一种地铁信号系统车载设备开关量输出通道在线自检系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种地铁信号系统车载设备开关量输出通道在线自检系统，包括：输出通道、反馈隔离电源和反馈隔离采集单元，输出通道包括控制单元、驱动单元和输出触点，控制单元分别与驱动单元和反馈隔离采集单元连接，驱动单元与输出触点连接，反馈隔离电源和反馈隔离采集单元分别连接到输出触点；其中，当输出触点连通时，反馈隔离采集单元与反馈隔离电源形成通路，反馈隔离采集单元采集到所述反馈隔离电源的电流信号，转换形成反馈信号后发送到所述控制单元以检测通道是否正常。本发明的自检系统可以真实、准确对开关量输出通道进行自检，自检电路失效不会导致输出通道失效且不影响输出通道外部负载。
【专利说明】一种地铁信号系统车载设备开关量输出通道在线自检系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及列车控制【技术领域】，尤其是涉及一种地铁信号系统车载设备开关量输出通道在线自检系统。
【背景技术】
[0002]地铁信号系统车载设备的安全性和可靠性要求很高，车载设备输出单元承担整个系统控制输出功能，如果发生失效轻则影响列车运行重则车毁人亡，所以车载控制系统运行时需要时刻检查输出通道是否正常。常见的输出通道检查方法有三种。图1-3示出了本发明的三种输出通道检测方案的结构示意图。参照图1-3，第一种是采用同驱动反馈的方式，典型电路如多触点继电器。车载设备利用继电器某一触点作为开关量输出，另一触点作为反馈信号进行检测。当继电器线圈动作时两个触点一起动作实现同驱动反馈功能。第二种是在输出通道环路上添加反馈电路进行检测，反馈电路成为输出环路的一部分。第三种采用输出通道和反馈通道最大限度分离，两者仅共用输出触点。
[0003]同驱动反馈检测方法，以上文提到的多触点继电器为例，反馈电路和输出通道环路使用相同的继电器线圈驱动，使用不同的触点实现不同的功能，可能存在输出信号和反馈信号不一致的情况。因为输出信号和反馈信号电路大部分相同且共用但最终使用的触点不同，任何一个触点失效都会出现输出和反馈不一致。输出通道自检仅利用的是反馈信号，无法直接知道输出信号的状态，因此出现自检失败的情况。
[0004]采用输出通道环路上添加反馈电路进行检测的方法可以避免同驱动反馈检测方法的缺陷。直接将反馈采集电路穿入输出通道环路成为输出通道的一部分可以直接获取输出通道状态不会出现反馈信号和输出信号不一致的情况。但是反馈电路和输出通道合二为一会增大输出通道失效率，当反馈电路失效时输出通道也会失效，导致输出通道可用性降低。
[0005]采用第三种检测方式，能够避免以上两种方式的缺陷，但是电路复杂，因为共用输出触点，输出信号和反馈信号同时产生，需要对输出通道进行自检时不可避免会对通道外部负载产生影响。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种地铁信号系统车载设备开关量输出通道在线自检系统，可以真实、准确对开关量输出通道进行自检，自检电路失效不会导致输出通道失效且不影响输出通道外部负载。
[0007]根据上述目的，本发明提供了一种地铁信号系统车载设备开关量输出通道在线自检系统，其特征在于，所述系统包括:输出通道、反馈隔离电源和反馈隔离采集单元，所述输出通道包括控制单元、驱动单元和输出触点，所述控制单元分别与所述驱动单元和所述反馈隔离采集单元连接，所述驱动单元与所述输出触点连接，所述反馈隔离电源和所述反馈隔离采集单元分别连接到所述输出触点；
[0008]其中，当所述输出触点连通时，所述反馈隔离采集单元与所述反馈隔离电源形成通路，所述反馈隔离采集单元采集到所述反馈隔离电源的电流信号，转换形成反馈信号后发送到所述控制单元以检测通道是否正常。
[0009]优选地,所述驱动单元包括:
[0010]第一转换电路、第一电阻和光伏驱动电路，所述第一转换电路包括第一发光二极管和第一继电器，所述光伏驱动电路包括第二发光二极管和光伏电池；所述光伏电池与所述输出触点连接，所述第二发光二极管的正极与所述第一电阻的一端连接，所述第二发光二极管的负极接地，所述第一电阻的另一端与所述第一继电器的一端连接，所述第一继电器的另一端连接到第一直流电源，所述第一发光二极管的正极与所述控制单元连接，所述第一发光二极管的负极接地；
[0011]其中，所述第一发光二极管将接收的信号以光信号的形式传输给第一继电器，所述第一继电器将信号通过第一电阻后传输给所述第二发光二极管，所述光伏电池接收到所述第二发光二极管的光信号后产生电流使得所述输出触点连通。
[0012]优选地，所述反馈隔离采集单元包括第二转换电路、第二电阻、第三电阻以及第四发光二极管，所述第二转换电路包括第三发光二极管和第二继电器；
[0013]所述第二电阻的一端与所述输出触点的一端连接，另一端与所述第三发光二极管的正极连接，所述第三发光二极管的负极与所述第四发光二极管的正极连接，所述第四发光二极管的负极接地；所述第二继电器的一端连接到第二直流电源，所述第二继电器的另一端连接到所述控制单元，所述第三电阻的一端连接到所述继电器与所述控制单元的连接线上，所述第三电阻的另一端接地；
[0014]其中，当所述输出触点连通时，所述第三发光二极管接收到所述反馈隔离电源的电流信号，以光信号的形式传输给所述第二继电器，并通过所述第二继电器将信号发送到所述控制单元。
[0015]优选地，所述控制单元接收所述反馈隔离采集单元采集并转换的信号，并根据接收的信号判断所述输出通道是否连通，并且所述控制单元产生控制命令到所述驱动单元，并通过所述驱动单元驱动所述输出触点的开闭。
[0016]其中，从所述控制单元给所述驱动单元发出控制命令到所述输出触点完成闭合或者打开的时间小于外部负载收到所述输出通道的输出信号后动作的时间。
[0017]本发明提供一种地铁信号系统车载设备开关量输出通道在线自检系统，通过使用相对高速的控制电路、驱动电路、反馈采集电路和动作时间短的输出触点，能够发送、识别足够短的脉冲输出信号，准确识别地铁信号系统车载设备开关量输出通道状态，可以真实、准确对开关量输出通道进行自检，并且自检电路自身状态不影响输出通道，检测过程不影响通道外部负载。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中:
[0019]图1示出了本发明的现有的第一种输出通道检测方案的结构示意图；
[0020]图2示出了本发明的现有的第二种输出通道检测方案的结构示意图；
[0021]图3示出了本发明的现有的第三种输出通道检测方案的结构示意图；
[0022]图4示出了本发明的地铁信号系统车载设备开关量输出通道在线自检系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
[0024]图4示出了本发明的地铁信号系统车载设备开关量输出通道在线自检系统的结构示意图。
[0025]参照图1，本发明的地铁信号系统车载设备开关量输出通道在线自检系统包括:输出通道、反馈隔离电源40和反馈隔离采集单元50。
[0026]输出通道包括控制单元10、驱动单元20和输出触点30。驱动单元20与输出触点30连接，控制单元10分别与驱动单元20和反馈隔离采集单元50连接，反馈隔离电源40和反馈隔离采集单元50分别连接到输出触点30 ；
[0027]驱动单元20包括:第一转换电路U4、第一电阻Rl和光伏驱动电路U3，第一转换电路U4包括第一发光二极管Dl和第一继电器SSRl ;光伏驱动电路U3包括第二发光二极管D2和光伏电池PV ;光伏电池PV与输出触点30连接，第二发光二极管D2的正极与第一电阻Rl的一端连接,负极接地,第一电阻Rl的另一端与第一继电器SSRl的一端连接,第一继电器SSRl的另一端连接到第一直流电源，第一发光二极管Dl的正极与控制单元10连接，负极接地；
[0028]其中，第一发光二极管Dl将接收的信号以光信号的形式传输给第一继电器SSR1，第一继电器SSRl通过第一电阻Rl将信号传输给第二发光二极管D2，所述光伏电池PV接收到第二发光二极管D2的光信号后产生电流使得输出触点30连通。
[0029]另外，反馈隔离采集单元50包括第二转换电路U5、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四发光二极管D4，第二转换电路U5包括第三发光二极管D3和第二继电器SSR2 ；
[0030]第二电阻R2的一端与输出触点30连接，另一端与第三发光二极管D3的正极连接，第三发光二极管D3的负极与第四发光二极管D4的正极连接，第四发光二极管D4的负极接地；第二继电器SSR2的一端连接到第二直流电源，第二继电器SSR2的另一端连接到控制单元10，第三电阻R3的一端连接到第二继电器SSR2与控制单元10的连接线上，另一端接地；
[0031]其中，当输出触点30连通时，第三发光二极管D3接收到反馈隔离电源40的电流信号，以光信号的形式传输给第二继电器，并通过第二继电器将信号发送到控制单元10。
[0032]本实施例的输出通道灵敏度要求高，从控制单元10给驱动单元20发出控制命令到输出触点30完成闭合或者打开的时间要远小于外部负载收到输出信号后动作的时间。因此控制单元10、驱动单元20和输出触点30需要选用高速高灵敏度元器件的高速电路，从而可以在相对短的时间内实现通道的自检过程。
[0033]控制单元10用于接收反馈隔离采集单元50的反馈信号，并根据接收的反馈信号判断输出通道是否连通，并且控制单元10还产生控制指令到驱动单元20，并通过驱动单元20驱动所述输出触点的开闭。
[0034]本实施例的控制单元10包括CPU U1，同时，为了电压的稳定性，控制单元还包括缓冲器U2。CPU U1连接到缓冲器U2，缓冲器U2连接到驱动单元20。
[0035]本实施例的自检系统需要一个独立的隔离直流电源来供电，因此，反馈隔离电源40必须是隔离电源，负载效应越小越好。同时该反馈隔离电源40必须只用于输出通道自检而不能再连入其它电路。并且反馈隔离电源40地必须独立，不能与其它电源地混用。如果有多个输出通道需要自检，则每个输出通道配备独立的反馈隔离电源。
[0036]利用反馈隔离电源40和输出通道可以产生通道信号，这些通道信号进入反馈隔离采集单元50转换成反馈信号输出给控制单元10。反馈隔离采集单元50捕捉输出通道输出的信号并进行隔离转换后发送到控制单元10以检测通道是否正常。
[0037]使用本发明的系统进行在线自检的过程包括；
[0038]当输出触点处于闭合状态时，反馈隔离采集单元50与所述反馈隔离电源40形成通路，反馈隔离采集单元50接收到电源的电流信号后，转换形成反馈信号发送给控制单元10，控制单元10接收到反馈信号后，根据当前对驱动单元20的指令来判断输出通道是否正堂巾ο
[0039]在本实施例中，为了降低直至消除输出通道自检带给输出负载的影响，必须严格控制输出触点动作至恢复原状态的时间。利用高速控制电路、高速驱动电路和响应时间短的输出触点组成输出通道输出短脉冲信号，该信号可以被高速反馈采集电路捕捉并隔离后送入高速控制电路用以检查通道是否正常。该短脉冲信号必须足够短从而不会引起外部输出负载响应。
[0040]本发明提供一种地铁信号系统车载设备开关量输出通道在线自检系统，通过使用相对高速的控制电路、驱动电路、反馈采集电路和动作时间短的输出触点，能够发送、识别足够短的脉冲输出信号，准确识别地铁信号系统车载设备开关量输出通道状态，可以真实、准确对开关量输出通道进行自检，并且自检电路自身状态不影响输出通道，检测过程不影响通道外部负载。
[0041]虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
【权利要求】
1.一种地铁信号系统车载设备开关量输出通道在线自检系统，其特征在于，所述系统包括:输出通道、反馈隔离电源和反馈隔离采集单元，所述输出通道包括控制单元、驱动单元和输出触点，所述控制单元分别与所述驱动单元和所述反馈隔离采集单元连接，所述驱动单元与所述输出触点连接，所述反馈隔离电源和所述反馈隔离采集单元分别连接到所述输出触点； 其中，当所述输出触点连通时，所述反馈隔离采集单元与所述反馈隔离电源形成通路，所述反馈隔离采集单元采集到所述反馈隔离电源的电流信号，转换形成反馈信号后发送到所述控制单元以检测通道是否正常。
2.根据权利要求1所述的地铁信号系统车载设备开关量输出通道在线自检系统，其特征在于，所述驱动单元包括: 第一转换电路、第一电阻和光伏驱动电路，所述第一转换电路包括第一发光二极管和第一继电器，所述光伏驱动电路包括第二发光二极管和光伏电池；所述光伏电池与所述输出触点连接，所述第二发光二极管的正极与所述第一电阻的一端连接，所述第二发光二极管的负极接地，所述第一电阻的另一端与所述第一继电器的一端连接，所述第一继电器的另一端连接到第一直流电源，所述第一发光二极管的正极与所述控制单元连接，所述第一发光二极管的负极接地； 其中，所述第一发光二极管将接收的信号以光信号的形式传输给第一继电器，所述第一继电器将信号通过第一电阻后传输给所述第二发光二极管，所述光伏电池接收到所述第二发光二极管的光信号后产生电流使得所述输出触点连通。
3.根据权利要求1所述的一种地铁信号系统车载设备开关量输出通道在线自检系统，其特征在于，所述反馈隔离采集单元包括第二转换电路、第二电阻、第三电阻以及第四发光二极管，所述第二转换电路包括第三发光二极管和第二继电器； 所述第二电阻的一端与所述输出触点的一端连接，另一端与所述第三发光二极管的正极连接，所述第三发光二极管的负极与所述第四发光二极管的正极连接，所述第四发光二极管的负极接地；所述第二继电器的一端连接到第二直流电源，所述第二继电器的另一端连接到所述控制单元，所述第三电阻的一端连接到所述继电器与所述控制单元的连接线上，所述第三电阻的另一端接地； 其中，当所述输出触点连通时，所述第三发光二极管接收到所述反馈隔离电源的电流信号，以光信号的形式传输给所述第二继电器，并通过所述第二继电器将信号发送到所述控制单元。
4.根据权利要求1所述的一种地铁信号系统车载设备开关量输出通道在线自检系统，其特征在于，所述控制单元接收所述反馈隔离采集单元采集并转换的信号，并根据接收的信号判断所述输出通道是否连通，并且所述控制单元产生控制命令到所述驱动单元，并通过所述驱动单元驱动所述输出触点的开闭。
5.根据权利要求1所述的一种地铁信号系统车载设备开关量输出通道在线自检系统，其特征在于，从所述控制单元给所述驱动单元发出控制命令到所述输出触点完成闭合或者打开的时间小于外部负载收到所述输出通道的输出信号后动作的时间。
【文档编号】G01R31/00GK104375034SQ201410643810
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月7日 优先权日:2014年11月7日
【发明者】石赟, 李超 申请人:北京交控科技有限公司