CN214451017U - 一种列车紧急控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种列车紧急控制系统，系统包括：紧急开关；继电器，包括线圈和多对触点，继电器的第一常开触点与紧急开关连接；信号采集组件，信号采集组件的第一输入端与继电器的输出端连接；互为冗余的第一控制器和第二控制器，第一控制器的输入端和第二控制器的输入端均与信号采集组件的输出端连接；逻辑装置，逻辑装置的第一输入端与第一控制器的输出端连接，逻辑装置的第二输入端与第二控制器的输出端连接，逻辑装置的输出端与继电器的第二输入端连接。根据本申请，采用两个控制器以双路冗余工作的方式监测紧急停止信号和继电器的多对触点的状态，可以全方位监测列车紧急控制系统，保证列车紧急控制系统的安全性和可靠性。

Description

一种列车紧急控制系统

技术领域

本申请涉及列车领域，更具体地涉及列车的紧急控制。

背景技术

列车在运行期间，有时候可能会发生紧急情况需要紧急停车。目前，需要紧急停车的情况下，可以通过紧急停车按钮，使得列车不能从运行区间进入车站，或者已停在车站的列车不可以出发进入运行区间，或者已经启动了但还没从车站出清的列车采用紧急制动，从而实现列车的紧急控制。而现有技术中，列车紧急控制系统仅对紧急停车按钮的状态进行监测，而忽略了整个紧急控制系统的其他部分，导致列车紧急控制系统的安全性不高，可靠性低的技术问题。

实用新型内容

考虑到上述问题而提出了本申请。本申请提供了一种列车紧急控制系统以至少解决上述问题之一。

根据本申请的第一方面，提供了一种列车紧急控制系统，所述系统包括：

紧急开关，用于生成紧急停止信号；

继电器，包括线圈和多对触点，所述继电器的第一对触点与所述紧急开关连接，所述第一对触点用于监测所述紧急停止信号；

信号采集组件，所述信号采集组件的第一输入端与所述继电器的输出端连接，用于监测所述继电器的所述多对触点的状态；

互为冗余的第一控制器和第二控制器，所述第一控制器的输入端和所述第二控制器的输入端均与所述信号采集组件的输出端连接，所述第一控制器用于基于所述多对触点的状态输出第一控制信号，所述第二控制器用于基于所述多对触点的状态输出第二控制信号；

逻辑装置，所述逻辑装置的第一输入端与所述第一控制器的输出端连接，所述逻辑装置的第二输入端与所述第二控制器的输出端连接，所述逻辑装置的输出端与所述继电器的第二输入端连接，所述逻辑装置用于基于所述第一控制信号和所述第二控制信号控制所述继电器。

可选地，所述逻辑装置的输出端与所述信号采集组件的第二输入端连接。

可选地，所述信号采集组件包括：

数字信号输入信号采集电路，与所述继电器的第一常开触点连接，用于采集所述紧急停止信号；

继电器节点安全采集电路，与所述继电器的第二常开触点和第三常闭触点连接，用于采集所述继电器的第一状态信号；

继电器节点隔离采集电路，与所述继电器的第二常开触点和第三常闭触点连接，用于采集所述继电器的第二状态信号；

逻辑装置输出信号采集电路，与所述逻辑装置的输出端连接，用于采集所述逻辑装置的输出信号。

可选地，所述继电器还包括：第二常开触点和第三常闭触点；其中，

所述线圈的第一端与第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极与所述逻辑装置的正极输出端连接；所述线圈的第二端与所述逻辑装置的负极输出端连接；

所述线圈的第一端还连接于第二二极管的阴极，所述线圈的第二端还连接于第二二极管的阳极、所述逻辑装置的负极输出端、以及所述紧急开关的负极；

第一常开触点的第一端连接于第三二极管的阳极以及所述数字信号输入信号采集电路的第一输入端；第一常开触点的第二端连接于所述紧急开关的正极；所述第三二极管的阴极连接于所述线圈的第一端；

所述数字信号输入信号采集电路的输出端分别连接至第一控制器的第一输入端和第二控制器的第一输入端，第一控制器的第一输出端和第二控制器的第一输出端连接至所述数字信号输入信号采集电路的第二输入端；

第二常开触点的第一端与第三常闭触点的第一端均连接至第一电源，第二常开触点的第二端和第三常闭触点的第二端，均分别连接至继电器节点安全采集电路的第一输入端和继电器节点隔离采集电路的第一输入端。

可选地，所述继电器节点安全采集电路的输出端分别连接至第一控制器的第二输入端，第一控制器的第二输出端连接至所述继电器节点安全采集电路的第二输入端；

所述继电器节点隔离采集电路的输出端分别连接至第二控制器的第三输入端，第二控制器的第三输出端连接至所述继电器节点隔离采集电路的第二输入端。

可选地，所述逻辑装置输出信号采集电路的第一输入端与所述逻辑装置的正极输出端连接；所述逻辑装置输出信号采集电路的第二输入端与所述逻辑装置的负极输出端连接；所述逻辑装置输出信号采集电路的输出端连接至第一控制器的第四输入端和第二控制器的第四输入端。

可选地，所述数字信号输入信号采集电路包括：

第四二极管，所述第四二极管的阳极连接于所述继电器的第一常开触点；

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第四二极管的阴极连接；

第一电容，所述第一电容的一端与所述第一电阻的另一端连接，所述第一电容的另一端连接至所述紧急开关的负极；

第一光耦器件，所述第一光耦器件的第一输入端通过第四电阻连接至第一电源，所述第一光耦器件的第一输入端连接至所述第一控制器的第一输出端和所述第二控制器的第一输出端；所述第一光耦器件的第一输出端与所述第一电阻的另一端连接；

第二光耦器件，所述第二光耦器件的第一输入端与所述第一光耦器件的第二输出端连接，所述第二光耦器件的第二输入端接收负极至所述紧急开关的负极；

所述第二光耦器件的第一输入端与所述第二光耦器件的第二输入端之间连接有并联的第二电阻和第二电容；所述第二光耦器件的第一输出端经过第三电阻连接至第一电源，所述第二光耦器件的第一输出端与所述第二光耦器件的第二输出端之间连接第三电容，所述第二光耦器件的第二输出端还连接至地；所述第二光耦器件的第一输出端还连接至所述第一控制器的第一输入端和所述第二控制器的第一输入端。

可选地，所述继电器节点安全采集电路包括：

第一三极管，所述第一三极管的集电极通过第四电阻与所述继电器的第二常开触点和/或第三常闭触点连接；所述第一三极管的集电极还通过第五电阻连接至所述第一控制器的第二输入端，以及通过第八电阻连接地；所述第五电阻通过第四电容连接地；

所述第一三极管的发射极连接地；

所述第一三极管的基极通过第六电阻连接至所述第一控制器的第二输出端；所述第一三极管的基极还通过第七电阻连接地。

可选地，所述继电器节点隔离采集电路包括：第三光耦器件和第四光耦器件，其中，

所述第三光耦器件的第一输入端和第二输入端连接至所述第二控制器的第三输出端；所述第三光耦器件的第一输出端连接于第四光耦器件的第一输入端，所述第三光耦器件的第二输出端连接于地；

所述第四光耦器件的第二输入端连接于继电器的第二常开触点和/或第三常闭触点，所述第四光耦器件的第一输出端连接至所述第二控制器的第三输入端、以及通过第九电阻连接至第二电源；所述第四光耦器件的第二输出端连接至地。

可选地，所述逻辑装置输出信号采集电路包括：

第五光耦器件，所述第五光耦器件的第一输入端和第二输入端连接至所述逻辑装置的输出端；

所述第五光耦器件的第一输出端通过第十电阻连接至第一电源第二电源，所述第五光耦器件的第一输出端还连接于第一控制器的第四输入端和第二控制器的第四输入端；

所述第五光耦器件的第二输出端连接至地。

根据本申请的列车紧急控制系统，采用两个控制器以双路冗余工作的方式监测紧急停止信号和继电器的多对触点的状态，可以全方位监测列车紧急控制系统，保证列车紧急控制系统的安全性和可靠性。

附图说明

通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1是一种列车紧急控制系统的示例；

图2是根据本申请实施例的列车紧急控制系统的示意性框图；

图3是根据本申请实施例的继电器和信号采集组件的控制原理示意图；

图4是根据本申请实施例的继电器和信号采集组件的示例；

图5是根据本申请实施例的数字信号输入信号采集电路的示例；

图6是根据本申请实施例的继电器节点安全采集电路的示例；

图7是根据本申请实施例的继电器节点隔离采集电路的示例；

图8是根据本申请实施例的逻辑装置输出信号采集电路的示例。

具体实施方式

为了使得本申请的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。基于本申请中描述的本申请实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本申请的保护范围之内。

在列车轨道交通中，可以通过紧急控制按钮(又称紧急停车按钮、紧停按钮或紧停开关)在需要紧急停车的情况下，使得列车不能从区间进入车站，或者已停在车站的列车不可以出发进入区间，已经启动了但还没从车站出清的列车采用紧急制动，从而实现车站的封锁。目前，紧急控制按钮一般设置于车站的站台区域，如车站的前后两端的柱子上。当列车运行区间或车站区域内有发生乘客掉下站台、或者进入轨道等危险情况时，按下该紧急控制按钮可立即让即将进站的或处于行驶状态的列车迅速停下，确保轨道内乘客生命安全。

当紧急控制按钮被按下后，紧急控制按钮采集电路就可以采集到紧急控制按钮被按下的状态，该紧急控制按钮采集电路可以是设置于在外壳中的可拆卸(例如，可插拔)的紧停电路模块。紧停电路模块可以采集车站中所连接的各个紧停按钮被按下时的状态，紧急控制按钮采集电路将采集到的信号传输给联锁系统，联锁系统再将信号传递到控制中心，控制中心对列车运行控制系统进行相应的控制，即列车在控制中心的控制下实现紧急停车。经过人工确认室外故障排除后，恢复紧急控制按钮采集电路的状态，以便下次采集所连接的紧急控制按钮处于按下状态时使用。

参见图1，图1示出了一种列车紧急控制系统的示例。如图1所示，列车紧急控制系统100包括继电器101、中央控制器102以及状态采集电路103；其中，继电器101用于上电或者断电；与继电器101 相连的中央控制器102；与继电器相连接的状态采集模块103，用于采集继电器101的状态信息，并将状态信息传输至中央控制器102；中央控制器102，用于根据状态信息确定继电器101是否正常导向安全侧，以根据所确定得到的结果触发对列车进行紧急停车安全控制，这种列车紧急控制系统仅能监测继电器的状态，不能对整个紧急控制系统进行监测，无法保证列车紧急控制系统的安全性和可靠性。

基于上述考虑，根据本申请实施例提供了一种列车紧急控制系统。参见图2，图2示出了根据本申请实施例的列车紧急控制系统的示意性框图，所述系统200包括：

紧急开关210，用于生成紧急停止信号；

继电器220，包括线圈和多对触点，所述继电器220的第一对触点与所述紧急开关210连接，所述第一对触点用于监测所述紧急停止信号；

信号采集组件230，所述信号采集组件230的第一输入端与所述继电器200的输出端连接，用于监测所述继电器220的所述多对触点的状态；

互为冗余的第一控制器240和第二控制器250，所述第一控制器 240的输入端和所述第二控制器250的输入端均与所述信号采集组件 230的输出端连接，所述第一控制器240用于基于所述多对触点的状态输出第一控制信号，所述第二控制器250用于基于所述多对触点的状态输出第二控制信号；

逻辑装置260，所述逻辑装置260的第一输入端与所述第一控制器240的输出端连接，所述逻辑装置260的第二输入端与所述第二控制器250的输出端连接，所述逻辑装置260的输出端与所述继电器 220的第二输入端连接，所述逻辑装置260用于基于所述第一控制信号和所述第二控制信号控制所述继电器220。

其中，继电器的第一对触点与紧急开关连接，信号采集组件分别监测紧急停止信号、继电器的状态，并将采集到的信号输入至第一控制器和第二控制器，经过第一控制器和第二控制器的处理后分别输出到逻辑装置，逻辑装置对第一控制器和第二控制器的输出信号采用相应的逻辑进行判断，当第一控制器和第二控制器的输出信号一致时才发送信号以控制继电器，即两个控制器以双路冗余工作的方式对继电器进行控制，以及监测紧急停止信号和继电器的多对触点的状态。可以全方位监测列车紧急控制系统，保证列车紧急控制系统的安全性和可靠性。适合广泛应用于列车的各种紧急控制场合。

可选地，所述紧急开关210可以是紧急停车按钮。进一步地，紧急停车按钮的位置可以根据需要进行设置，例如设置于车站的站台前后两端的柱子上。

可选地，所述继电器220包括多对触点。在一些实施例中，所述多对触点可以包括第一对触点，其可以是第一常开触点。在一些实施例中，所述多对触点还可以包括第二对触点，可以是第二常开触点。在一些实施例中，所述多对触点还可以包括第三对触点，可以是第三常闭触点。应了解，继电器220可以根据实际控制逻辑需要选择6触点、8触点及其他组合的继电器，在此不做限制；而且，继电器中的触点同样可以根据需要使用或空置(即不使用)，在此不做限制。

在一些实施例中，所述继电器220可以包括2开2闭型安全继电器。其中，2开2闭型安全继电器可以包括2对常开触点和2对常闭触点。

在一些实施例中，所述继电器220的第一对触点(即第一常开触点)可以用于监测所述紧急停止信号。具体来说，列车紧急控制系统上电后正常运行后，第一常开触点变为闭合状态，此时第一控制器 240和第二控制器250采集到继电器220的吸合状态即此时第一常开触点闭合；当外部的紧急开关210(又称ESB按钮或紧停按钮)被按下后，紧急开关210断路，使得继电器220线圈失电，继电器为断开状态即此时第一常开触点断开。继电器220的第一对触点在吸合与断开两种状态下，输出的信号脉冲不同，所以采集到继电器220的第一对触点为断开状态，就说明站台上的紧急开关210被按下。

在一些实施例中，所述继电器220的第二常开触点和第三常闭触点可以用于监测所述继电器220的状态。

可选地，所述信号采集组件230可以包括：

数字信号输入信号采集电路231，与所述继电器220的第一对触点连接，用于采集所述第一对触点所监测的所述紧急停止信号。

继电器节点安全采集电路232，与所述继电器220的第二对触点和第三对触点连接，用于采集所述继电器220的第一状态信号；

继电器节点隔离采集电路233，与所述继电器220的第二对触点和第三对触点连接，用于采集所述继电器220的第二状态信号。

可选地，所述信号采集组件230还可以包括：

逻辑装置输出信号采集电路234，与所述逻辑装置260的输出端连接，用于采集所述逻辑装置260的输出信号。

其中，第一控制器和第二控制器可以根据数字信号输入信号采集电路231、继电器节点安全采集电路232、继电器节点隔离采集电路 233和逻辑装置输出信号采集电路234所采集到的四路信号判断紧急开关的当前状态、继电器4的当前状态、逻辑装置的当前状态，从而监测是否产生故障。实现了全方位监测输入信号、输出信号、继电器节点采集信号，保证列车紧急控制系统的安全性。

在一些实施例中，参见图3和图4，图3示出了根据本申请实施例的继电器和信号采集组件的控制原理示意图，图4示出了根据本申请实施例的继电器和信号采集组件的示例。

如图3所示，LZ24V/LF24V代表紧急停止信号，紧急控制系统采集到该信号代表正常状态，若该紧急停止信号消失，则代表异常状态，需发送相应的停车控制信号给列车，使列车紧急停止。ESB代表紧急开关，其初始状态为闭合，被按下时则断开。JTAJ代表继电器的一对常开触点即第一常开触点，当继电器动作吸合时，该第一常开触点闭合。

当紧急控制系统上电启动后，第一控制器和第二控制器对逻辑装置分别输出第一控制信号和第二控制信号，逻辑装置检测到第一控制信号和第二控制信号一致后输出信号，逻辑装置的输出信号通过逻辑装置输出信号采集电路进行处理后，分别被第一控制器和第二控制器采集到。逻辑装置的输出的信号为稳定的电压信号，该电压信号还可以控制继电器吸合，则第一常开触点JTAJ变为闭合。

紧急停止信号LZ24V/LF24V可以通过ESB(即紧急开关)和第一常开触点JTAJ，再经过浪涌防护器件保护后，经由数字信号输入信号采集电路进行处理后，分别被第一控制器和第二控制器采集到。

同时为了监测继电器的状态，对继电器的第二常开触点和第三常闭触点进行信号采集，其中，第三常闭触点分别经由继电器节点安全采集电路232和继电器节点隔离采集电路233分别被第一控制器和第二控制器采集到，其中第二常开触点分别经由继电器节点安全采集电路232和继电器节点隔离采集电路233分别被第一控制器和第二控制器采集到。

二极管D1和D3具有单向导通性，D3可以保证在采集紧停控制电压信号时不会受到安全与门输出信号的影响，D1可以保证在采集安全与门输出信号时不会受到紧停控制电压信号的影响。

如图4所示，继电器410可以包括：线圈AB、第一常开触点 A3和A4、第二常开触点B3和B4、和第三常闭触点B1和B2(常闭触点A1和A2空置)；信号采集组件420可以包括数字信号输入信号采集电路421，继电器节点安全采集电路422、继电器节点隔离采集电路423和逻辑装置输出信号采集电路424；其中，

所述线圈AB的第一端A与第一二极管D1的阴极连接，所述第一二极管D1的阳极与所述逻辑装置的正极输出端连接，接收所述逻辑装置的正极输出信号Vand_+；所述线圈AB的第二端B与所述逻辑装置的负极输出端连接，接收所述逻辑装置的负极输出信号Vand_-；

所述线圈AB的第一端A还可以连接于第二二极管D2的阴极，所述线圈AB的第二端B还可以连接于第二二极管D2的阳极、所述逻辑装置的负极输出端、以及紧急开关的负极，接收紧急开关发送的负极紧急停止信号Vin_24V-；

第一常开触点A3和A4的第一端A3连接于第三二极管D3的阳极以及所述数字信号输入信号采集电路421的第一输入端；第一常开触点A3和A4的第二端A4连接于紧急开关，接收紧急开关发送的正极紧急停止信号Vin_24V+；其中，第一端A3的输出信号可以记为DI；所述第三二极管D3的阴极可以连接于所述线圈AB的第一端 A；

所述数字信号输入信号采集电路421的输出端分别连接至第一控制器的第一输入端和第二控制器的第一输入端，第一控制器的第一输出端和第二控制器的第一输出端连接至所述数字信号输入信号采集电路421的第二输入端；

第二常开触点B3和B4的第一端B3与第三常闭触点B1和B2 的第一端B1均连接至第一电源3.3V_1，第二常开触点B3和B4的第二端B4记为节点，第三常闭触点B1和B2的第二端B2记为节点，节点和节点均分别连接至继电器节点安全采集电路422的第一输入端和继电器节点隔离采集电路423的第一输入端；

继电器节点安全采集电路422的输出端分别连接至第一控制器的第二输入端，第一控制器的第二输出端连接至继电器节点安全采集电路422的第二输入端；

继电器节点隔离采集电路423的输出端分别连接至第二控制器的第三输入端，第二控制器的第三输出端连接至继电器节点隔离采集电路423的第二输入端；

逻辑装置输出信号采集电路424的第一输入端与所述逻辑装置的正极输出端连接，接收所述逻辑装置的正极输出信号Vand_+；逻辑装置输出信号采集电路424的第二输入端与所述逻辑装置的负极输出端连接，接收所述逻辑装置的负极输出信号Vand_-；逻辑装置输出信号采集电路424的输出端连接至第一控制器的第四输入端和第二控制器的第四输入端。

在上述实施例的工作过程中，A/B为继电器410的线圈两端，线圈AB通电则继电器310的常开触点吸合、常闭触点断开，线圈AB 无电则继电器310的常开触点断开、常闭触点吸合，A1/A2、B1/B2 为常闭触点，A3/A4、B3/B4为常开触点，Vin_24V+和Vin_24V-为图3中紧急停止信号LZ24V/LF24V通过ESB(即紧急开关)转换后的紧急停止信号，Vand_+和Vand_-为逻辑装置的输出电压信号。 Vand_+和Vand_-用于逻辑装置输出电压的采集，被测信号作为逻辑装置输出信号采集模块64的输入。A1/A2常闭触点在本申请中未被使用，空置不用；A3/A4常开触点用于紧急停止信号的采集，被测信号DI作为数字量输入信号采集电路420的输入；B1/B2常闭触点用于继电器410状态的判断，被测信号分别作为继电器接点安全采集电路422和继电器接点安全隔离采集电路423的输入，处理后的信号分别被第一控制器和第二控制器采集到；B3/B4常开触点用于继电器 410状态的判断，被测信号分别作为继电器接点安全采集电路422和继电器接点安全隔离采集电路423的输入，处理后的信号分别被第一控制器和第二控制器采集到。

第一控制器和第二控制器中，In1/In2/In3/In4为输入管脚，信号经由这些输入管脚流入第一控制器和第二控制器；

Out1/Out2/Out3/Out4为输出管脚，第一控制器和第二控制器通过各自的这些管脚向外输出信号。应了解，第一控制器和第二控制器分别可以包括很多的GPIO管脚，可以根据需要配置为输入管脚或输出管脚，此处以4个输入管脚和4个输出管脚为示例，并非旨在限制第一控制器和第二控制器的管脚数量。第一控制器具有In1/In2/In3/In4/ Out1/Out2/Out3/Out4这些管脚，与第一控制器相同的第二控制器同样具有In1/In2/In3/In4/Out1/Out2/Out3/Out4管脚。

根据本申请实施例的紧急控制系统上电启动后，第一控制器和第二控制器对逻辑装置发出第一控制信号和第二控制信号，逻辑装置检测到第一控制信号和第二控制信号一致后，对外输出稳定的电压信号 Vand_+和Vand_-，该信号作为继电器线圈AB的控制信号，用于控制继电器的吸合和断开；同时该稳定的电压信号Vand_+和Vand_-会通过逻辑装置输出信号采集模块424进行处理后，分别经由第一控制器和第二控制器的In4管脚流入第一控制器和第二控制器，第一控制器和第二控制器将对In4管脚流入的信号进行逻辑运算，实现对逻辑装置输出信号的监测。

Vin_24V+和Vin_24V-为图3中紧停信号LZ24V/LF24V通过ESB (即紧停开关5)转换后的紧停信号，在逻辑装置正常输出信号时，继电器410吸合，A3/A4常开触点变为闭合，DI通过闭合的A3/A4 触点与Vin_24V+连接，DI信号与第一控制器和第二控制器的Out1 管脚发出的控制信号，共同作为数字量输入信号采集电路421的输入，该输入经过数字量输入信号采集电路421处理后产生的信号分别经由第一控制器和第二控制器的In1管脚对应地流入第一控制器和第二控制器，第一控制器和第二控制器将对各自流入的信号进行逻辑运算，实现对紧急停止信号的监测。

在一些实施例中，数字量输入信号采集模块421可以包括第一数字量输入信号采集电路和第二数字量输入信号采集电路，分别对应于第一控制器和第二控制器，DI信号同时被第一控制器和第二控制器采集，DI信号与第一控制器的Out1管脚发出的控制信号作为第一数字量输入信号采集电路的输入，经过处理后产生的信号经由第一控制器的In1管脚流入第一控制器；DI信号与第二控制器的Out1管脚发出的控制信号作为第二数字量输入信号采集电路的输入，经过处理后产生的信号经由第二控制器的In1管脚流入第二控制器。第一控制器和第二控制器可以相互传输信号，对流入第一控制器和第二控制器的信号进行二取二判断，若一致则执行对应的逻辑命令；若不一致则发出报警信息。

为了监测继电器410的状态，对继电器410的常闭触点B1/B2 和常开触点B3/B4进行信号采集，常闭触点B1/B2处的被测信号分别经由CPU1继电器接点安全采集模块62和CPU2继电器接点安全隔离采集模块63分别被第一控制器和第二控制器采集到，常开触点B3/B4处的被测信号分别经由继电器接点安全采集电路422和继电器接点安全隔离采集电路423分别被第一控制器和第二控制器采集到。以常闭触点B1/B2处的被测信号为例进行阐述，被测信号与的采集类似，在此不再重复。

被测信号与第一控制器的Out2管脚发出的控制信号作为继电器接点安全采集电路422的输入，经过处理后产生的信号经由第一控制器的In2管脚流入第一控制器；被测信号与第二控制器的Out3管脚发出的控制信号作为继电器接点安全隔离采集电路423的输入，经过处理后产生的信号经由第二控制器的In3管脚流入第二控制器。第一控制器和第二控制器可以相互传输信号，对流入的信号进行二取二判断，若一致则执行对应的逻辑命令；若不一致则发出报警信息。

继电器接点安全隔离采集电路423利用三极管完成信号的处理和转换，继电器接点安全隔离采集电路423利用光耦完成信号的处理和转换。采用两种不同的方式采集同一路信号，可以防止出现共性故障，提高系统的可用性。

二极管D1、D2和D3具有单向导通性；D3可以保证在采集紧急停止信号时不会受到逻辑装置输出信号的影响；D1可以保证在采集逻辑装置输出信号时不会受到紧急停止信号的影响；D2为续流二极管，在继电器线圈AB失电时，为感应电动势提供续流回路，防止感应电动势过大。

在一些实施例中，根据申请实施例的数字信号输入信号采集电路可以监测紧急开关是否被按下。第一控制器和第二控制器可以主动发出PWM波，经过该数字信号输入信号采集电路处理后，接收处理后的输出信号，从而判断紧急开关是否被按下。参见图5，图5示出了根据本申请实施例的数字信号输入信号采集电路的示例。如图5所示，数字信号输入信号采集电路500可以包括：

第四二极管D4，所述第四二极管D4的阳极连接于所述继电器的第一对触点；

第一电阻R1，所述第一电阻R1的一端与所述第四二极管D4的阴极连接；

第一电容C1，所述第一电容C1的一端与所述第一电阻R1的另一端连接，所述第一电容C1的另一端连接至所述紧急开关的负极，接收负极紧急停止信号Vin_24V-；

第一光耦器件U1，所述第一光耦器件U1的第一输入端通过第四电阻R4连接至第一电源3.3V_1，所述第一光耦器件U1的第一输入端连接至所述第一控制器第一输出端Out1和所述第二控制器的第一输出端Out1；所述第一光耦器件U1的第一输出端与所述第一电阻R1的另一端连接；

第二光耦器件U2，所述第二光耦器件U2的第一输入端与所述第一光耦器件U1的第二输出端连接，所述第二光耦器件U2的第二输入端接收负极至所述紧急开关的负极，接收负极紧急停止信号 Vin_24V-；

所述第二光耦器件U2的第一输入端与所述第二光耦器件U2的第二输入端之间连接有并联的第二电阻R2和第二电容C2；所述第二光耦器件U2的第一输出端经过第三电阻R3连接至第一电源3.3V_1，所述第二光耦器件U2的第一输出端与所述第二光耦器件U2的第二输出端之间连接第三电容C3，所述第二光耦器件U2的第二输出端还连接至地GND或第一电源3.3V_1；所述第二光耦器件U2的第一输出端还连接至第一控制器第一输入端In1和所述第二控制器的第一输入端In1。

在上述实施例中，U1、U2为光耦，光耦的1脚为内部发光二极管的阳极，2脚为内部发光二极管的阴极，3脚为三极管的集电极，4 脚为三极管的发射极。当控制端1和2有电流流过时，光耦内的二极管发光，被控制端3和4导通；当控制端1和2没有电流时，二极管不发光，被控制端3和4断路。光耦U1的1脚接3.3V_1电源，该电源代表为第一控制器供电的3.3V电源；光耦U1的2脚与第一控制器和第二控制器的Out1管脚连接，接收第一控制器和第二控制器发出的脉冲波信号；光耦U1的3脚与被测信号DI连接；光耦U1的 4脚与光耦U2的1脚连接。光耦U2的2脚与Vin_24V-连接，Vin_24V- 等同于外界输入24V信号的地；光耦U2的3脚通过上拉电阻R3与 3.3V_1连接；光耦U2的4脚与GND(3.3V_1)连接，该地为第一控制器的地。

当紧急控制系统正常运行时，继电器吸合，A3/A4触点变为闭合，则DI与外界输入Vin_24V+连接，为24V高电平。第一控制器和第二控制器的Out1管脚发出脉冲波信号，该信号为周期性的方波信号，在低电平和高电平之间来回切换。当U1的2脚为低电平(数字电路中以0表示)时，光耦U1的发光二极管发光，被测信号DI依次流经二极管D4、电阻R1、光耦U1的3脚和4脚、光耦U2的1脚和2 脚，最后流回Vin_24V-，构成一个完整的回路。光耦U2的发光二极管发光，光耦U2的3脚和4脚导通，3脚即与地连接，输出为低电平(数字电路中以0表示)，此低电平信号通过第一控制器和第二控制器的In1管脚流入第一控制器和第二控制器，被第一控制器和第二控制器采集到。

当U1的2脚为高电平(数字电路中以1表示)时，光耦U1的发光二极管不发光，光耦U1的3脚和4脚为断路，被测信号DI无法传递到光耦U2的1脚，光耦U2的发光二极管不发光，光耦U2 的3脚和4脚不导通为断路，3脚即通过上拉电阻R3与3.3V_1连接，输出为高电平(数字电路中以1表示)，此高电平信号通过第一控制器和第二控制器的In1管脚流入第一控制器和第二控制器，被第一控制器和第二控制器采集到。

被测信号DI、第一控制器和第二控制器发出的脉冲波与第一控制器和第二控制器接收到的信号的真值表可如下表1所示：

DI	Out1	In1
			1	0	0
1	1	1
			0	0	1
0	1	1

表1

第一控制器和第二控制器根据自身的发出信号和接收信号，可判断被测信号DI的状态。DI信号被第一控制器采集，同样也被第二控制器采集。二极管D4具有单向导通性，保证DI信号的流向正确； R1为限流电阻，防止流过光耦U2的发光二极管的电流过大；C1为滤波电容，滤除高频纹波；R4为限流电阻，防止流过光耦U1的发光二极管的电流过大；R2可以滤除被测信号DI中的低压信号；C2滤除被测信号DI中的高频纹波；R3为上拉电阻，保证3脚输出确定的电压信号；C3滤除高频纹波信号，避免损伤第一控制器和第二控制器。

在一些实施例中，根据申请实施例的继电器节点安全采集电路，可以监测继电器触点的状态，第一控制器和第二控制器可以主动发出 PWM波，经过该继电器节点安全采集电路处理后，接收处理后的输出信号，从而判断继电器触点是断开还是闭合，从而判断继电器此时为吸合状态还是断开状态。该继电器节点安全采集电路可以利用三极管的开关特性采集信号。参见图6，图示出了根据本申请实施例的继电器节点安全采集电路的示例。如图所示，继电器节点安全采集电路 600可以包括：

第一三极管Q1，所述第一三极管Q1的集电极通过第四电阻R4 与所述继电器的第二常开触点和/或第三常闭触点连接；所述第一三极管Q1的集电极还通过第五电阻R5连接至第一控制器和第二控制器的第二输入端(In2)，以及通过第八电阻R8连接地GND或第一电源3.3V_1；所述第五电阻R5通过第四电容C4连接地GND或第一电源3.3V_1；

所述第一三极管Q1的发射极连接地GND或第一电源3.3V_1；

所述第一三极管Q1的基极通过第六电阻R6连接至第一控制器和第二控制器的第二输出端(Out2)；所述第一三极管Q1的基极还通过第七电阻R7连接地GND或第一电源3.3V_1。

在上述实施例中，Q1为三极管，基极与第一控制器和第二控制器的Out2管脚相连，接收第一控制器和第二控制器的动态采集触发信号，该信号为脉冲波信号，有低电平和高电平两种状态；集电极通过电阻R4与继电器的触点连接，采集继电器对应触点的信号；发射极与地连接。三极管Q1集电极端的信号作为继电器接点状态采集信号通过第一控制器和第二控制器的In2管脚流入第一控制器和第二控制器中。

当第二常开触点闭合时，若基极接收低电平信号，三极管不导通，则集电极输出高电平信号；若基极接收高电平信号，三极管导通，则集电极输出低电平信号。此即为反逻辑采集，其真值表如下表2：

触点状态	Out2	In2
			闭合	0	1
闭合	1	0
			断开	0	0
断开	1	0

表2

被测信号和都通过继电器节点安全采集电路将处理后的反馈信号，回送到第一控制器中，供第一控制器进行判断以实现相应的逻辑命令。

在一些实施例中，根据申请实施例的继电器节点隔离采集电路，可以监测继电器触点的状态，第一控制器和第二控制器可以主动发出 PWM波，经过该继电器节点安全采集电路处理后，接收处理后的输出信号，从而判断继电器触点是断开还是闭合，从而判断继电器此时为吸合状态还是断开状态。该继电器节点安全采集电路可以利用光耦的开关特性采集信号，其与继电器节点安全采集电路基于不同方式进行采集，可避免同时发生共性错误。参见图7，图7示出了根据本申请实施例的继电器节点隔离采集电路的示例。如图7所示，继电器节点隔离采集电路700可以包括：第三光耦器件U3和第四光耦器件 U4，其中，

所述第三光耦器件U3的第一输入端和第二输入端均与所述第一控制器的第三输出端Out3和/或所述第二控制器的第三输出端Out3 连接；所述第三光耦器件U3的第一输出端连接于第四光耦器件U4 的第一输入端，所述第三光耦器件U3的第二输出端连接于地GND(或第一电源3.3V_1)；

所述第四光耦器件U4的第二输入端连接于继电器的第二常开触点和/或第三常闭触点，所述第四光耦器件U4的第一输出端连接至第一控制器的第三输入端In3和/或所述第二控制器的第三输入端In3、以及通过第九电阻R9连接至第二电源3.3V_2；所述第四光耦器件 U4的第二输出端连接至地GND(或第二电源3.3V_2)。

在上述实施例中，U3、U4为光耦，控制侧含有发光二极管，当发光二极管发光时，被控制侧导通。光耦U3接收第一控制器和/或第二控制器的Out3管脚发送的动态采集触发信号该信号为脉冲波信号，有低电平和高电平两种状态；光耦U4的集电极电压信号作为输出信号通过第一控制器和/或第二控制器的In3管脚流入第一控制器和/或第二控制器中。

当第二常开触点闭合时，若光耦U3的发光二极管侧接收到CPU 发出的低电平信号，则U3的输出侧不导通为断路，光耦U4发光二极管不发光，光耦U4输出侧不导通为断路，则光耦U4对外输出高电平信号；若光耦U3的发光二极管侧接收到CPU发出的高电平信号，则U3的输出侧导通，光耦U4发光二极管发光，光耦U4输出侧导通，则光耦U4对外输出低电平信号。此即为反逻辑采集，其真值表如下表3：

触点状态	Out3	In3
			闭合	0	1
闭合	1	0
			断开	0	1
断开	1	1

表3

被测信号和都通过继电器节点隔离采集电路将处理后的反馈信号，回送到第二控制器中，供第二控制器进行判断以实现相应的逻辑命令。

在一些实施例中，根据申请实施例的逻辑装置输出信号采集电路，可以监测逻辑装置输出的状态，逻辑装置输出信号经过该逻辑装置输出信号采集电路处理后，接收处理后的输出信号，从而判断逻辑装置输出信号采集是否正常输出。参见图8，图8示出了根据本申请实施例的逻辑装置输出信号采集电路的示例。如图8所示，逻辑装置输出信号采集电路可以包括：

第五光耦器件U5，所述第五光耦器件U5的第一输入端和第二输入端连接至所述逻辑装置的输出端，接收所述逻辑装置的正极输出信号Vand_+和负极输出信号Vand_-；

所述第五光耦器件U5的第一输出端通过第十电阻R10连接至第一电源3.3V_1(或第二电源3.3V_2)，所述第五光耦器件U5的第一输出端还连接于第一控制器的第四输入端In4和第二控制器的第四输入端In4；

所述第五光耦器件U5的第二输出端连接至地GND(或第一电源3.3V_1、第二电源3.3V_2)。

在上述实施例中，Vand_+和Vand_-为逻辑装置对外输出的电压信号，U5为光耦，光耦输出端的电压信号通过第一控制器和第二控制器的In4管脚流入第一控制器和第二控制器中。当逻辑装置正常工作时，Vand_+和Vand_-之间的压差足以使光耦U5的发光二极管发光，则光耦U5的输出端导通，第一控制器和第二控制器采集到低电平信号。当逻辑装置产生故障时，不能对外输出电压，光耦U5的发光二极管不发光，则光耦U5的输出端不导通，第一控制器和第二控制器采集到高电平信号。逻辑装置输出信号同时被第一控制器和第二控制器采集，第一控制器和第二控制器可通过采集到的信号来判断第一控制器和第二控制器当前的工作状态，从而执行对应的逻辑指令。

可选地，所述第一控制器240和/或第二控制器250可以通过软件、硬件、固件或者其组合实现。在一些实施例中，所述第一控制器 240和/或第二控制器250可以使用电路、单个或多个为特定用途集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、数字信号处理装置(Digital SignalProcessing Device，DSPD)、可编程逻辑装置(Programmable Logic Device，PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array， FPGA)、中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)、PLC、微控制器、微处理器中的至少一种。

可选地，所述逻辑装置260的输出端还可以与所述信号采集组件 230的第二输入端连接。

在一些实施例中，所述信号采集组件230的第二输入端可以是逻辑装置输出信号采集电路234的输入端。

可选地，所述逻辑装置260可以是逻辑与门。

根据本申请的列车紧急控制系统，采用两个控制器以双路冗余工作的方式监测紧急停止信号和继电器的多对触点的状态，可以全方位监测列车紧急控制系统，保证列车紧急控制系统的安全性和可靠性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种列车紧急控制系统，其特征在于，所述系统包括：

紧急开关，用于生成紧急停止信号；

继电器，包括线圈和多对触点，所述继电器的第一常开触点与所述紧急开关连接，所述第一常开触点用于监测所述紧急停止信号；

信号采集组件，所述信号采集组件的第一输入端与所述继电器的输出端连接，用于监测所述继电器的所述多对触点的状态；

互为冗余的第一控制器和第二控制器，所述第一控制器的输入端和所述第二控制器的输入端均与所述信号采集组件的输出端连接，所述第一控制器用于基于所述多对触点的状态输出第一控制信号，所述第二控制器用于基于所述多对触点的状态输出第二控制信号；

逻辑装置，所述逻辑装置的第一输入端与所述第一控制器的输出端连接，所述逻辑装置的第二输入端与所述第二控制器的输出端连接，所述逻辑装置的输出端与所述继电器的第二输入端连接，所述逻辑装置用于基于所述第一控制信号和所述第二控制信号控制所述继电器。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述逻辑装置的输出端与所述信号采集组件的第二输入端连接。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号采集组件包括：

数字信号输入信号采集电路，与所述继电器的第一常开触点连接，用于采集所述紧急停止信号；

继电器节点安全采集电路，与所述继电器的第二常开触点和第三常闭触点连接，用于采集所述继电器的第一状态信号；

继电器节点隔离采集电路，与所述继电器的第二常开触点和第三常闭触点连接，用于采集所述继电器的第二状态信号；

逻辑装置输出信号采集电路，与所述逻辑装置的输出端连接，用于采集所述逻辑装置的输出信号。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述继电器还包括：第二常开触点和第三常闭触点；其中，

所述线圈的第一端与第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极与所述逻辑装置的正极输出端连接；所述线圈的第二端与所述逻辑装置的负极输出端连接；

所述线圈的第一端还连接于第二二极管的阴极，所述线圈的第二端还连接于第二二极管的阳极、所述逻辑装置的负极输出端、以及所述紧急开关的负极；

第一常开触点的第一端连接于第三二极管的阳极以及所述数字信号输入信号采集电路的第一输入端；第一常开触点的第二端连接于所述紧急开关的正极；所述第三二极管的阴极连接于所述线圈的第一端；

所述数字信号输入信号采集电路的输出端分别连接至第一控制器的第一输入端和第二控制器的第一输入端，第一控制器的第一输出端和第二控制器的第一输出端连接至所述数字信号输入信号采集电路的第二输入端；

第二常开触点的第一端与第三常闭触点的第一端均连接至第一电源，第二常开触点的第二端和第三常闭触点的第二端，均分别连接至继电器节点安全采集电路的第一输入端和继电器节点隔离采集电路的第一输入端。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述继电器节点安全采集电路的输出端分别连接至第一控制器的第二输入端，第一控制器的第二输出端连接至所述继电器节点安全采集电路的第二输入端；

所述继电器节点隔离采集电路的输出端分别连接至第二控制器的第三输入端，第二控制器的第三输出端连接至所述继电器节点隔离采集电路的第二输入端。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述逻辑装置输出信号采集电路的第一输入端与所述逻辑装置的正极输出端连接；所述逻辑装置输出信号采集电路的第二输入端与所述逻辑装置的负极输出端连接；所述逻辑装置输出信号采集电路的输出端连接至第一控制器的第四输入端和第二控制器的第四输入端。

7.根据权利要求3-6中任一项所述的系统，其特征在于，所述数字信号输入信号采集电路包括：

第四二极管，所述第四二极管的阳极连接于所述继电器的第一常开触点；

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第四二极管的阴极连接；

第一电容，所述第一电容的一端与所述第一电阻的另一端连接，所述第一电容的另一端连接至所述紧急开关的负极；

第一光耦器件，所述第一光耦器件的第一输入端通过第四电阻连接至第一电源，所述第一光耦器件的第一输入端连接至所述第一控制器的第一输出端和所述第二控制器的第一输出端；所述第一光耦器件的第一输出端与所述第一电阻的另一端连接；

第二光耦器件，所述第二光耦器件的第一输入端与所述第一光耦器件的第二输出端连接，所述第二光耦器件的第二输入端接收负极至所述紧急开关的负极；

所述第二光耦器件的第一输入端与所述第二光耦器件的第二输入端之间连接有并联的第二电阻和第二电容；所述第二光耦器件的第一输出端经过第三电阻连接至第一电源，所述第二光耦器件的第一输出端与所述第二光耦器件的第二输出端之间连接第三电容，所述第二光耦器件的第二输出端还连接至地；所述第二光耦器件的第一输出端还连接至所述第一控制器的第一输入端和所述第二控制器的第一输入端。

8.根据权利要求3-6中任一项所述的系统，其特征在于，所述继电器节点安全采集电路包括：

第一三极管，所述第一三极管的集电极通过第四电阻与所述继电器的第二常开触点和/或第三常闭触点连接；所述第一三极管的集电极还通过第五电阻连接至所述第一控制器的第二输入端，以及通过第八电阻连接地；所述第五电阻通过第四电容连接地；

所述第一三极管的发射极连接地；

所述第一三极管的基极通过第六电阻连接至所述第一控制器的第二输出端；所述第一三极管的基极还通过第七电阻连接地。

9.根据权利要求3-6中任一项所述的系统，其特征在于，所述继电器节点隔离采集电路包括：第三光耦器件和第四光耦器件，其中，

所述第三光耦器件的第一输入端和第二输入端连接至所述第二控制器的第三输出端；所述第三光耦器件的第一输出端连接于第四光耦器件的第一输入端，所述第三光耦器件的第二输出端连接于地；

所述第四光耦器件的第二输入端连接于继电器的第二常开触点和/或第三常闭触点，所述第四光耦器件的第一输出端连接至所述第二控制器的第三输入端、以及通过第九电阻连接至第二电源；所述第四光耦器件的第二输出端连接至地。

10.根据权利要求3-6中任一项所述的系统，其特征在于，所述逻辑装置输出信号采集电路包括：

第五光耦器件，所述第五光耦器件的第一输入端和第二输入端连接至所述逻辑装置的输出端；

所述第五光耦器件的第一输出端通过第十电阻连接至第一电源第二电源，所述第五光耦器件的第一输出端还连接于第一控制器的第四输入端和第二控制器的第四输入端；

所述第五光耦器件的第二输出端连接至地。

Images