一种高可靠性的地铁架控制动控制器电磁阀控制电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种高可靠性的地铁架控制动控制器电磁阀控制电路，它包括功能冗余的主CPU、辅CPU、双通道逻辑控制电路和阀驱动电路；主CPU和辅CPU之间通过串行外设接口实时通信；双通道逻辑控制电路包括数据选择器IC1、或门IC2、与门IC3和晶体管阵列IC4；阀驱动电路包括多个MOSFET管、二极管D1、二极管D2、HV阀和RV阀。本实用新型电路具有主辅CPU控制、控制双通道冗余、故障导向安全等特点，在地铁架控项目中实际使用效果良好，具有很高的可靠性，保证了列车制动力的正常施加，从而保证了列车可靠安全的运营。
【专利说明】
-种高可靠性的地铁架控制动控制器电磁阀控制电路
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种控制电路，尤其设及一种高可靠性的地铁架控制动控制器电 磁阀控制电路。属于轨道交通制动技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着国内轨道交通政策的开放，越来越多的城市修建了地铁和有轨电车。越来越 多的人们选择轨道方式出行，给生活带来了很大的便利。带来便利的同时，对轨道交通的安 全要求也日益突出。制动系统直接关系到列车安全运行，作为列车的核屯、技术之一，可靠的 安全的制动控制技术尤为关键。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型提供一种控制电路，W解决现有技术的缺陷，实现高可靠性的控制电 磁阀。
[0004] 为解决本实用新型的技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
[0005] -种高可靠性的地铁架控制动控制器电磁阀控制电路，它包括功能冗余的主CPU、 辅CPU、双通道逻辑控制电路和阀驱动电路；
[0006] 主CPU和辅CPU之间通过串行外设接口实时通信；
[0007] 双通道逻辑控制电路包括数据选择器IC1、或口 IC2、与口 IC3和晶体管阵列IC4,主 CPU、辅CPU的10 口分别与数据选择器IC1输入端连接，或口 IC2包括或口 IC2A、IC2B、IC2C，与 ΠIC3包括与口 IC3A、IC3B、IC3C，数据选择器IC1的1Y端与与口 IC3A连接，与口 IC3A的输入 端与或口 IC2A连接，与口 IC3A的输出端与晶体管阵列IC4的输入端连接，数据选择器IC1的 2Y端与与口 IC3C连接，与口 IC3C的输入端与或口 IC2C连接，与口 IC3C的输出端与晶体管阵 列IC4的输入端连接，晶体管阵列IC4的输入端INA与与口 IC3A输出端连接，晶体管阵列IC4 的输入端INB与与口 IC3B输出端连接，与口 IC3B输入端与或口 IC2B输出端连接；
[000引阀驱动电路包括多个M0S阳T管、二极管D1、二极管D2、HV阀和RV阀，晶体管阵列IC4 的输出端分别与M0SFET管QUM0SFET管Q2、M0S阳T管Q3的栅极连接，M0SFET管Q1、M0S阳T管 Q2、M0SFET管Q3串联连接，M0SFET管Q3的源极和漏极分别连接二极管D1、二极管D2,二极管 D1与HV阀连接，二极管D2与RV阀连接，M0SFET管Q3的漏极通过电容C3接地。
[0009] M0SFET管Q1的源极接24V电源，M0SFET管Q2的源极与M0SFET管Q1的漏极连接， M0S阳T管Q3的源极与M0S阳T管Q2的漏极连接。
[0010] M0SFET管QUM0SFET管Q2、M0SFET管Q3的栅极和源极之间设置电阻。
[0011] 本实用新型的有益效果:本电路可W实现列车的常用制动、紧急制动和滑行控制 功能。常用制动时，主CPU实时采集制动缸压力进行闭环控制，通过控制HV阀和RV阀的得失 电对制动缸进行充排气控制，最终建立目标制动压力;紧急制动时HV阀和RV阀失电，不再受 主辅CPU的控制，响应级别最高;主CPU检测到滑行时输出滑行信号（SKVR)同时控制HV阀和 RV阀排出制动缸压力，当检测到速度恢复粘着滑行解除时恢复当前制动力。
【附图说明】
[0012] 图1为本实用新型的电路图。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。W下实施例仅用于说明 本实用新型，不用来限制本实用新型的保护范围。
[0014] 如图1所示，本实用新型的一种高可靠性的地铁架控制动控制器电磁阀控制电路， 它包括功能冗余的主CPU、辅CPU、双通道逻辑控制电路和阀驱动电路，主CPU和辅CPU之间通 过串行外设接口实时通信；
[0015] 双通道逻辑控制电路包括数据选择器IC1、或口 IC2、与口 IC3和晶体管阵列IC4,主 CPU的两个10口（101、102)与数据选择器IC1输入端（1A、2A)连接，辅CPU的四个10口（101、 102、103、104)与数据选择器IC1输入端(显、：A、1B、2B)连接，数据选择器IC1的输入端 庞、?/Β分别与电阻R2和电阻R1连接，电阻R2和电阻R1再接电源，数据选择器IC1的输入 端3A、3B、4A、4B与电阻R3连接，电阻R3接电源，或口 IC2包括或口 IC2A、IC2B、IC2C，与口 IC3 包括与口 1〔34、1〔38、1〔3(：，数据选择器1(：1的￥0：端连接电容(：1一端并与电源连接，电容(：1 另一端接地，数据选择器IC1的3Y端、4Y端通过电阻R4接电源，数据选择器IC1的1Y端与与口 IC3A连接，与口 IC3A的输入端与或口 IC2A连接，与口 IC3A的输出端与晶体管阵列IC4的输入 端连接，数据选择器IC1的2Y端与与口 IC3C连接，与口 IC3C的输入端与或口 IC2C连接，与口 IC3C的输出端与晶体管阵列IC4的输入端连接，晶体管阵列IC4的输入端INA与与口 IC3A输 出端连接，晶体管阵列IC4的输入端INB与与口 IC3B输出端连接，与口 IC3B输入端与或口 IC2B输出端连接，晶体管阵列IC4的COM和GND端之间设置电容C2;
[0016] 阀驱动电路包括多个M0S阳T管、二极管D1、二极管D2、HV阀和RV阀，晶体管阵列IC4 的输出端0UTA通过电阻R6与M0SFET管Q1的栅极连接，晶体管阵列IC4的输出端0UTB通过电 阻R8与M0SFET管Q2的栅极连接，晶体管阵列IC4的输出端0UTC通过电阻R10与M0SFET管Q3的 栅极连接，M0SFET管Q1的源极接24V电源，M0SFET管Q2的源极与M0SFET管Q1的漏极连接， M0SFET管Q3的源极与M0SFET管Q2的漏极连接，M0SFET管Q1的栅极和源极之间设置电阻R5， M0SFET管Q2的栅极和源极之间设置电阻R7，M0SFET管Q3的栅极和源极之间设置电阻R9， M0SFET管Q3的源极和漏极分别连接二极管D1、二极管D2,二极管D1与HV阀连接，二极管D2与 RV阀连接，M0S阳T管Q3的漏极通过电容C3接地。
[0017] HV阀和RV阀为该电路的最终控制元件，HV阀和RV阀的不同得失电组合状态表示了 不同的制动状态。详细的状态表见表1:
[001 引
[0019] 表1
[0020] 由表1可知，当HV阀失电RV阀得电时，制动控制器处于边充气边排气状态，处于危 险不稳定状态。最终恶劣后果是导致制动距离延长，影响列车安全运营。
[0021] 本实用新型电路从源头上杜绝HV阀失电RV阀得电工况的发生，使制动控制器处于 安全状态。具体分析如下：
[0022] 如图1所示，通过91、92、93^个版)8阳巧空制固词和1?￥阀。91、92、93^个騰5。61'相当 于立个串联的开关。当Q1、Q2导通时HV阀得电，当Q3导通时RV阀得电，控制器处于排气状态。 当HV阀失电时，Q1、Q2有一个或者全部处于截止状态，此时在Q3的第Ξ引脚处不会得电，故 无论RV阀的控制信号是高电平或是低电平，RV阀都不会得电。
[0023] 本实用新型电路的任何元器件在任何故障模式下均不会出现HV阀失电RV阀得电 工况，故可W使列车可靠施加制动。
[0024] 本实用新型电路的Ξ大功能阐述如下：
[0025] 1、常用制动
[0026] 主CPU采集速度信号、车重信号和制动指令进行制动力的计算与分配，从而得到该 车的目标制动力，即目标制动缸压力（W下简称BC压力）。
[0027] 主CPU实时采集BC缸实际压力并与目标BC压力进行比较，实时控制HV阀和RV阀充 排气使实际BC缸压力达到目标压力。
[0028] BC压力建立过程采用实时闭环控制，控制精度高，响应较快满足系统要求。
[0029] 辅CPU实时监视HV阀和RV阀的工作状态，通过SPI 口与主CPU实时通信。当检测到阀 工作异常时，可W切换到辅CPU进行控制。
[0030] 2、紧急制动
[0031] 紧急制动安全级别与响应级别最高，完全通过硬件电路实现，与控制软件无关。
[0032] 紧急制动控制逻辑为失电有效，当检测到紧急制动时EB信号为低电平，控制HV阀 和RV阀均处于失电状态，制动缸处于充气状态。
[0033] 在非滑行状态时SKVR信号为低电平，SKVR信号和EB信号取或操作后仍为低电平。 取或后的信号与HV阀和RV阀的控制信号取与操作，最终HV阀和RV阀的控制信号为低电平， M0S阳T管QUM0S阳T管Q3处于截止状态，HV阀和RV阀失电，制动器进入紧急制动状态。
[0034] 在非滑行状态时，SKVR信号为低电平，SKVR信号和EB信号取或操作后仍为低电平。 取或后的信号与OPEN信号取与操作，最终OPEN控制信号为低电平，Q2处于截止状态，HV阀和 RV阀供电回路失电，HV阀和RV阀失电，制动器进入紧急制动状态。
[0035] 控制HV阀和RV阀失电的情况下，同时再控制HV阀和RV阀供电回路失电，最总确保 HV阀和RV阀处于失电状态，制动器进入紧急制动状态。
[0036] 3、滑行控制
[0037] 主CPU通过检测速度信号，实时判断是否处于滑行状态。
[003引当检测到某一轴滑行时，输出SKVR信号，同时控制HV阀和RV阀进行排气操作。当主 CPU检测到速度恢复粘着时，恢复当前所需制动力。
[0039] 当检测到滑行时辅CPU监视HV阀和RV阀动作状态，当持续排气时间超过5秒时，停 止滑行控制。
[0040] 辅CPU独立的监视防滑状态，可W中止滑行控制。
[0041] 滑行检测与滑行控制在制动工况、惰行工况和制动转牵引3秒内工况下进行。紧急 制动工况下也需要滑行控制。
[0042] 综上，本实用新型电路具有主辅CPU控制、控制双通道冗余、故障导向安全等特点， 在地铁架控项目中实际使用效果良好，具有很高的可靠性，保证了列车制动力的正常施加， 从而保证了列车可靠安全的运营。
【主权项】
1. 一种高可靠性的地铁架控制动控制器电磁阀控制电路，其特征在于：它包括功能冗 余的主CPU、辅CPU、双通道逻辑控制电路和阀驱动电路； 主CRJ和辅CRJ之间通过串行外设接口实时通信； 双通道逻辑控制电路包括数据选择器IC1、或门IC2、与门IC3和晶体管阵列IC4，主CPU、 辅CPU的IO 口分别与数据选择器ICl输入端连接，或门IC2包括或门IC2A、IC2B、IC2C，与门 IC3包括与门IC3A、IC3B、IC3C，数据选择器ICl的IY端与与门IC3A连接，与门IC3A的输入端 与或门IC2A连接，与门IC3A的输出端与晶体管阵列IC4的输入端连接，数据选择器ICl的2Y 端与与门IC3C连接，与门IC3C的输入端与或门IC2C连接，与门IC3C的输出端与晶体管阵列 IC4的输入端连接，晶体管阵列IC4的输入端I NA与与门IC3A输出端连接，晶体管阵列IC4的 输入端INB与与门IC3B输出端连接，与门IC3B输入端与或门IC2B输出端连接； 阀驱动电路包括多个MOSFET管、二极管D1、二极管D2、HV阀和RV阀，晶体管阵列IC4的输 出端分别与MOSFET管Q1、M0SFET管Q2、M0SFET管Q3的栅极连接，MOSFET管Q1、M0SFET管Q2、 MOSFET管Q3串联连接，MOSFET管Q3的源极和漏极分别连接二极管Dl、二极管D2,二极管Dl与 HV阀连接，二极管D2与RV阀连接，MOSFET管Q3的漏极通过电容C3接地。2. 根据权利要求1所述的一种高可靠性的地铁架控制动控制器电磁阀控制电路，其特 征在于= MOSFET管Ql的源极接24V电源，MOSFET管Q2的源极与MOSFET管Ql的漏极连接， MOSFET管Q3的源极与MOSFET管Q2的漏极连接。3. 根据权利要求2所述的一种高可靠性的地铁架控制动控制器电磁阀控制电路，其特 征在于= MOSFET管QUM0SFET管Q2、M0SFET管Q3的栅极和源极之间设置电阻。
【文档编号】G05B9/03GK205485356SQ201620167253
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月4日
【发明人】曾志勇, 徐小磊, 张凤磊, 付长印, 谢伟超
【申请人】江西华伍制动器股份有限公司