一种基于二乘二取二架构的五线制道岔驱动系统的制作方法

本发明涉及一种铁路信号设备系统，尤其是涉及一种基于二乘二取二架构的五线制道岔驱动系统。

背景技术：

为实现对五线制道岔的正确驱动并采集五线制道岔的表示信息，需要搭建较为复杂的继电电路和监测电路来实现，这使得实际设计和施工中需要较多继电器及监测电路。这些继电器和监测电路成本较高，且会在机房占用较大空间。另外，某个继电器发生故障时，无法及时报警，不方便现场维护。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于二乘二取二架构的五线制道岔驱动系统，根据IPS发送的道岔驱动控制命令，驱动五线制道岔转动，同时等待五线制道岔驱动到位后，采集该道岔的表示信息；此外，PDDM5将报警信息发送给SDM，实现板卡运行的监测；该系统利用高性能电路板取代以往继电电路，降低施工和维护成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于二乘二取二架构的五线制道岔驱动系统，包括联锁下位机IPS、联锁维护台SDM、五线制道岔驱动模块PDDM5和全电子通信模块EIOCOM2，所述的五线制道岔驱动模块PDDM5、全电子通信模块EIOCOM2、联锁下位机IPS依次连接，所述的全电子通信模块EIOCOM2与联锁维护台SDM连接；

所述的五线制道岔驱动模块PDDM5通过联锁下位机IPS获取道岔驱动命令，控制五线制道岔中的允许继电器和方向继电器的吸起和落下，驱动道岔向规定方向转动，同时待道岔转动到位后采集道岔的表示信息。

所述的联锁下位机IPS、全电子通信模块EIOCOM2和五线制道岔驱动模块PDDM5均为二乘二取二的安全冗余系统。

所述的五线制道岔驱动模块PDDM5设有支持一组五线制道岔的驱动模块和表示信息采集模块，并带有对自身模块上的安全器件进行周期性检测的检测模块。

所述的五线制道岔驱动模块PDDM5还包括依次连接的FPGA和CPU，所述的驱动模块包括分别与FPGA连接的允许继电器、方向继电器、继电器驱动电源，所述的CPU与全电子通信模块EIOCOM2连接；

所述的FPGA周期性地对允许继电器、方向继电器、继电器驱动电源状态进行采样，并分别发给CPU，CPU通过继电器驱动电源状态和允许方向继电器状态来判断板卡状态，然后进行二乘二取二比较得到最终的板卡状态；所述的CPU通过全电子通信模块EIOCOM2将板卡状态发送给联锁维护台SDM。

所述的FPGA和CPU均采用双机热备冗余。

所述的五线制道岔驱动模块PDDM5还包括分别与允许继电器、方向继电器、继电器驱动电源和FPGA连接的隔离模块，当允许继电器、方向继电器或继电器驱动电源发生异常的时候，隔离模块断开继电器供电。

所述的五线制道岔驱动模块PDDM5还包括与隔离模块连接的熔丝模块，当所述的隔离模块故障或板卡出现影响安全性的异常情况时，熔丝模块将烧断板卡熔丝，将板卡导向安全态。

当从所述的联锁下位机IPS中收到无效的驱动命令时，所述的五线制道岔驱动模块PDDM5将不驱动道岔。

所述的五线制道岔驱动模块PDDM5会周期性地采集道岔表示状态，并通过全电子通信模块EIOCOM2将道岔表示信息发送给联锁下位机IPS以及联锁维护台SDM。

所述的联锁维护台SDM具有将收到监测信息保存以及故障报警功能。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)该系统基于二取二架构和BIT技术，保证了安全性；利用高性能CPU和FPGA及小型继电器，取代以往继电电路方式，降低了施工难度和项目成本；而二乘二的冗余设计并支持热插拔，可以大大提高系统可靠性和可维护性。

2)系统能够以更低成本，更简单的施工，以及更方便的维护，来取代以往的继电电路和监测电路；PDDM5能够根据IPS发送的命令，驱动五线制道岔转动并采集道岔表示信息。另外PDDM5通过SDM进行故障报警及监测信息保存。

附图说明

图1为本发明五线制道岔驱动系统结构示意图；

图2为本发明五线制道岔驱动模块PDDM5内部原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种基于二乘二取二架构的五线制道岔驱动系统，利用高性能电路板取代以往继电电路，降低施工和维护成本。该系统包括联锁下位机IPS，联锁维护台SDM，五线制道岔驱动模块PDDM5，全电子通信模块EIOCOM2。五线制道岔驱动模块PDDM5经过全电子通信模块EIOCOM2从联锁下位机IPS获取到道岔驱动命令。根据所收到的命令来驱动五线制道岔定操或者反操，并在道岔到位后采集道岔表示信息。同时将板卡维护信息发给联锁维护台SDM。该系统基于二取二架构和BIT技术，保证了安全性；利用高性能CPU和FPGA及小型继电器，取代以往继电电路方式，降低了施工难度和项目成本；而二乘二的冗余设计并支持热插拔，可以大大提高系统可靠性和可维护性。IPS，SDM和PDDM5为自主研发系统。

所述的五线制道岔驱动模块PDDM5支持一组道岔。2个互为冗余的五线制道岔驱动模块PDDM5同时并行工作，任何一个故障不影响另一个模块，同时板卡支持热插拔，提高可维护性。

所述的联锁下位机IPS，全电子通信模块EIOCOM2，五线制道岔驱动模块PDDM5均为双系热备系统，其中EIOCOM2和PDDM5支持热插拔。相对于以往继电电路，施工难度和设备占用空间都大大降低，从工程和硬件上节约了成本。

软件上IPS保持既有软件，SDM增加与全电子通信模块EIOCOM2的接口，而五线制道岔驱动模块PDDM5为全新自主开发。五线制道岔驱动模块PDDM5软件功能可分为5个子任务：模式管理任务、熔丝单元任务、隔离单元任务、驱动单元任务和表示采集任务。模式管理任务主要用于确定当前软件所处的模式；熔丝单元任务用于对熔丝模块进行周期性的检测，并在五线制道岔驱动模块PDDM5出现异常的情况下进行安全态处理；隔离单元任务的主要是进行隔离单元的检测，并在五线制道岔驱动模块PDDM5的电源模块和输出单元包括继电器控制模块状态异常的时候进行隔离态处理；驱动单元任务主要任务是获取道岔驱动命令，并驱动五线制转辙机。周期性检查电源模块、继电器控制模块的状态。将驱动电流信息和报警信息上传给SDM做监测用；表示采集任务主要采集道岔当前所处的位置信息，并将采集到的道岔表示信息发送给IPS。周期性检查道岔表示采集电路的状态。

如图2所示，所述的五线制道岔驱动模块PDDM5设有支持一组五线制道岔的驱动模块11和表示信息采集模块12，并带有对自身模块上的安全器件进行周期性检测的检测模块，所述的驱动模块11和表示信息采集模块12分别与五线制道岔2连接。

所述的五线制道岔驱动模块PDDM5还包括依次连接的FPGA和CPU，所述的驱动模块包括分别与FPGA连接的允许继电器、方向继电器、继电器驱动电源，所述的CPU与全电子通信模块EIOCOM2连接；

所述的FPGA周期性地对允许继电器、方向继电器、继电器驱动电源状态进行采样，并分别发给CPU，CPU通过继电器驱动电源状态和允许方向继电器状态来判断板卡状态，然后进行二乘二取二比较得到最终的板卡状态；所述的CPU通过全电子通信模块EIOCOM2将板卡状态发送给联锁维护台SDM。所述的FPGA和CPU均采用双机热备冗余。

所述的五线制道岔驱动模块PDDM5还包括分别与允许继电器、方向继电器、继电器驱动电源和FPGA连接的隔离模块13，当允许继电器、方向继电器或继电器驱动电源发生异常的时候，隔离模块13断开继电器供电。

所述的五线制道岔驱动模块PDDM5还包括与隔离模块连接的熔丝模块14，当所述的隔离模块故障或板卡出现影响安全性的异常情况时，熔丝模块14将烧断板卡熔丝，将板卡导向安全态。

五线制道岔驱动模块PDDM5支持五线制道岔的驱动以及当前表示信息的采集；CPU根据从IPS收到的五线制驱动命令，通过FPGA来控制继电器控制单元来驱动继电器的吸起和落下。表示采集模块定期采集道岔的表示信息并将该信息发送给CPU。FPGA会定期回读允许和方向继电器的状态，并传送给CPU，CPU会以此判断继电器控制模块状态。五线制道岔驱动模块PDDM5将驱动模块、驱动电流以及道岔表示信息等信息发给SDM。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。