电码化接口单元属于电码化单元的关键部分，码位错误可能导致信号升级，如发送红灯灯位时，错误发送绿灯将导致列车冒进，可能导致严重影响的行车事故。因此，码位开关量输出接口属于故障安全电路，为避免继电器触点开关出现常闭故障时发出错误的码位信号而导致行车安全事故，各码位开关量输出接口采用两个继电器，将它们的触点开关串联在一起形成码位开关量输出接口，以避免因一个继电器出现触点开关常闭故障时错误发出码位信息。原有的码位开关量输出接口由信号点灯继电器或者继电器组合形成，如点红灯时由控制红灯的继电器的其它触点给出红灯的码位信号，点黄灯时由控制黄灯的继电器的其它触点给出黄灯码位，因此，利用信号点灯继电器的开关触点的组合即可形成码位开关量输出接口，不必另外增设继电器元件。随着铁路信号控制系统的发展，信号点灯继电器被整合到联锁逻辑运算单元中，不能采用既有的信号点灯继电器剩余开关触点连接组合在一起形成码位开关量输出接口，需要设计全新的电码化接口单元实现发送盒低频编码条件的控制，码位开关量输出接口所采用的继电器元件需要重新增设，如果一个码位开关量输出接口采用两个继电器元件，多出的元件不但增加了制作成本，如果多出的元件发生故障，将会降低设备的可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种车站地面控制系统用编码单元，它具有安全可靠，制作成本低等特点。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种车站地面控制系统用编码单元，包括码位控制器和电码接口单元，码位控制器包括至少一个码位控制处理器CPU和一组继电器控制电路，电码接口单元包括与各码位信号相对应的码位开关量输出接口，各码位开关量输出接口包括至少两个相串联的继电器触点开关；
码位控制处理器CPU接收联锁逻辑运算单元输出的码位信号，并根据所接收的码位信号驱动与其所对应的码位开关量输出接口中的各继电器控制电路工作，以使与其所对应的码位开关量输出接口处于通路状态；
电码接口单元包括一个以上编码电路；各编码电路中包括下述继电器元件：控制继电器J1，编码继电器J2和编码继电器J3，编码电路包括一条总控制支路和两条编码支路；总控制支路的一端与两条编码支路连接的节点连接；控制继电器J1的触点开关串接在总控制支路上，编码继电器J2的常闭触点开关和控制继电器J3的常开触点开关串接在其中一条编码支路上，编码继电器J2的常开触点开关和控制继电器J3的常闭触点开关串接在其中另一条编码支路上；以使各编码电路形成两个码位开关量输出接口：总控制支路与其中一条编码支路形成一个码位开关量输出接口，总控制支路与其中另一条编码支路形成另一个码位开关量输出接口。
本发明进一步改进在于：
码位控制器的码位控制处理器CPU为两个，它们之间呈二取二安全性冗余设置，以避免一个码位控制处理器CPU在故障状态下出现错误输出时，发出错误的继电器控制信号，导致行车安全事故。
控制继电器J1，编码继电器J2和编码继电器J3的继电器控制电路结构相同，其包括继电器驱动电路，继电器常闭触点检测电路和继电器常开触点检测电路；编码继电器J3的继电器控制电路为：在编码继电器J3的供电回路中串接分别受控于两个码位控制处理器CPU的电子开关IC402B和电子开关IC403B构成编码继电器J3驱动电路，其中一个码位控制处理器CPU的输出信号A2K控制电子开关IC402B的开闭，其中另一个码位控制处理器CPU的输出信号B2K控制电子开关IC402B的开闭；在光电耦合器GO409供电回路中串接编码继电器J3的常闭触点J3C构成编码继电器J3常闭触点的检测电路，光电耦合器GO409的输出端为编码继电器J3常闭触点检测结果输出端；在光电耦合器GO410供电回路中串接编码继电器J3的常开触点J3G构成编码继电器J3常开触点的检测电路，光电耦合器GO410的输出端为编码继电器J3常开触点检测结果输出端；以使编码继电器J3的常闭触点J3C与其常开触点J3G处于常闭或常开位置时的检测结果相异，两个码位控制处理器CPU分别接收所述编码继电器J3常闭触点检测结果输出端和编码继电器J3常开触点检测结果输出端的检测信号，以检测触点位置状态。
在编码电路中，总控制支路采用控制继电器J1的常开触点开关，两条编码支路外端分别采用编码继电器J2和编码继电器J3的常开触点开关。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明对编码单元进行了改进，重新设计了码位开关量输出接口电路，采用含有三个继电器元件的一个编码电路形成两个码位开关量输出接口，减少了一个继电器元件，降低了产品制作成本及能耗，避免了因所减少的继电器元件出现问题而产生的设备故障，提高了设备可靠性，同时，本发明所设计的继电器控制电路中的继电器常闭触点检测电路和继电器常开触点检测电路检测结果使继电器常开触点开关与常闭触点开关处于常闭或常开位置时的检测结果相异，提高检测可靠性。
针对所改进的编码单元的电路结构特点，本方法可以安全可靠的控制电码化单元工作运行。
本发明具有安全可靠，制作成本低等特点。
附图说明
图1是车站地面控制系统的电路模块结构示意图；
图2是图1中电码化单元的电路模块结构示意图；
图3是图2中编码单元的电路模块结构示意图；
图4是图3中电码接口单元与发送盒连接结构示意图；
图5是图4中编码电路的结构示意图；
图6是继电器控制电路的结构示意图；
图7是电码化单元控制方法流程图；
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
为了便于说明，将车站地面控制系统作为实施例进行详细介绍。
本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。
由图1～7所示的实施例可知，本实施例包括联锁逻辑运算单元和电码化单元；
联锁逻辑运算单元用于接收人工输入的行车指令，在机车根据行车指令行进过程中，接收行车轨道上的轨道检测设备所发出的轨道占用状态及道岔位置状态信息，并通过联锁逻辑运算生成相应的码位信号；
电码化单元包括编码单元和发送盒(型号：ZPW-F或者ZPW·F1-R)；
编码单元包括码位控制器和电码接口单元，码位控制器包括至少一个码位控制处理器CPU和一组继电器控制电路，电码接口单元包括与各码位信号相对应的码位开关量输出接口，各码位开关量输出接口包括至少两个相串联的继电器触点开关，以避免因使用一个继电器触点开关时，如果出现触点开关常闭故障发出错误的码位信号而导致行车安全事故；
码位控制处理器CPU接收联锁逻辑运算单元输出的码位信号，并根据所接收的码位信号驱动与其所对应的码位开关量输出接口中的各继电器控制电路工作，以使与其所对应的码位开关量输出接口处于通路状态；
发送盒用于产生与各码位信号相对应的码位频率信号，并受控于各码位开关量输出接口所产生的开关量信号控制，当其中一个码位开关量输出接口处于通路状态时，产生与之相对应的码位频率信号；
发送盒所发出的码位频率信号由机车信号控制系统接收并识别出与其相对应的码位信号，以用于对机车的安全控制；
电码接口单元包括一个以上编码电路；各编码电路中包括下述继电器元件：控制继电器J1，编码继电器J2和编码继电器J3，编码电路包括一条总控制支路和两条编码支路；总控制支路的一端与两条编码支路连接的节点连接；控制继电器J1的触点开关串接在总控制支路上，编码继电器J2的常闭触点开关和控制继电器J3的常开触点开关串接在其中一条编码支路上，编码继电器J2的常开触点开关和控制继电器J3的常闭触点开关串接在其中另一条编码支路上；以使各编码电路形成两个码位开关量输出接口：总控制支路与其中一条编码支路形成一个码位开关量输出接口，总控制支路与其中另一条编码支路形成另一个码位开关量输出接口。
码位控制器的码位控制处理器CPU为两个，它们之间呈二取二安全性冗余设置，以避免一个码位控制处理器CPU在故障状态下出现错误输出时，发出错误的继电器控制信号，导致行车安全事故。
控制继电器J1，编码继电器J2和编码继电器J3的继电器控制电路结构相同，其包括继电器驱动电路，继电器常闭触点检测电路和继电器常开触点检测电路；编码继电器J3的继电器控制电路为：在编码继电器J3的供电回路中串接分别受控于两个码位控制处理器CPU的电子开关IC402B和电子开关IC403B构成编码继电器J3驱动电路，其中一个码位控制处理器CPU的输出信号A2K控制电子开关IC402B的开闭，其中另一个码位控制处理器CPU的输出信号B2K控制电子开关IC402B的开闭；在光电耦合器GO409供电回路中串接编码继电器J3的常闭触点J3C构成编码继电器J3常闭触点的检测电路，光电耦合器GO409的输出端为编码继电器J3常闭触点检测结果输出端；在光电耦合器GO410供电回路中串接编码继电器J3的常开触点J3G构成编码继电器J3常开触点的检测电路，光电耦合器GO410的输出端为编码继电器J3常开触点检测结果输出端；以使编码继电器J3的常闭触点J3C与其常开触点J3G处于常闭或常开位置时的检测结果相异。DK04和DK05对电子开关进行防护，DK06对继电器反向电动势进行防护。某一个继电器继电器通电时，常开触点开关闭合，则常闭触点开关断开，码位控制处理器CPU所采集的该继电器常开触点的检测电路的触点开关输出状态信息与常闭触点的检测电路的触点开关输出状态信息为“10”，继电器失电时，常开触点开关断开，则常闭触点开关闭合，码位控制处理器CPU所采集的结果是“01”；如果采集结果是“00”或者“11”，可能出现继电器常闭触点检测电路或继电器常开触点检测电路故障。
电码化单元为两个，它们之间呈一备一用的可靠性冗余设置，以提高其可用性。
在编码电路中，总控制支路采用控制继电器J1的常开触点开关，两条编码支路外端分别采用编码继电器J2和编码继电器J3的常开触点开关，以阻止各码位开关量输出接口之间产生的迂回通路对电码接口单元内部产生干扰，并阻止两个电码化单元之间相同的码位开关量输出接口所产生的信号干扰。
例如：在一个编码电路中，一个码位开关量输出接口继电器触点开关依次连接的组合形式为控制继电器J1的常开触点开关、编码继电器J2的常闭触电开关，编码继电器J3的常开触点开关；则，另一个码位开关量输出接口继电器触点开关依次连接的组合形式为控制继电器J1的常开触点开关、编码继电器J3的常闭触点开关；编码继电器J2的常闭触电开关；当一个码位开关量输出接口继电器触点开关所对应的码位信号有输出时，则码位控制处理器CPU对于该处于输出状态的码位开关量输出接口中控制继电器J1，编码继电器J2和编码继电器J3的控制输出信号为“101”，从而使其处于通路状态；当另一个码位开关量输出接口继电器触点开关所对应的码位信号有输出时，则码位控制处理器CPU对于该处于输出状态的码位开关量输出接口中控制继电器J1，编码继电器J2和编码继电器J3的控制输出信号为“110”，从而使其处于通路状态。
电码化单元控制方法，包括以下步骤：
a.对无输出状态的码位开关量输出接口中的各继电器进行故障循环检测，码位控制处理器CPU获取未处于输出状态(断路状态)的码位开关量输出接口中继电器常开触点检测电路和继电器常闭触点检测电路的触点开关输出状态信息并进行检测，当所获取的触点开关输出状态信息检测结果为常开触点断开且常闭触点闭合，则判断结果为未处于输出状态的码位开关量输出接口中的所有触点为失电状态位置正常触点，进行步骤b；当所获取的触点开关输出状态信息检测到有常开触点闭合或常闭触点断开，则判断其为失电状态位置异常触点，如果失电状态位置异常触点在失电复位时间阈值X(200ms)内转换为失电状态位置正常触点，则重新进行步骤a，否则，码位控制处理器通过输出信号A2K和/或输出信号B2K向电子开关IC402B和/或电子开关IC403B发出断路指令，切断所有继电器的供电回路，以使发生故障的电码化单元导向安全输出状态，并向联锁逻辑运算单元发送停止工作状态信息，联锁逻辑运算单元接收到该状态信息后，将工作权限交给备用的电码化单元工作；
b.对联锁逻辑运算单元所发出的码位信号进行有效性判断，码位控制处理器CPU获取联锁逻辑运算单元所发出的码位信号并进行有效性判断，如果码位控制处理器CPU检测到联锁逻辑运算单元输出一个码位信号，则判断码位信号输出有效，进行步骤c；如果检测到输出为两个以上码位信号，则判断码位信号输出错误，如果在码位信号恢复时间阈值Y(2S)内转换为一个码位信号，则码位控制处理器CPU保持码位控制处理器CPU之前的继电器驱动电路输出状态，使码位开关量输出接口保持之前的输出状态；如果在码位信号恢复时间阈值Y(2S)内没有转换为一个码位信号，则码位控制处理器发出码位信号报错命令，并通过输出信号A2K和/或输出信号B2K向电子开关IC402B和/或电子开关IC403B发出断路指令，切断所有继电器的供电回路，以使发生故障的电码化单元导向安全输出状态，并向联锁逻辑运算单元发送停止工作状态信息，联锁逻辑运算单元接收到该状态信息后，将工作权限交给备用的电码化单元工作；
c.对联锁逻辑运算单元所发出的码位信号是否发生变化进行判断，码位控制处理器CPU对步骤b中所获取的码位信号与之前联锁逻辑运算单元所发出的码位信号进行比较，如果未发生变化，则码位控制处理器CPU保持码位控制处理器CPU之前的继电器驱动电路输出状态，使码位开关量输出接口保持之前的输出状态；如果码位信号发生变化，则进行步骤d；
d.对所有码位开关量输出接口继电器进行故障检测，码位控制处理器CPU通过输出信号A2K和/或输出信号B2K向电子开关IC402B和/或电子开关IC403B发出断路指令，切断所有码位开关量输出接口中的继电器供电回路，以使继电器处于失电状态，再获取所有的码位开关量输出接口中继电器常开触点检测电路和继电器常闭触点检测电路的触点开关输出状态信息并进行检测，当所获取的触点开关输出状态信息检测结果为常开触点断开且常闭触点闭合，则判断结果为所有码位开关量输出接口中的触点为失电状态位置正常触点，进行步骤e；当所获取的触点开关输出状态信息检测到有常开触点闭合或常闭触点断开，则判断其为失电状态位置异常触点，如果失电状态位置异常触点在失电复位时间阈值X(200ms)内转换为失电状态位置正常触点，则进行步骤e，否则码位控制处理器CPU通过输出信号A2K和/或输出信号B2K向电子开关IC402B和/或电子开关IC403B发出断路指令，切断所有继电器的供电回路，以使发生故障的电码化单元导向安全输出状态，并向联锁逻辑运算单元发送停止工作状态信息，联锁逻辑运算单元接收到该状态信息后，将工作权限交给备用的电码化单元工作；
e.对输出状态的码位开关量输出接口继电器进行故障检测，码位控制处理器CPU根据变化的码位信号驱动与其所对应的码位开关量输出接口中的各继电器控制电路工作，并获取该码位开关量输出接口中应处于通电状态的继电器常开触点检测电路和继电器常闭触点检测电路的触点开关输出状态信息，当所获取的触点开关输出状态信息检测结果为常开触点闭合且常闭触点断开，则判断其为通电状态位置正常触点，可确定为该码位开关量输出接口处于正常通路状态，完成一个工作循环，开始进行下一个工作循；当所获取的触点开关输出状态信息检测到有常开触点断开或常闭触点闭合，则判断其为通电状态位置异常触点，如果通电状态位置异常触点在通电复位时间阈值Z(250ms)内未转换为通电状态位置正常触点，则码位控制处理器CPU发出普通回读报错命令，并通过输出信号A2K和/或输出信号B2K向电子开关IC402B和/或电子开关IC403B发出断路指令，切断该码位开关量输出接口中所有继电器的供电回路，停止该发生故障的该码位开关量输出接口输出，以使发生故障的电码化单元导向安全输出状态，并向联锁逻辑运算单元发送停止工作状态信息，联锁逻辑运算单元接收到该状态信息后，将工作权限交给备用的电码化单元工作；如果通电状态位置异常触点在通电复位时间阈值Z(250ms)内转换为通电状态位置正常触点，可确定为该码位开关量输出接口处于正常通路状态，完成一个工作循环，开始进行下一个工作循。
导致编码电路错误输出的故障组合如下表所示：
对单故障检测和处理如下表所示：
Claims (4)
1.一种车站地面控制系统用编码单元，包括码位控制器和电码接口单元，所述码位控制器包括至少一个码位控制处理器CPU和一组继电器控制电路，所述电码接口单元包括与各码位信号相对应的码位开关量输出接口，各所述码位开关量输出接口包括至少两个相串联的继电器触点开关；
所述码位控制处理器CPU接收联锁逻辑运算单元输出的码位信号，并根据所接收的码位信号驱动与其所对应的码位开关量输出接口中的各继电器控制电路工作，以使与其所对应的所述码位开关量输出接口处于通路状态；其特征在于：
所述电码接口单元包括一个以上编码电路；各所述编码电路中包括下述继电器元件：控制继电器J1，编码继电器J2和编码继电器J3，所述编码电路包括一条总控制支路和两条编码支路；所述总控制支路的一端与两条编码支路连接的节点连接；所述控制继电器J1的触点开关串接在所述总控制支路上，所述编码继电器J2的常闭触点开关和所述控制继电器J3的常开触点开关串接在其中一条所述编码支路上，所述编码继电器J2的常开触点开关和所述控制继电器J3的常闭触点开关串接在其中另一条所述编码支路上；以使各所述编码电路形成两个码位开关量输出接口：总控制支路与其中一条所述编码支路形成一个码位开关量输出接口，总控制支路与其中另一条所述编码支路形成另一个码位开关量输出接口。
2.根据权利要求1所述的一种车站地面控制系统用编码单元，其特征在于：所述码位控制器的码位控制处理器CPU为两个，它们之间呈二取二安全性冗余设置，以避免一个码位控制处理器CPU在故障状态下出现错误输出时，发出错误的继电器控制信号，导致行车安全事故。
3.根据权利要求2所述的一种车站地面控制系统用编码单元，其特征在于：所述控制继电器J1，编码继电器J2和编码继电器J3的继电器控制电路结构相同，其包括继电器驱动电路，继电器常闭触点检测电路和继电器常开触点检测电路；所述编码继电器J3的继电器控制电路为：在所述编码继电器J3的供电回路中串接分别受控于两个所述码位控制处理器CPU的电子开关IC402B和电子开关IC403B构成所述编码继电器J3驱动电路，其中一个所述码位控制处理器CPU的输出信号A2K控制电子开关IC402B的开闭，其中另一个所述码位控制处理器CPU的输出信号B2K控制电子开关IC402B的开闭；在光电耦合器GO409供电回路中串接所述编码继电器J3的常闭触点J3C构成所述编码继电器J3常闭触点的检测电路，所述光电耦合器GO409的输出端为所述编码继电器J3常闭触点检测结果输出端；在光电耦合器GO410供电回路中串接所述编码继电器J3的常开触点J3G构成所述编码继电器J3常开触点的检测电路，所述光电耦合器GO410的输出端为所述编码继电器J3常开触点检测结果输出端；以使所述编码继电器J3的常闭触点J3C与其常开触点J3G处于常闭或常开位置时的检测结果相异，两个所述码位控制处理器CPU分别接收所述编码继电器J3常闭触点检测结果输出端和所述编码继电器J3常开触点检测结果输出端的检测信号，以检测触点位置状态。
4.根据权利要求3所述的一种车站地面控制系统用编码单元，其特征在于：在所述编码电路中，所述总控制支路采用控制继电器J1的常开触点开关，两条所述编码支路外端分别采用编码继电器J2和编码继电器J3的常开触点开关。
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