專利名稱：一種計算機聯鎖系統及其工作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及車站用計算機聯鎖系統及其工作方法，尤其涉及計算機聯鎖系統中用 于控制信號機顯示的信號執(zhí)行單元的改進。
背景技術：
目前的計算機聯鎖系統一般包括聯鎖機和通信網關，以及由聯鎖機控制的道岔執(zhí) 行單元、信號執(zhí)行單元、軌道執(zhí)行單元和零散執(zhí)行單元，其中，所述道岔執(zhí)行單元負責控制 轉轍機帶動道岔進行定操和反操定位；所述信號執(zhí)行單元用于控制調車信號機、進出站信 號機顯示，即控制各類信號燈的顯示；所述軌道執(zhí)行單元是最底層的軌道狀態(tài)采集單元，主 要用于從軌道電路受電端采集軌道電路的狀態(tài)信息和軌面上的電壓值；所述零散執(zhí)行單元 負責其余部分，如64D半自動電路、照查電路和場間聯系電路的控制。聯鎖機與通信網關之 間通過總線連接，所述通信網關與各執(zhí)行單元之間也通過總線連接。目前，各執(zhí)行單元的故障安全導向均是通過繼電器實現的，如信號執(zhí)行單元，在實 際應用中，如果信號燈出現亂顯示的現象，則信號執(zhí)行單元需要進行故障安全導向，其中， 亂顯示現象也即包括在信號執(zhí)行單元中出現了 “敵對信號”，例如，對于調車信號來講，在點 藍燈信號的時候出現了白燈信號，或者兩個色燈同時點亮屬于出現了 “敵對信號”；又如，對 于出站信號，在點紅燈信號時出現白燈或者綠燈信號，在綠燈信號時出現白燈信號，在白燈 信號時出現綠燈信號，這均屬于“敵對信號”。為了避免出現各種“敵對信號”，目前的信號 執(zhí)行單元大部分采用繼電器實現互鎖控制，即通過將各繼電器的常開和常閉開關連接在彼 此敵對的信號燈控制單元中的方式避免出現“敵對信號”。由此可知，上述控制方式將使用 大量的繼電器，這不僅使系統結構龐大復雜，而且也直接提升的設計成本。鑒于此，目前也出現了一些通過電子開關代替繼電器進行信號燈控制的信號執(zhí)行 單元，如專利號為ZL 200820128996. 4，
公開日為2009年12月2日的中國實用新型專利公 開了 一種車站信號燈控制裝置，該控制裝置包括CPU處理單元A和B、開關控制單元、故障安 全單元和各種檢測單元，檢測單元與CPU處理單元A和B通訊連接，CPU處理單元A和B通 過開關控制單元控制連接在禁止單路和允許電路中的處于常開狀態(tài)的各開關，CPU處理單 元A和B通過故障安全單元控制連接在允許電路中的處于常閉狀態(tài)的開關。該控制裝置在 正常狀態(tài)下由CPU處理單元A和B共同控制該處于常開狀態(tài)的各開關，在出現異常情況下 由CPU處理單元A和B共同控制該處于常閉狀態(tài)的開關。該種控制裝置雖然說明通過電子 電路取代由安全繼電器構成的鐵路信號燈控制單元，但是，該種控制電路在應用過程中存 在比較嚴重的問題，具體說明如下首先，上述故障安全單元由動態(tài)電路組成，其作用在于將CPU處理單元A和B輸出 的脈沖轉化為用于控制處于常閉狀態(tài)的開關的穩(wěn)定電壓，由此可知，實現故障安全導向的 僅為CPU處理單元A和B，如果CPU處理單元A和/或B出現故障，如程序失控，則該種控 制裝置將無法完成故障安全導向，這對于鐵路系統而言是致命的問題；另外，CPU處理單元 需要根據預設的算法對各種指令信號和檢測信號進行避錯、容錯處理，再根據軟件上的分析結果輸出作用于故障安全單元的脈沖信號，該過程的響應時間在3至5個時鐘周期，這種 處理方式的缺陷是增大了故障安全導向失效的幾率，而且通過軟件執(zhí)行故障判斷的延時時 間相對直接的硬件邏輯運算時間要長(硬件的響應時間即使不同器件有區(qū)別也都在納秒 級)，因此，不能及時進行安全導向，這對于鐵路控制系統來說是非常嚴重的問題；其次，控制每個信號燈的允許電路中均連接有處于常閉狀態(tài)的開關，在系統出現 問題時，CPU處理單元A和B需要對所有處于常閉狀態(tài)的開關進行斷開處理，這無疑又增加 了系統出現異常的可能性。因此，該種結構的信號控制器并不能滿足控制鐵路信號燈的要 求；再次，各檢測單元均直接將采集到的信號傳輸至CPU處理單元A和B，不能實現信 號的可信測量；另外，在實際應用中，輸出禁止信號的時間相對于輸出允許信號的時間長，因此， 在輸出位于禁止電路上的開關常處于得電狀態(tài)，這將大大影響開關的使用壽命；最后，為了實現控制電路與監(jiān)測電路的隔離，監(jiān)測機通過CPU處理單元C獲得的 系統狀態(tài)僅局限于狀態(tài)監(jiān)測單元采集到的信息，但卻無法對負責執(zhí)行動作的CPU處理單元 A和B所獲知的系統狀態(tài)進行監(jiān)測，這無疑降低了監(jiān)測機的監(jiān)測能力，影響了監(jiān)測機的監(jiān)測 功能。又如道岔執(zhí)行單元，現有的道岔執(zhí)行單元均是針對四線制交、直流電動轉轍機進 行設計的，即該電動轉轍機具有X1、X2、X3和X4線，其中，Xl線和X4線用于實現定操控制， X2線和X4線用于實現反操控制，Xl和X3線用于進行定位表示，而X2和X3線用于進行反 位表示。當定操動作到位后，所述轉轍機會自動切換進入定位表示狀態(tài)，并且轉轍機內部在 進行定位表示時會自動切斷反位表示回路，同時，轉轍機內部的表示二極管也將切換為反 接于Xl線與X3線之間的狀態(tài)；當反操動作到位后，所述轉轍機會自動切換進入反位表示狀 態(tài)，并且轉轍機內部在進行反位表示時會自動切斷定位表示回路，同時，轉轍機內部的表示 二極管也將切換為正接于X2線與X3線之間的狀態(tài)。車站聯鎖設備對道岔執(zhí)行單元的要求是在定操運動與反操運動不能同時進行，并 且在定操或者反操控制電路動作時禁止定位或者反位表示。由于繼電器具有常開和常閉開 關，能夠實現電路的互鎖，因此，現有的道岔執(zhí)行單元均是通過繼電器實現上述控制，控制 電路如圖Ia至Id所示，圖Ia為反操控制電路，兩個控制器通過繼電器J4的常開開關，以 及繼電器J3的常開開關進行反操控制；圖Ib為定操控制電路，兩個控制器通過繼電器J2 的常開開關，以及繼電器Jl的常開開關進行定操控制；圖Ic和Id分別為定操和反操閉鎖 電路，即將繼電器J3和J4的常閉開關分別串接在控制器為繼電器Jl和J2的線圈供電的 線路上，而將繼電器Jl和J2的常閉開關分別串接在控制器為繼電器J3和J4的線圈供電 的線路上，這樣便實現了定操與反操動作之間的互鎖。利用同樣的原理也可以實現動作電 路與表示電路的互鎖。專利號為ZL 200920209810. 2，
公開日為2010年06月23的中國實用新型專利公 開了一種聯鎖道岔執(zhí)行單元電路，該執(zhí)行單元電路通過防護繼電器FHJ和第一至第四電子 開關實現定操和反操控制，該電路結構與圖Ia至Id說明的電路結構類似，只有第一至第四 電子開關也均為繼電器開關才能在軟件和硬件上均實現互鎖控制，如果第一至第四電子開 關為其它類型開關，與上述說明的車站信號燈控制裝置相似，其也需要兩個控制器MCUl和MCU2進行軟件上的故障判斷，存在的問題也與其相同。雖然，通過繼電器能夠得到較高的安全系數，但是繼電器的大量使用一方面會導 致系統的結構復雜和系統的體積較大，另一方面是極大地增加了設計成本，因為，車站計算 機聯鎖系統中使用的繼電器單價均在上千元，因此，如何能夠在使用盡量少的繼電器的基 礎上又能夠確保故障導向安全的高可靠性也就成為研發(fā)計算機聯鎖系統的重要任務。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提供一種成本低、且具有高可靠性的計算機聯鎖系統。本發(fā)明采用的技術方案為一種計算機聯鎖系統，包括聯鎖機、通信網關，以及道 岔、信號和軌道執(zhí)行單元；所述信號執(zhí)行單元包括第一和第二信號控制器，以及由二者共同 控制的信號燈控制單元，所述信號燈控制單元與信號燈一一對應；所述聯鎖機通過兩條彼 此獨立的聯鎖機總線與通信網關通信連接，所述通信網關通過兩條彼此獨立的執(zhí)行總線分 別與信號執(zhí)行單元的第一和第二信號控制器通信連接；所述信號執(zhí)行單元還包括防護單元 和信號采集單元，所述防護單元包括邏輯保護單元和信號安全繼電器；所述信號燈控制單元包括允許和禁止信號輸出電路，所述允許信號輸出電路中串 聯連接有分別受控于第一和第二信號控制器的第一和第二信號開關管，所述信號安全繼電 器的常開開關電連接在輸入電源接入所有信號燈控制單元的允許信號輸出電路的通路上； 所述信號安全繼電器的常閉開關電連接在輸入電源接入所有信號燈控制單元的禁止信號 輸出電路的通路上；所述邏輯保護單元接收由第一信號控制器輸出的代表各信號燈控制單元工作狀 態(tài)的第一信號狀態(tài)信息，由第二信號控制器輸出的代表各信號燈控制單元工作狀態(tài)的第二 信號狀態(tài)信息，所述第一、第二信號控制器和邏輯保護單元均接收由信號采集單元在各信 號燈控制單元采集到的系統反饋信息；所述邏輯保護單元對第一、第二信號狀態(tài)信息和系 統反饋信息通過硬件電路進行邏輯對比，并根據對比結果輸出用于控制信號安全繼電器的 信號燈異常信號；以及在無信號燈異常信號輸出的情況下，所述第一和第二信號控制器的 輸出經由與邏輯處理控制所述信號安全繼電器，在有信號燈異常信號輸出的情況下，僅由 所述信號燈異常信號控制信號安全繼電器，使信號執(zhí)行單元由故障導向安全。優(yōu)選地，所述信號采集單元包括第一和第二電流采樣電路；所述第一電流采樣電 路采集各信號燈控制單元的電流作為第一電流信號，所述第二電流采樣電路采樣各信號燈 控制單元的電流作為第二電流信號；所述第一電流信號作為系統反饋信息分別傳輸至第一 信號控制器和邏輯保護單元，所述第二電流信號作為系統反饋信息分別傳輸至第二信號控 制器和邏輯保護單元。優(yōu)選地，所述第一和第二信號狀態(tài)信息分別包括第一和第二電流信號。優(yōu)選地，第一和第二電流采樣電路均將通過各自的傳感器采集到的電流信號整形 為動態(tài)脈沖信號輸出。優(yōu)選地，所述信號采集單元包括第一和第二過流反饋電路；所述第一過流反饋電 路采集各信號燈控制單元的尖峰電流作為第一尖峰電流信號，所述第二過流反饋電路采樣 各信號燈控制單元的尖峰電流作為第二尖峰電流信號；所述第一和第二尖峰電流信號作為 系統反饋信息分別傳輸至第一和第二信號控制器。
優(yōu)選地，所述信號采集單元包括第一和第二數字量采集電路，所述第一數字量采 集電路采集各信號燈控制單元的數字電流值作為第一電流值，所述第二數字量采集電路采 集各信號燈控制單元的數字電流值作為第二電流值；所述第一和第二電流值作為所述系統 反饋信息分別傳輸至第一和第二信號控制器。優(yōu)選地，還包括實現監(jiān)測電路與控制電路之間電氣隔離的狀態(tài)監(jiān)測電路，所述狀 態(tài)監(jiān)測電路包括與上位監(jiān)測機進行單向通訊連接的信號監(jiān)測控制器和用于監(jiān)測信號燈控 制單元的電流值的數字量采集電路；所述第一信號控制器通過第一組光耦編碼電路將其獲 知的第一信號狀態(tài)信息傳輸至所述信號監(jiān)測控制器，所述第二信號控制器通過第二組光耦 編碼電路將其獲知的第二信號狀態(tài)信息傳輸至所述監(jiān)測控制器，所述數字量采集電路監(jiān)測 到的各信號燈控制單元的電流值直接傳輸至所述監(jiān)測控制器；所述監(jiān)測控制器將其獲得的 所有信息通過監(jiān)測總線傳輸至通信網關，所述通信網關通過監(jiān)測機總線將通過監(jiān)測總線傳 輸來的信息傳輸至上位監(jiān)測機。優(yōu)選地，所述道岔執(zhí)行單元包括第一和第二動作控制器，以及由二者共同控制的 定操和反操控制電路，所述通信網關通過所述的兩條執(zhí)行總線分別與道岔執(zhí)行單元的第一 和第二動作控制器通信連接；所述道岔執(zhí)行單元還包括安全繼電器和選路開關；所述第一動作控制器控制分別位于定操和反操控制電路上的一組開關管，所述第 二動作控制器控制分別位于定操和反操控制電路上的另一組開關管；所述安全繼電器的常開開關設置在定操和反操控制電路的供電電路中；所述安全 繼電器的常閉開關設置在道岔執(zhí)行單元的定位和反位表示電路的供電電路中，以在動作期 間斷開定位和反位表示電路的供電電路，并在表示期間斷開定操和反操控制電路的供電電 路；所述第一和第二動作控制器與道岔執(zhí)行單元的信號采集單元通訊連接；所述選路開關接收第一動作控制器輸出的第一系統狀態(tài)信息，接收第二動作控制 器輸出的第二系統狀態(tài)信息，以及接收通過道岔執(zhí)行單元的信號采集單元反饋回的系統狀 態(tài)反饋信息，所述選路開關對第一、第二系統狀態(tài)信息和系統狀態(tài)反饋信息通過硬件電路 進行邏輯對比，并根據對比結果輸出用于控制安全繼電器的系統異常信號；以及，在無異常信號輸出的情況下，所述第一和第二動作控制器的輸出經由與邏輯處理 控制所述安全繼電器；在有系統異常信號輸出的情況下，由所述系統異常信號控制安全繼 電器斷開定操和反操控制電路的供電電路，使道岔執(zhí)行單元由故障導向安全。優(yōu)選地，所述定位表示電路包括隔離變壓器、第一和第二定表光耦，以及第一和第 二定表檢測光耦；所述隔離變壓器的后級的第二輸出端與道岔執(zhí)行單元的用于接入轉轍機 的X3線的表示回線點電連接；所述第一和第二定表檢測光耦的負極，以及第一和第二定表 光耦的正極均與用于接入轉轍機的Xl線的定表輸入點電連接；所述隔離變壓器的后級的 第一輸出端與第一和第二定表檢測光耦的正極，以及第一和第二定表光耦的負極電連接； 所述第一定表光耦和第一定表檢測光耦的輸出作為第一系統狀態(tài)信息的一部分輸送至第 一動作控制器，所述第二定表光耦和第二定表檢測光耦的輸出作為第二系統狀態(tài)信息的一 部分輸送至第二動作控制器；所述安全繼電器的常閉開關電連接在隔離變壓器的后級的第 二輸出端與表示回線點之間；以及，所述反位表示電路包括所述隔離變壓器、第一和第二反表光耦，以及第一和第二反表檢測光耦；所述第一和第二反表檢測光耦的正極，以及第一和第二反表光耦的負極均 與用于接入轉轍機的X2線的反表輸入點電連接；所述隔離變壓器的后級第一輸出端與第 一和第二反表檢測光耦的負極，以及第一和第二反表光耦的正極電連接；所述第一反表光 耦和第一反表檢測光耦的輸出作為所述第一系統狀態(tài)信息的一部分輸送至第一動作控制 器，所述第二反表光耦和第二反表檢測光耦的輸出作為第二系統狀態(tài)信息的一部分輸送至 第二動作控制器。本發(fā)明的另一個目的是提供一種根據上述計算機聯鎖系統的工作方法。本發(fā)明采用的技術方案為所述聯鎖機和通信網關分別通過一條聯鎖機總線和一 條執(zhí)行總線實現聯鎖機與道岔、信號和軌道執(zhí)行單元的各一個控制器之間的雙向通訊，所 述聯鎖機和通信網關分別通過另一條聯鎖機總線和另一條執(zhí)行總線實現聯鎖機與道岔、信 號和軌道執(zhí)行單元的各另一個控制器之間的雙向通訊；所述聯鎖機對信號執(zhí)行單元通過第 一和第二動作控制器進行二取二冗余控制，所述信號執(zhí)行單元的工作方法為在啟動信號執(zhí)行單元后，當第一和第二信號控制器均接收到對于某信號燈控制單 元的點燈指令、且二者輸出的點燈信號一致時，所述信號安全繼電器的線圈得電，點燈指令 所對應的信號燈控制單元上的第一和第二信號開關管導通，使得對應信號燈控制單元的允 許信號輸出電路動作；否則，由信號燈控制單元的禁止信號輸出電路輸出禁止信號；在啟動信號執(zhí)行單元后，所述邏輯保護單元實時接收第一、第二信號狀態(tài)信息和 系統反饋信息，并通過硬件電路對第一、第二信號狀態(tài)信息和系統反饋信息進行對比分析， 當第一、第二信號狀態(tài)信息和系統反饋信息各自自身的比對均未出現異常情況，且第一、第 二信號狀態(tài)信息和系統反饋信息三者之間的比對也未出現異常情況時，由第一和第二信號 控制器的輸出經由與邏輯處理控制所述信號安全繼電器；當第一、第二信號狀態(tài)信息和系 統反饋信息中任一個的自身對比出現異常情況時，或第一、第二信號狀態(tài)信息和系統反饋 信息三者之間對比出現異常情況時，由邏輯保護單元直接優(yōu)先使所述信號安全繼電器失 電，切斷所有允許信號輸出電路的供電電路，使信號執(zhí)行單元完成故障導向安全。本發(fā)明的有益效果為首先，本發(fā)明所述計算機聯鎖系統的信號執(zhí)行單元采用每 個信號燈控制單元通過二個開關管控制，并通過存硬件電路組成的邏輯保護單元和一信號 安全繼電器的配合完成故障安全導向的結構，該種結構具有執(zhí)行速度快和可靠性高的特 點，并且在保證高可靠性的前提下大大降低整個系統的成本；其次，信號執(zhí)行單元的信號采 集單元進行了可實現可信測量的處理，有效提高了整個執(zhí)行單元的可靠性；再次，信號執(zhí)行 單元通過信號監(jiān)測控制器和光耦組合編碼的結合在上位監(jiān)測機能夠全面監(jiān)測現場狀況的 前提下實現了監(jiān)測電路與控制電路的電氣隔離；最后，道岔執(zhí)行單元通過定位和反位表示 電路不僅可以完成定位和反位表示，還可以判斷表示二極管連接情況，并將其作為異常情 況的組成部分，提高了系統的可靠性。


圖Ia和Ib分別示出了現有道岔執(zhí)行單元的反操和定操控制電路；圖Ic和Id分別示出了現有道岔執(zhí)行單元的定操和反操閉鎖電路；圖2為本發(fā)明所述計算機聯鎖系統的結構示意圖；圖3為圖2所示信號執(zhí)行單元的主要部分的結構示意圖4為圖2所示信號執(zhí)行單元的狀態(tài)監(jiān)測單元的結構示意圖；圖5為圖2所示道岔執(zhí)行單元的主要部分的結構示意圖；圖6為圖5所示定操控制電路的結構示意圖；圖7為圖5所示反操控制電路的結構示意圖；圖8為圖2所示道岔執(zhí)行單元的定位表示電路；圖9為圖2所示道岔執(zhí)行單元的反位表示電路。
具體實施例方式如圖2所示，所述計算機聯鎖系統包括聯鎖機、通信網關，以及道岔、信號、軌道和 零散執(zhí)行單元；所述道岔、信號、軌道和零散執(zhí)行單元各自均設有兩個控制器。所述計算機 聯鎖系統的聯鎖機和通信網關分別通過一條聯鎖機總線A2和一條執(zhí)行總線Al實現聯鎖機 與道岔、信號、軌道和零散執(zhí)行單元的一個控制器之間的雙向通訊，所述聯鎖機和通信網關 分別通過另一條聯鎖機總線B2和另一條執(zhí)行總線Bl實現聯鎖機與道岔、信號、軌道和零散 執(zhí)行單元的另一個控制器之間的雙向通訊。所述道岔、信號、軌道和零散執(zhí)行單元均設置有 各自的狀態(tài)監(jiān)測單元，每個狀態(tài)監(jiān)測單元均包括用于與上位監(jiān)測機進行單向通訊連接的監(jiān) 測控制器，各執(zhí)行單元的監(jiān)測控制器通過監(jiān)測總線Cl將各自獲得的信息傳輸至通信網關， 所述通信網關通過監(jiān)測機總線C2將通過監(jiān)測總線傳輸來的信息傳輸至上位監(jiān)測機。本發(fā)明的計算機聯鎖系統將圖2中各執(zhí)行單元中的繼電器更換為電子開關，并通 過配合前級防護單元確保各執(zhí)行單元乃至整個系統的故障安全導向。以信號執(zhí)行單元為 例，如圖3所示，所述信號執(zhí)行單元包括第一和第二信號控制器Sl和S2，以及由二者共同控 制的信號燈控制單元，所述信號燈控制單元與信號燈一一對應；所述信號執(zhí)行單元還包括 防護單元和信號采集單元，所述防護單元包括邏輯保護單元S4和信號安全繼電器S5。所述 第一和第二信號控制器Sl和S2之間通過通信電路連接，在此說明的是，二者在控制上是完 全獨立的，通信電路僅負責完成時鐘同步等不涉及影響各自輸出的指令信號的通信。所述信號燈控制單元包括允許和禁止信號輸出電路，所述允許信號輸出電路中串 聯連接有第一和第二信號開關管1S、2S，第一和第二信號控制器Sl和S2分別通過驅動單 元S-I和S-2控制第一和第二信號開關管IS和2S。所述信號安全繼電器S5的常開開關電 連接在輸入電源接入所有信號燈控制單元的允許信號輸出電路的供電電路上；所述信號安 全繼電器S5的常閉開關電連接在輸入電源接入所有信號燈控制單元的禁止信號輸出電路 的供電電路上，由此，在保證高度安全的前提下，實現了允許和禁止信號輸出電路的無觸點 化。在本實施例中，所述允許和禁止信號輸出電路經過防雷電路分別輸出允許信號和禁止 信號。與背景技術中說明的專利號為ZL 200820128996. 4，
公開日為2009年12月2日的 中國實用新型專利公開的車站信號燈控制裝置不同的是，本發(fā)明中的允許和禁止信號輸出 電路彼此獨立，并不共用一條控制回線，在本實施例中，第一信號電源輸入點XJZ和第二信 號電源輸入點XJF分別接在信號安全繼電器S5的常開開關和常閉開關的一側，常閉開關的 另一側接在禁止信號輸出電路的供電電路上，常開開關的另一側接在允許信號輸出電路的 供電電路上。對于信號燈控制單元，所述第一和第二信號開關管1S、2S選用可控硅更為適宜。
所述邏輯保護單元S4接收由第一信號控制器Sl輸出的代表各信號燈控制單元 工作狀態(tài)的第一信號狀態(tài)信息，由第二信號控制器S2輸出的代表各信號燈控制單元工作 狀態(tài)的第二信號狀態(tài)信息，所述第一、第二信號控制器Si、S2和邏輯保護單元S4均接收由 信號采集單元在各信號燈控制單元采集到的系統反饋信息；所述邏輯保護單元通過硬件對 第一、第二信號狀態(tài)信息，以及系統反饋信息自身進行邏輯對比，并對三者之間進行邏輯對 比，并根據對比結果輸出用于控制信號安全繼電器的信號燈異常信號。所述第一、第二信號 狀態(tài)信息分別包括第一和第二信號控制器Sl和S2所接收的點燈指令。在無信號燈異常信號輸出的情況下，所述第一和第二信號控制器Sl和S2的輸出 經由與邏輯處理通過驅動單元S6控制所述信號安全繼電器S5，在有信號燈異常信號輸出 的情況下，僅由所述信號燈異常信號通過驅動單元S6控制信號安全繼電器S5 (無條件使信 號安全繼電器S5失電)，切斷允許信號輸出電路的供電電路，使信號執(zhí)行單元由故障導向 安全。所述信號采集單元包括第一和第二電流采樣電路Il和12。所述第一電流采樣電 路Il采集各信號燈控制單元的電流作為第一電流信號，即第一電流信號包含有各信號燈 控制單元的電流情況；所述第二電流采樣電路12采樣各信號燈控制單元的電流作為第二 電流信號；所述第一電流信號作為系統反饋信息分別傳輸至第一信號控制器Sl和邏輯保 護單元S4，所述第二電流信號作為系統反饋信息分別傳輸至第二信號控制器和邏輯保護單 元。所述第一和第二信號狀態(tài)信息可以分別包括第一和第二電流信號，以提高整個執(zhí)行單 元的可靠性。所述信號采集單元還可以包括第一和第二過流反饋電路Bl和B2 ；所述第一過流 反饋電路Bl采集各信號燈控制單元的尖峰電流作為第一尖峰電流信號，所述第二過流反 饋電路B2采樣各信號燈控制單元的尖峰電流作為第二尖峰電流信號；所述第一尖峰電流 信號作為系統反饋信息傳輸至第一信號控制器Si，所述第二尖峰電流信號作為系統反饋信 息傳輸至第二信號控制器。在本實施例中，所述第一和第二信號狀態(tài)信息分別包括第一和 第二尖峰電流信號。由于信號執(zhí)行單元需要采集各種表征系統狀態(tài)的信號，并根據所采集的各種信號 完成故障導向安全，因此，信號的可信測量對于系統安全是尤為重要的，由于信號采集電路 中的電子器件在采用固定輸出時會造成有效信號判斷和故障信號判斷的二義性問題，所以 在本實施例中，所述第一和第二電流采樣電路Il和12均將通過各自的傳感器采集到的電 流信號整形為動態(tài)脈沖信號輸出。所述第一和第二過流反饋電路Bl和B2也可將采集到的 尖峰電流信號整形為動態(tài)脈沖信號輸出。在此，如采集到的有效信號為交流信號則直接通 過門限電路即可實現上述整形。另外，對于需要確切知道電壓值和電流值的場合，采樣電路除了提供動態(tài)脈沖信 號之外，還可以提供模數轉換數值，并且只有在脈沖信號和模數轉換數值同時有效的情況 下，表征電壓值或電流值的模數轉換數值才有效，否則視為無效，有必要時由邏輯保護單元 S4強制導向安全側。所以，所述信號采集單元還可以包括第一和第二數字量采集電路Dl和 D2，所述第一數字量采集電路Dl采集各信號燈控制單元的數字電流值作為第一電流值，所 述第二數字量采集電路D2采集各信號燈控制單元的數字電流值作為第二電流值；所述第 一電流值作為所述系統反饋信息傳輸至第一信號控制器Si，所述第二電流值作為所述系統反饋信息傳輸至第二信號控制器S2。在本實施例中，所述第一和第二信號狀態(tài)信息分別包 括第一和第二電流值。如圖4所示，本發(fā)明的信號執(zhí)行單元還包括狀態(tài)監(jiān)測電路，所述狀態(tài)監(jiān)測電路包 括信號監(jiān)測控制器S3和用于采集信號燈控制單元的電流值的數字量采集電路D，第一信號 控制器Sl和第二信號控制器S2通過光耦組合編碼的方式將各信息發(fā)送至狀態(tài)監(jiān)測電路， 以實現控制電路與監(jiān)測電路之間的電氣隔離。具體為，所述第一信號控制器Sl通過第一組 光耦編碼電路將第一信號狀態(tài)信息傳輸至所述信號監(jiān)測控制器S3，所述第二信號控制器通 過第二組光耦編碼電路將第二信號狀態(tài)信息傳輸至所述S3信號監(jiān)測控制器，所述數字量 采集電路D將其采集到的各信號燈控制單元的電流值直接傳輸至所述信號監(jiān)測控制器S3。 通過上述方式可以實現控制電路和監(jiān)測電路的電氣隔離，即可保證在控制電路出現異常時 不影響上位監(jiān)測機對系統的統籌監(jiān)測，監(jiān)測電路出現異常時也不會直接影響控制電路的工 作。在此，其他執(zhí)行單元的狀態(tài)監(jiān)測單元的電氣隔離方式均與信號執(zhí)行單元的相類似，兩個 控制器均是分別通過一組光耦組合編碼將相關信息傳輸至監(jiān)測控制器，并由各自的監(jiān)測控 制器完成將監(jiān)測到的信息輸出至上位監(jiān)測機。上述信號執(zhí)行單元的工作方法為通過第一和第二信號控制器進行二取二冗余控 制，并在控制上執(zhí)行“與”邏輯處理，在異常信號的判斷上執(zhí)行“或”邏輯處理，具體為在啟動信號執(zhí)行單元后，當第一和第二信號控制器Sl和S2均接收到對于某信號 燈控制單元的點燈指令、且二者輸出的點燈信號一致時，所述信號安全繼電器S5的線圈得 電，點燈指令所對應的信號燈控制單元上的第一和第二信號開關管IS和2S導通，使得對應 信號燈控制單元的允許信號輸出電路動作；否則，由信號燈控制單元的禁止信號輸出電路 輸出禁止信號。同時，在啟動信號執(zhí)行單元后，所述邏輯保護單元S6實時接收第一、第二信號狀 態(tài)信息和系統反饋信息，并通過硬件電路對第一、第二信號狀態(tài)信息和系統反饋信息進行 對比分析，當第一、第二信號狀態(tài)信息和系統反饋信息各自自身的比對均未出現異常情況， 且第一、第二信號狀態(tài)信息和系統反饋信息三者之間的比對也未出現異常情況時，由第一 和第二信號控制器Sl和S2的輸出經由與邏輯處理控制所述信號安全繼電器；當第一、第二 信號狀態(tài)信息和系統反饋信息中任一個的自身對比出現異常情況時，或第一、第二信號狀 態(tài)信息和系統反饋信息三者之間對比出現異常情況時，由邏輯保護單元S4直接無條件使 所述信號安全繼電器S5失電，即直接無條件切斷允許信號輸出電路的供電電路，使信號執(zhí) 行單元完成故障導向安全。另外，對于第一、第二信號狀態(tài)信息和系統反饋信息的對比方式多種多樣，只要能 滿足一處對比出現異常即將系統由故障導向安全即可，如可以采用對第一、第二信號狀態(tài) 信息和系統反饋信息各自所包含的各信號進行縱向對比(縱向對比采用或邏輯處理)，再 對三者的縱向對比結果進行或邏輯處理；或者采用對第一、第二信號狀態(tài)信息和系統反饋 信息中有對應關系的信號進行橫向對比(橫向對比采用或邏輯處理)，再將各橫向對比結 果進行或邏輯處理。道岔執(zhí)行單元的設計原理與信號執(zhí)行單元相同，如圖5、6和7所示，所述道岔執(zhí)行 單元包括第一動作控制器A和第二動作控制器B，以及由二者共同控制的定操控制電路10 和反操控制電路20，所述道岔執(zhí)行單元還包括安全繼電器40和選路開關50。
所述定操控制電路10包括第一至第四開關管la、lb、lc和ld，所述第一和第二開 關管Ia和Ib電連接在第一電源輸入點DJZ和用于與轉轍機的Xl線電連接的定操輸出點 之間，其中，所述第一和第二開關管Ia和Ib分別用于導通交流輸入的上半波和下半波，即 二者為并聯連接(為了便于繪制附圖，局部電路并沒有反應實際的電路結構)；所述第三和 第四開關管Ic和Id電連接在道岔執(zhí)行單元的第二電源輸入點DJF和用于與轉轍機的X4 線電連接的動作回線點之間，其中，所述第三和第四開關管Ic和Id分別用于導通交流輸 入的上半波和下半波，即二者為并聯連接。所述第一動作控制器A根據第一定操動作指令 輸出的第一定操開關信號分別通過驅動電路1-1和1-4控制所述第一和第四開關管Ia和 Id ；所述第二動作控制器B根據第二定操動作指令輸出的第二定操開關信號分別通過驅動 電路1-2和1-3控制所述第二和第三開關管Ib和lc。所述反操控制電路20包括第五至第八開關管2a至2d，所述第五和第六開關管2a 和2b電連接在道岔執(zhí)行單元的第一電源輸入點DJZ和用于與轉轍機的X2線電連接的反操 輸出點之間，其中，所述第五和第六開關管2a和2b分別用于導通交流輸入的上半波和下半 波，即二者為并聯連接；所述第七和第八開關管2c和2d電連接在道岔執(zhí)行單元的第二電源 輸入點DJF和所述動作回線點之間，其中，所述第七和第八開關管2c和2d分別用于導通交 流輸入的上半波和下半波，即二者為并聯連接。所述第一動作控制器A根據第一反操動作 指令輸出的第一反操開關信號分別通過驅動電路2-1和2-4控制所述第五和第八開關管2a 和2d，所述第二動作控制器B根據第二反操動作指令輸出的第二反操開關信號分別通過驅 動電路2-2和2-3控制所述第六和第七開關管2b和2c。所述第一電源輸入點DJZ經由所述安全繼電器的第一常開開關輸出至定操和反 操控制電路10和20，所述第二電源輸入點DJF經由所述安全繼電器40的第二常開開關輸 出至定操和反操控制電路，即安全繼電器的第一和第二常開開關均設置在定操和反操控制 電路的供電電路中；所述安全繼電器的常閉開關設置在道岔執(zhí)行單元的定位表示電路和反 位表示電路的供電電路中，以在動作期間切斷定位和反位表示電路的供電電路，并在表示 期間切斷定操和反操控制電路的供電電路。由此，本發(fā)明的道岔執(zhí)行單元在保證高安全性 的前提下，實現了控制電路的無觸點化。所述安全繼電器40在系統處于正常狀態(tài)下受控于第一和第二動作控制器A和B， 具體為所述第一動作控制器A根據第一定操動作指令或者第一反操動作指令輸出的第一 總開關信號與第二動作控制器B根據第二定操動作指令或者第二反操動作指令輸出的第 二總開關信號一致時才能通過驅動電路Z使安全繼電器A吸起，使經第一電源輸入點DJZ 和第二電源輸入點DJF輸入的交流電輸出至定操和反操控制電路10和20 ；在第一總開關 信號與第二總開關信號不一致時，安全繼電器A將無法吸起，即第二總開關信號與第二總 開關信號經與門作用于安全繼電器A的驅動電路Z，以此實現冗余控制。所述選路開關50接收第一動作控制器A輸出的包括第一定操和/或第一反操動 作指令內容的第一系統狀態(tài)信息，接收第二動作控制器B輸出的包括第二定操和/或第二 反操動作指令內容的第二系統狀態(tài)信息，以及接收信號采集單元采集的系統狀態(tài)反饋信 息，上述信息在選路開關50的內部通過硬件電路進行對比，如所述選路開關50可通過CPLD 實現各種信息的邏輯對比，并在系統出現任何異常情況下通過驅動電路Z優(yōu)先切斷安全繼 電器40，此時，第一和第二動作控制器A和B對安全繼電器40的控制作用將失效，即選路開關50輸出的控制信號與第一和第二動作控制器A和B經與門輸出的控制信號也為“與”的 邏輯關系，只要選路開關50的控制信號為低電平，安全繼電器40所控制的道岔動作供電電 路(定操和反操控制電路的供電電路)將被切斷。當道岔執(zhí)行單元用于控制直流轉轍機時，只需在定操和反操控制電路10和20中 增加整流電路。如圖5至7所示，此時，所述定操控制電路10還包括定操整流電路11，所述 第一電源輸入點DJZ經第一和第二開關管Ia和Ib電連接至定操整流電路11的一輸入端， 所述第二電源輸入點DJF經第三和第四開關管Ic和Id電連接至定操整流電路11的另一 輸入端，所述定操整流電路11的一輸出端與定操輸出點之間電連接有第九開關管li，所述 第一動作控制器A輸出的第一定操開關信號通過驅動電路1-9控制第九開關管Ii ；所述定 操整流電路11的另一輸出端與動作回線點之間電連接有第十開關管lj，所述第二動作控 制器B輸出第二定操開關信號通過驅動電路1-10控制第十開關管lj。由于定操和定表操 作共用轉轍機的Xl線，因此，設置第九開關管Ii和第十開關管Ij可以在系統處于定位表 示狀態(tài)時，有效防止定位表示電路的電流串入定操控制電路10。同理，所述反操控制電路20還包括反操整流電路21，所述第一電源輸入點DJZ經 第五和第六開關管2a和2b電連接至反操整流電路21的一輸入端，所述第二電源輸入點 DJF經第七和第八開關管2c和2d電連接至反操整流電路21的另一輸入端，所述反操整流 電路21的一輸出端與反操輸出點之間電連接有第十一開關管2i，所述第二動作控制器B輸 出的第二反操開關信號通過驅動電路2-11控制該第十一開關管2i ；所述反操整流電路21 的另一輸出端與動作回線點之間電連接有第十二開關管2j，所述第一動作控制器A輸出的 第一反操開關信號通過驅動電路2-12控制該第十二開關管2j。由于反操和反表操作共用 X2線，因此，設置該第十一和十二開關管可以在系統處于反位表示狀態(tài)時，有效防止反位表 示電路的電流串入反操控制電路。對于道岔執(zhí)行單元，所述開關管適于選用IGBT。如圖8和9所示，在轉轍機的內部結構中設置有表示二極管35，所述表示二極管 35在定位表示時反接于Xl線與X3線，在反位表示時正接于X2線與X3線之間，因此，可以 通過該表示二極管35監(jiān)測定位和反位表示的情況。在本實施方式中，如圖8所示，所述定位表示電路包括隔離變壓器30、第一和第二 定表光耦31a和31b，以及第一和第二定表檢測光耦32a和32b。所述隔離變壓器30的后 級的第二輸出端與道岔執(zhí)行單元的用于接入轉轍機的X3線的表示回線點電連接；所述第 一和第二定表檢測光耦32a和32b的負極，以及第一和第二定表光耦31a和31b的正極均 與用于接入轉轍機的Xl線的定表輸入點電連接；所述隔離變壓器30的后級的第一輸出端 與第一和第二定表檢測光耦32a和32b的正極，以及第一和第二定表光耦31a和31b的負 極電連接；所述第一定表光耦31a和第一定表檢測光耦32a的輸出作為上述第一系統狀態(tài) 信息的一部分輸送至第一動作控制器A，所述第二定表光耦31b和第二定表檢測光耦32b的 輸出作為上述第二系統狀態(tài)信息的一部分輸送至第二動作控制器B ；所述安全繼電器40的 常閉開關電連接在隔離變壓器30的后級的第二輸出端與表示回線點之間，即可滿足動作 時禁止表示，表示時禁止動作的要求。該定位表示電路的工作原理如下在表示室外定位時，表示二極管35反接在Xl和 X3之間，交流220V輸入通過220V-24V隔離變壓器30送出交流24V、50Hz的交流電，該交流電通過表示二極管35后將交流負半波送往第一和第二定表光耦31a和31b，并在經過第一 和第二定表光耦31a和31b后整流成50HZ的方波分別送往第一和第二動作控制器A和B ； 同時，交流負半波也送往第一和第二定表檢測光耦32a和32b，由于第一和第二定表檢測光 耦32a和32b只能通過正電，因此，正常情況下，在定表期間第一和第二動作控制器A和B 是接收不到由第一和第二定表檢測光耦32a和32b輸出的方波信號的。但是，如果表示二 極管35反接或者不接，第一和第二定表檢測光耦32a和32b都是可以收到正電信號的，第 一和第二動作控制器A和B也就能夠接收到相應的信號，因此，通過該定位表示電路，第一 和第二動作控制器A和B就可以判斷系統是否處于定位表示期間，并且表示二極管35是否 反接或者不接。同理，如圖9所示，所述反位表示電路包括上述隔離變壓器30、第一和第二反表光 耦33a和33b，以及第一和第二反表檢測光耦34a和34b ；所述第一和第二反表檢測光耦34a 和34b的正極，以及第一和第二反表光耦33a和33b的負極均與用于接入轉轍機的X2線的 反表輸入點電連接；所述隔離變壓器30的后級第一輸出端與第一和第二反表檢測光耦34a 和34b的負極，以及第一和第二反表光耦33a和33b的正極電連接；所述第一反表光耦33a 和第一反表檢測光耦34a的輸出作為所述第一系統狀態(tài)信息的一部分輸送至第一動作控 制器A，所述第二反表光耦33b和第二反表檢測光耦34b的輸出作為上述第二系統狀態(tài)信息 的一部分輸送至第二動作控制器B。該反位表示電路的工作原理與定位表示電路的工作原 理相似，在此不再贅述。所述定操、反操控制電路10和20，以及定位和反位控制電路在應用中均可以加入 防雷電路。所述信號采集單元包括圖5至7所示的第一和第二定操反饋電路1. 1和1. 2，以及 第一和第二反操反饋電路2. 1和2. 2 ；其中，所述第一定操和第一反操反饋電路1. 1和2. 1分別將各自采集到第一定操和第一 反操狀態(tài)信息均傳輸至第一動作控制器A和選路開關50 ；所述第二定操和第二反操反饋電路1. 2和2. 2分別將各自采集到第二定操和第二 反操狀態(tài)信息均傳輸至第二動作控制器B和選路開關50 ；所述選路開關50需要獲知的系統狀態(tài)反饋信息包括上述第一和第二定操狀態(tài)信 息，以及第一和第二反操狀態(tài)信息，當在在實際應用中還包括系統自檢信息等需要在其存 在異常的情況下將系統導向安全的信息。另外，為了提高系統的可靠性，所述第一系統狀態(tài) 信息還可以包括第一定操和第一反操狀態(tài)信息，所述第二系統狀態(tài)信息還可以包括第二定 操和第二反操狀態(tài)信息。所述第一和第二定操反饋電路1. 1和1. 2，第一和第二反操反饋電路2. 1和2. 2， 以及道岔電流感應電路60和表示電壓感應電路70均實現信號的可信測量，即均將通過各 自的傳感器采集到的信號整形為動態(tài)脈沖信號輸出，在此，如采集到的有效信號為交流信 號則直接通過門限電路即可實現上述整形，如采集到的有效信號為直流信號則可通過脈沖 發(fā)生器將直流信號整形為動態(tài)脈沖信號；而器件在故障情況下會產生固定電信號輸出，由 此，各控制器和選路開關即可區(qū)分出有效信號和故障信號，以進行相應的處理。本發(fā)明的道岔執(zhí)行單元的工作方法為通過第一和第二動作控制器A和B進行二取 二冗余控制，二區(qū)二的原則是為動作控制為“與”方式，而故障反饋為“或”方式。
在啟動道岔執(zhí)行單元后，當第一和第二動作控制器A和B均接收到定操指令或者 反操指令，且據此輸出的第一和第二總開關信號一致時，所述第一和第二動作控制器A和B 將通過驅動電路Z使安全繼電器的線圈得電；如果此時第一和第二動作開關均輸出第一和 第二定操開關信號，且二者一致，則第一至第四開關管，以及第九和第十開關管將均處于導 通狀態(tài)，即所述定操控制電路10將控制轉轍機進行定操動作；相應地，如果此時輸出第一 和第二反操開關信號，且二者一致，則反操控制電路20將控制轉轍機進行反操動作；否則 定操和反操控制電路均不會動作。在啟動道岔執(zhí)行單元后，所述選路開關50實時接收第一、第二系統狀態(tài)信息和系 統狀態(tài)反饋信息，并通過硬件電路對三者進行對比分析，當三者各自自身的對比均未出現 異常情況，并且三者之間的對比也未出現異常情況時，由第一和第二總開關信號控制安全 繼電器40，當第一、第二系統狀態(tài)信息和系統狀態(tài)反饋信息任一個的自身對比出現異常情 況時，或者第一、第二系統狀態(tài)信息和系統狀態(tài)反饋信息三者之間的對比出現異常情況時， 由選路開關50直接優(yōu)先無條件地切斷所述安全繼電器所控制的定操和反操控制電路的供 電電路，使道岔執(zhí)行單元由故障導向安全。以下舉例說明幾種異常情況1.道岔進行定操動作時，應當只有定操控制電路存在反饋信號，若此時反操控制 電路出現了反饋信號，或者第一和第二定操狀態(tài)信息不一致，則屬于異常情況；2.如果道岔定操動作時，定位和反位表示電路出現反饋信號，則屬于異常情況；3.道岔在定位表示期間，只有定位表示電路的第一和第二定表光耦應當有反饋信 號，反位表示電路的第一和第二反表光耦不應該出現反饋信號，否則屬于異常情況；4.道岔在定位表示期間，第一和第二定表光耦的輸出不一致，屬于異常情況；5.道岔在定位表示期間，如果第一和第二定表檢測光耦出現反饋信號，則說明表 示二極管35反接或者未接，這也屬于異常情況，需要進行故障處理；6.在系統處于定位表示狀態(tài)時，如果接收到定操動作指令，屬于異常情況。以上僅說明了部分定操動作和定位表示時的異常情況，對于反操動作和反位表示 時的異常情況可以據此對應得出，在此不再贅述。由上可知，雖然第一和第二動作控制器A和B經過比較分析也可以得出異常結論， 并通過驅動電路Z切斷安全繼電器40，是系統完成故障到安全的導向，但是，軟件的判斷需 要各種冗余的算法，計算時間也相對較長，因此，本發(fā)明通過選路開關50接收各類信號，并 通過硬件上的邏輯判斷及時完成故障到安全的導向，而且第一和第二動作控制器A和B在 軟件上的處理也可作為有效的補充，這樣就有效地提高了系統的可靠性。對于軌道執(zhí)行單元的改進為，所述軌道執(zhí)行單元包括第一和第二執(zhí)行控制器，以 及前級處理電路和狀態(tài)監(jiān)測單元，所述第一執(zhí)行控制器和第二執(zhí)行控制器通過SPI總線進 行通。所述前級處理電路包括信號采集電路、信號整形電路和第一模數轉換電路，所述 信號采集電路用于采集軌道受電端的電信號(主要為軌道面的電壓信號)，信號采集電路 輸出的電信號一路輸入至信號整形電路進行處理，另一路輸入至第一模數轉換電路進行模 數轉換，所述信號整形電路的輸出分別輸入至第一和第二執(zhí)行控制器，所述第一模數轉換 電路的輸出也分別輸入至第一和第二執(zhí)行控制器。所述信號采集電路在采集過程中會根據信號頻率進行濾波，若頻率不符合50Hz則濾除，通過頻率判決可以有效地消除雜散電流的影響，提高系統的抗干擾能力。所述第一執(zhí)行控制器的輸出經由一動態(tài)驅動電路控制一電子開關，所述第二執(zhí)行 控制器的輸出經由另一動態(tài)驅動電路控制另一電子開關，兩個電子開關的輸出經由與邏輯 處理向聯鎖機輸出軌道狀態(tài)信號，所述軌道狀態(tài)信號即為軌道占用信號或者軌道空閑信號。在本實施例中，所述信號整形電路為設定有基準值的比較電路，當信號采樣電路 的輸出超過信號整形電路的基準值時，則信號整形電路2輸出脈沖信號給第一執(zhí)行控制器 Al和第二執(zhí)行控制器。所述第一模數轉換電路將轉換后的具體數字(如電壓值)輸入至第 一執(zhí)行控制器和第二執(zhí)行控制器處理。在實際應用中，軌道受電端的電信號依次經過防雷保護電路、阻抗匹配電路和隔 離互感器輸入至所述信號采集電路，其中，防雷保護電路可以提高軌道執(zhí)行單元的抗沖擊 能力，阻抗匹配電路可以保證軌道電路的傳輸特性不變。該軌道執(zhí)行單元的工作原理為如果第一執(zhí)行控制器和第二執(zhí)行控制器均接收到 信號整形電路輸出的脈沖信號和第一模數轉換電路輸出的具體數值，且第一執(zhí)行控制器和 第二執(zhí)行控制器分別據此輸出作用于動態(tài)驅動電路和動態(tài)驅動電路的特定脈沖信號，則兩 個電子開關均導通，軌道執(zhí)行單元輸出表征軌道空閑的軌道狀態(tài)信號；否則，軌道執(zhí)行單元 輸出表征軌道占用的軌道狀態(tài)信號，即軌道執(zhí)行單元無輸出。因此，在軌道執(zhí)行單元檢測到 任何故障時均會無條件進入軌道占用狀態(tài)，完成故障安全導向。在此，所述零散執(zhí)行單元可以采用常規(guī)的設計結構，也可以根據道岔、信號和軌道 執(zhí)行單元的設計原理進行改進。綜上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。即凡依本 發(fā)明申請專利范圍的內容所作的等效變化及修飾，皆應屬于本發(fā)明的技術范疇。
權利要求
一種計算機聯鎖系統，包括聯鎖機、通信網關，以及道岔、信號和軌道執(zhí)行單元；所述信號執(zhí)行單元包括第一和第二信號控制器，以及由二者共同控制的信號燈控制單元，所述信號燈控制單元與信號燈一一對應；所述聯鎖機通過兩條彼此獨立的聯鎖機總線與通信網關通信連接，所述通信網關通過兩條彼此獨立的執(zhí)行總線分別與信號執(zhí)行單元的第一和第二信號控制器通信連接；其特征在于所述信號執(zhí)行單元還包括防護單元和信號采集單元，所述防護單元包括邏輯保護單元和信號安全繼電器；所述信號燈控制單元包括允許和禁止信號輸出電路，所述允許信號輸出電路中串聯連接有分別受控于第一和第二信號控制器的第一和第二信號開關管，所述信號安全繼電器的常開開關電連接在輸入電源接入所有信號燈控制單元的允許信號輸出電路的供電電路上；所述信號安全繼電器的常閉開關電連接在輸入電源接入所有信號燈控制單元的禁止信號輸出電路的供電電路上；所述邏輯保護單元接收由第一信號控制器輸出的代表各信號燈控制單元工作狀態(tài)的第一信號狀態(tài)信息，由第二信號控制器輸出的代表各信號燈控制單元工作狀態(tài)的第二信號狀態(tài)信息，所述第一、第二信號控制器和邏輯保護單元均接收由信號采集單元在各信號燈控制單元采集到的系統反饋信息；所述邏輯保護單元對第一、第二信號狀態(tài)信息和系統反饋信息通過硬件電路進行邏輯對比，并根據對比結果輸出用于控制信號安全繼電器的信號燈異常信號；以及，在無信號燈異常信號輸出的情況下，所述第一和第二信號控制器的輸出經由與邏輯處理控制所述信號安全繼電器，在有信號燈異常信號輸出的情況下，由所述信號燈異常信號控制信號安全繼電器，切斷允許信號輸出電路的供電電路，使信號執(zhí)行單元完成故障導向安全。
2.根據權利要求1所述的計算機聯鎖系統，其特征在于所述信號采集單元包括第一 和第二電流采樣電路；所述第一電流采樣電路采集各信號燈控制單元的電流作為第一電流 信號，所述第二電流采樣電路采樣各信號燈控制單元的電流作為第二電流信號；所述第一 電流信號作為系統反饋信息分別傳輸至第一信號控制器和邏輯保護單元，所述第二電流信 號作為系統反饋信息分別傳輸至第二信號控制器和邏輯保護單元。
3.根據權利要求2所述的計算機聯鎖系統，其特征在于所述第一和第二信號狀態(tài)信 息分別包括第一和第二電流信號。
4.根據權利要求2所述的計算機聯鎖系統，其特征在于第一和第二電流采樣電路均 將通過各自的傳感器采集到的電流信號整形為動態(tài)脈沖信號輸出。
5.根據權利要求2所述的計算機聯鎖系統，其特征在于所述信號采集單元包括第一 和第二過流反饋電路；所述第一過流反饋電路采集各信號燈控制單元的尖峰電流作為第一 尖峰電流信號，所述第二過流反饋電路采樣各信號燈控制單元的尖峰電流作為第二尖峰電 流信號；所述第一和第二尖峰電流信號作為系統反饋信息分別傳輸至第一和第二信號控制器。
6.根據權利要求2或4所述的計算機聯鎖系統，其特征在于所述信號采集單元包括 第一和第二數字量采集電路，所述第一數字量采集電路采集各信號燈控制單元的數字電流 值作為第一電流值，所述第二數字量采集電路采集各信號燈控制單元的數字電流值作為第 二電流值；所述第一和第二電流值作為所述系統反饋信息分別傳輸至第一和第二信號控制
7.根據權利要求1至5中任一項所述的計算機聯鎖系統，其特征在于還包括實現監(jiān) 測電路與控制電路之間電氣隔離的狀態(tài)監(jiān)測電路，所述狀態(tài)監(jiān)測電路包括與上位監(jiān)測機進 行單向通訊連接的信號監(jiān)測控制器和用于監(jiān)測信號燈控制單元的電流值的數字量采集電 路；所述第一信號控制器通過第一組光耦編碼電路將其獲知的第一信號狀態(tài)信息傳輸至所 述信號監(jiān)測控制器，所述第二信號控制器通過第二組光耦編碼電路將其獲知的第二信號狀 態(tài)信息傳輸至所述監(jiān)測控制器，所述數字量采集電路監(jiān)測到的各信號燈控制單元的電流值 直接傳輸至所述監(jiān)測控制器；所述監(jiān)測控制器將其獲得的所有信息通過監(jiān)測總線傳輸至通 信網關，所述通信網關通過監(jiān)測機總線將通過監(jiān)測總線傳輸來的信息傳輸至上位監(jiān)測機。
8.根據權利要求1所述的計算機聯鎖系統，其特征在于所述道岔執(zhí)行單元包括第一 和第二動作控制器，以及由二者共同控制的定操和反操控制電路，所述通信網關通過所述 的兩條執(zhí)行總線分別與道岔執(zhí)行單元的第一和第二動作控制器通信連接；所述道岔執(zhí)行單 元還包括安全繼電器和選路開關；所述第一動作控制器控制分別位于定操和反操控制電路上的一組開關管，所述第二動 作控制器控制分別位于定操和反操控制電路上的另一組開關管；所述安全繼電器的常開開關設置在定操和反操控制電路的供電電路中；所述安全繼電 器的常閉開關設置在道岔執(zhí)行單元的定位和反位表示電路的供電電路中，以在動作期間斷 開定位和反位表示電路的供電電路，并在表示期間斷開定操和反操控制電路的供電電路；所述第一和第二動作控制器與道岔執(zhí)行單元的信號采集單元通訊連接；所述選路開關接收第一動作控制器輸出的第一系統狀態(tài)信息，接收第二動作控制器輸 出的第二系統狀態(tài)信息，以及接收通過道岔執(zhí)行單元的信號采集單元反饋回的系統狀態(tài)反 饋信息，所述選路開關對第一、第二系統狀態(tài)信息和系統狀態(tài)反饋信息通過硬件電路進行 邏輯對比，并根據對比結果輸出用于控制安全繼電器的系統異常信號；以及，在無異常信號輸出的情況下，所述第一和第二動作控制器的輸出經由與邏輯處理控制 所述安全繼電器；在有系統異常信號輸出的情況下，由所述系統異常信號控制安全繼電器 斷開定操和反操控制電路的供電電路，使道岔執(zhí)行單元由故障導向安全。
9.根據權利要求8所述的計算機聯鎖系統，其特征在于所述定位表示電路包括隔離 變壓器、第一和第二定表光耦，以及第一和第二定表檢測光耦；所述隔離變壓器的后級的第 二輸出端與道岔執(zhí)行單元的用于接入轉轍機的X3線的表示回線點電連接；所述第一和第 二定表檢測光耦的負極，以及第一和第二定表光耦的正極均與用于接入轉轍機的Xl線的 定表輸入點電連接；所述隔離變壓器的后級的第一輸出端與第一和第二定表檢測光耦的正 極，以及第一和第二定表光耦的負極電連接；所述第一定表光耦和第一定表檢測光耦的輸 出作為第一系統狀態(tài)信息的一部分輸送至第一動作控制器，所述第二定表光耦和第二定表 檢測光耦的輸出作為第二系統狀態(tài)信息的一部分輸送至第二動作控制器；所述安全繼電器 的常閉開關電連接在隔離變壓器的后級的第二輸出端與表示回線點之間；以及，所述反位表示電路包括所述隔離變壓器、第一和第二反表光耦，以及第一和第二反表 檢測光耦；所述第一和第二反表檢測光耦的正極，以及第一和第二反表光耦的負極均與用 于接入轉轍機的X2線的反表輸入點電連接；所述隔離變壓器的后級第一輸出端與第一和 第二反表檢測光耦的負極，以及第一和第二反表光耦的正極電連接；所述第一反表光耦和第一反表檢測光耦的輸出作為所述第一系統狀態(tài)信息的一部分輸送至第一動作控制器，所 述第二反表光耦和第二反表檢測光耦的輸出作為第二系統狀態(tài)信息的一部分輸送至第二 動作控制器。
10.根據權利要求1所述的計算機聯鎖系統的工作方法，所述聯鎖機和通信網關分別 通過一條聯鎖機總線和一條執(zhí)行總線實現聯鎖機與道岔、信號和軌道執(zhí)行單元的各一個控 制器之間的雙向通訊，所述聯鎖機和通信網關分別通過另一條聯鎖機總線和另一條執(zhí)行總 線實現聯鎖機與道岔、信號和軌道執(zhí)行單元的各另一個控制器之間的雙向通訊；所述聯鎖 機對信號執(zhí)行單元通過第一和第二動作控制器進行二取二冗余控制，其特征在于所述信 號執(zhí)行單元的工作方法為在聯鎖機啟動信號執(zhí)行單元后，當第一和第二信號控制器均接收到聯鎖機發(fā)出的對于 某信號燈控制單元的點燈指令、且二者輸出的點燈信號一致時，所述信號安全繼電器的線 圈得電，點燈指令所對應的信號燈控制單元上的第一和第二信號開關管導通，使得對應信 號燈控制單元的允許信號輸出電路動作；否則，由信號燈控制單元的禁止信號輸出電路輸 出禁止信號；在啟動信號執(zhí)行單元后，所述邏輯保護單元實時接收第一、第二信號狀態(tài)信息和系統 反饋信息，并通過硬件電路對第一、第二信號狀態(tài)信息和系統反饋信息進行對比分析，當第 一、第二信號狀態(tài)信息和系統反饋信息各自自身的比對均未出現異常情況，且第一、第二信 號狀態(tài)信息和系統反饋信息三者之間的比對也未出現異常情況時，由第一和第二信號控制 器的輸出經由與邏輯處理控制所述信號安全繼電器；當第一、第二信號狀態(tài)信息和系統反 饋信息中任一個的自身對比出現異常情況時，或第一、第二信號狀態(tài)信息和系統反饋信息 三者之間對比出現異常情況時，由邏輯保護單元直接優(yōu)先使所述信號安全繼電器失電，切 斷所有允許信號輸出電路的供電電路，使信號執(zhí)行單元完成故障導向安全。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種計算機聯鎖系統及其工作方法，該聯鎖系統包括聯鎖機、通信網關，以及道岔、信號和軌道執(zhí)行單元；該信號執(zhí)行單元包括信號燈控制單元、防護單元和信號采集單元，防護單元包括邏輯保護單元和信號安全繼電器，邏輯保護單元接收由第一、二信號控制器分別輸出的第一、二信號狀態(tài)信息，第一、第二信號控制器和邏輯保護單元均接收由信號采集單元采集到的系統反饋信息；邏輯保護單元對第一、二信號狀態(tài)信息和系統反饋信息通過硬件進行邏輯對比，并根據對比結果輸出用于控制信號安全繼電器的信號燈異常信號；在有信號燈異常信號輸出的情況下，僅由信號燈異常信號控制信號安全繼電器，使信號執(zhí)行單元由故障導向安全。
文檔編號B61L19/06GK101905700SQ20101023446
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權日2010年7月23日
發(fā)明者何建宏, 劉宇馳, 徐志豪, 段磊, 王鎖平, 趙麗宏, 陳云, 韓冬, 項銀芬 申請人:上海亨鈞科技有限公司