一种用于计轴系统的继电器安全驱动及检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于计轴系统的轨道继电器安全驱动及检测方法，采用2个单片机分别独立的控制1个继电器，通过这2个继电器的接点串联控制轨道继电器。每个继电器的控制方法为：单片机输出的方波信号依次通过电压放大、功率放大、隔离、整流、滤波，最后产生所需要的直流电压控制继电器。该继电器包含2组及以上接点，一组接点用于输出回路和回读检测，另一组接点用于回读检测。计轴系统在应用中的一个特点是继电器落下是安全的，该技术方案正是利用了计轴系统的这一特点，采用方波信号控制继电器的吸起，任何形式的故障均会导致方波信号消失，继电器落下。与现有的采用固定电平控制继电器的方案相比，大大提高了系统的安全性。
【专利说明】—种用于计轴系统的继电器安全驱动及检测方法
【技术领域】
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[0001]本发明应用于铁路信号计轴系统领域，涉及一种用于计轴系统的继电器安全驱动及检测方法。
【背景技术】
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[0002]目前，在铁路运输系统中能够完成轨道区段空闲、占用检查的设备主要有两种:轨道电路和计轴系统。轨道电路是以铁路线路上的一段钢轨作为导体构成的电路，一端为发送器，另一端为接收器。当没有列车驶入该段轨道时，接收器能够收到发送器发出的正常信号，表明区段没有列车，状态为空闲。当有列车驶入该段轨道时，由于列车的钢制轮轴将发送器发出的信号短路，导致接收器无法接收到发送器发出的正常信号，表明区段有列车，状态为占用。正是由于轨道电路采用钢轨作为传输导体，导致其具有先天的不足。第一:在道床潮湿、积水的条件下，钢轨之间的泄漏电流较大，在没有列车驶入的情况下，接收器也无法接收到发送器发出的正常信号，显示区段状态为占用，即无车占用，影响运输效率；第二:对于潮湿及行车很少的区段，钢轨容易生锈，导致即使有列车驶入该区段，由于列车轮轴与钢轨之间有铁锈，使得轮轴无法短路两根钢轨，接收器仍然能够接收到发送器发出的正常信号，显示区段状态为空闲，即有车空闲，严重影响行车安全；第三:由于钢轨对大地有信号泄漏，导致轨道电路区段距离较短，一般区段长度为I公里多，无法满足更长的区段需求。而计轴系统恰恰能够解决上述轨道电路的不足，计轴系统受周围环境的影响很小，钢轨生锈、道床积水等对计轴系统没有任何影响，而且计轴系统的区段长度可以达到几十公里。正是由于这些优点，使得计轴系统成为地铁、轻轨信号系统的标配设备，而且在大铁路中也有着广泛的应用。
[0003]计轴系统的应用原理是:在轨道区段的每个出入口分别设置一个计轴点，每个计轴点会对驶入和驶出该区段的列车轮轴进行计数，然后将计数结果发给室内计轴主机，室内计轴主机会将该区段的所有计轴点发来的列车轮轴数进行综合计算，从而判断该区段的空闲、占用状态。最简单的区段是由2个计轴点构成的直线区段，该区段由计轴点A和计轴点B组成，计轴点A计入的轴数为X，计轴点B计出的轴数为Y。当X等于Y时，表明区段内没有列车，状态为空闲，则控制轨道继电器吸起。当X不等于Y时，表明区段内有列车，状态为占用，则控制轨道继电器落下。
[0004]由于计轴系统需要输出轨道区段的空闲、占用状态，即控制轨道继电器的吸起和落下，吸起表明该轨道区段空闲，落下表明该轨道区段占用。由此可见，计轴系统的输出环节，即轨道继电器的控制电路对整个系统的安全性至关重要，轨道继电器的错误动作可能会导致严重的安全事故。
[0005]现有计轴系统的轨道继电器控制电路主要有两种方式，分别介绍如下:
[0006]第一种控制方式如图1所不:两个单片机分别独立输出一个电平信号，低电平表不占用，高电平表不空闲，这两个电平信号经过一个与门电路合成一路信号，合成后的信号经过驱动器的放大控制轨道继电器的吸起和落下。该控制方式的第一个缺点是当与门电路损坏导致与门的输出固定为高电平，则轨道继电器不再受单片机的控制而始终保持吸起，这很可能导致严重的安全事故。第二个缺点是没有检测到轨道继电器的状态。
[0007]第二种控制方式如图2所示:两个单片机分别独立输出一个电平信号，低电平控制PCB板继电器落下，表示占用，高电平控制PCB板继电器吸起，表示空闲。两个PCB板继电器的接点串联控制轨道继电器的吸起和落下。该控制方式的第一个缺点是当某一级电路损坏导致输出固定为高状态，则相应的PCB板继电器不再受单片机的控制而始终保持吸起，如果由于雷电、浪涌等原因导致两路输出电路都固定为高状态，则将导致轨道继电器不再受单片机的控制而始终保持吸起，这很可能导致严重的安全事故。第二个缺点是没有检测到轨道继电器的控制回路。
【发明内容】
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[0008]针对上述现有计轴系统轨道继电器驱动及检测方法存在的问题，本发明提供了一种新的用于计轴系统的轨道继电器安全驱动及检测方法。
[0009]本发明解决上述问题的技术方案如图3所示:采用安全的轨道继电器驱动电路，具体方法为:采用2个单片机分别独立的控制I个PCB板继电器，通过这2个PCB板继电器的接点串联(一个PCB板继电器的接点控制正电源，另一个PCB板继电器的接点控制负电源)控制轨道继电器。
[0010]每个PCB板继电器的控制方法为:单片机输出的方波信号依次通过电压放大电路、功率放大电路、隔离电路、整流电路、滤波电路，最后产生所需要的直流电压控制PCB板继电器。计轴系统在应用中的一个特点是轨道继电器落下是安全的，该技术方案正是利用了计轴系统的这一特点，采用方波信号控制PCB板继电器的吸起，PCB板继电器输出电路中任何一点的故障均会导致方波信号的消失，从而导致PCB板继电器落下，即轨道继电器落下导向安全。
[0011]本发明解决上述问题的技术方案进一步还包括:采用2级或多级继电器检测技术，既对PCB板继电器的状态进行检测，同时也对轨道继电器的输出回路进行检测。具体方法为:该PCB板继电器包含2组及以上接点，一组接点用于PCB板继电器的状态回读检测，另一组接点既用于输出回路控制轨道继电器，同时用于输出回路的检测。当单片机命令继电器吸起，回读检测的结果是继电器落下，表明继电器驱动电路出现故障，则单片机发出报警信息，通知维护人员更换板卡。当单片机命令继电器落下，回读检测的结果是继电器吸起，表明继电器出现故障，则单片机发出报警信息，通知维护人员更换板卡。
【专利附图】
【附图说明】
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[0012]图1为现有计轴系统轨道继电器控制电路方式I原理框图。
[0013]图2为现有计轴系统轨道继电器控制电路方式2原理框图。
[0014]图3为本发明的计轴系统轨道继电器控制电路原理框图。
【具体实施方式】
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[0015]本实施例为本发明的优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。
[0016]本发明中保护一种用于计轴系统的轨道继电器安全驱动及检测方法，采用方波信号控制继电器，采用2级或多级继电器检测技术。本实施例中，采用2个单片机分别独立的控制I个PCB板继电器，通过这2个PCB板继电器的接点串联(一个PCB板继电器的接点控制正电源，另一个PCB板继电器的接点控制负电源)控制轨道继电器。
[0017]请参看附图3，PCB板继电器的控制方式为:单片机输出方波信号，依次经过电压放大电路、功率放大电路、隔离电路、整流电路、滤波电路，最后产生所需要的直流电压控制PCB板继电器。本实施例的优点是，无论是系统重新启动还是控制电路中的任何一点出现故障，都会导致方波信号的消失，从而导致PCB板继电器的落下，该电路本身就是具有故障-安全特性的电路。
[0018]在实施例中，更是应用二取二的原理，采用2个单片机分别独立输出方波信号控制I个PCB板继电器，用这2个PCB板继电器的串联接点控制真正的执行器件-轨道继电器，即构成了一个二取二型的故障-安全驱动方式。
[0019]在实施例中，PCB板继电器采用具有2组及以上接点、具有强制性导向功能的安全型继电器，采用2级或多级继电器检测技术，既对PCB板继电器的状态进行检测，同时也对轨道继电器的输出回路进行检测。如果单片机检测到任何继电器的故障状态，均会发出报警信息，通知维护人员更换板卡。
[0020]在具体实施中，还可以在继电器两端反向并接续流二极管，用于抑制继电器线圈产生的反向电动势对电路元件的冲击，避免电路元件损坏。
[0021]在实施例中，方波信号的产生和2级或多级继电器回读检测通过单片机软件实现，其他环节均通过硬件电路实现。
【权利要求】
1.一种用于计轴系统的轨道继电器安全驱动，其特征是:包括2个单片机分别独立的控制I个PCB板继电器，2个PCB板继电器的接点串联，一个PCB板继电器的接点控制正电源，另一个PCB板继电器的接点控制负电源，单片机采用方波信号控制PCB板继电器；每个PCB板继电器包含2组及以上接点。
2.根据权利要求1所述的一种用于计轴系统的轨道继电器安全驱动，其特征是:单片机输出的方波信号依次通过电压放大电路、功率放大电路、隔离电路、整流电路、滤波电路，最后产生所需要的直流电压控制PCB板继电器。
3.根据权利要求1所述的一种用于计轴系统的轨道继电器安全驱动，其特征是:在继电器两端反向并接续流二极管。
4.根据权利要求1所述的一种用于计轴系统的轨道继电器安全驱动的检测方法，其特征是: 包括2个单片机分别独立的控制I个PCB板继电器，2个PCB板继电器的接点串联，一个PCB板继电器的接点控制正电源，另一个PCB板继电器的接点控制负电源，单片机依次通过电压放大电路、功率放大电路、隔离电路、整流电路、滤波电路，最后产生所需要的直流电压控制PCB板继电器；采用方波信号控制PCB板继电器的吸起，PCB板继电器输出电路中任何一点的故障均会导致方波信号的消失，从而导致PCB板继电器落下，保证轨道继电器落下导向安全； 每个PCB板继电器包含2组及以上接点，其中一组接点用于PCB板继电器的状态回读检测，另一组接点既用于输出回路控制轨道继电器，同时用于输出回路的检测。
【文档编号】B61L1/20GK104176093SQ201410459099
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】王全臣, 林震, 程博 申请人:北京永列科技有限公司