专利名称：一种铁路道口控制系统的制作方法
技术领域：
一种铁路道口控制系统技术领域[0001]本实用新型涉及一种控制系统，具体应用于对铁路道口栏木、音响和信号机的 控制。
背景技术：
[0002]目前，对铁路道口栏木、灯、音响的控制主要是继电控制和基于单片机的控 制。[0003]现有技术在实际应用中存在以下缺陷[0004]1.继电控制箱体积大1100mmX580mmX1600mm、故障点多、施工周期长、音响器、闪光器维修困难体积大、价格贵、进备件周期长、电机电路无时间保护特别是中途 停了后再操作无记忆电机已动作时间导致电机常常超时运转被烧。[0005]2.电路中的行程开关运行一段时间发生偏移导致控制异常。[0006]3.电机电路中的继电器容易被大电流烧坏。[0007]4.按钮无有效性判断功能，使得外界干扰信号可能造成误动作；操作人员的 不经意的误动造成按钮的瞬间动作，从而造成一些错误指令的下达，导致道口设备误动 作。[0008]5.基于单片机控制道口的控制系统主要是针对现场的情况利用单片机进行编程 然后厂家自己组成电路，对按钮控制有要求，当误按操作按钮时必须先按下停止按钮才 能再按下正确的操作按钮，不然容易烧电机。[0009]6.道口控制系统中按钮盒设于道口房，有的司机赶时间要硬闯道口，而道口员 只有在栏杆下阻拦车辆但当道口员回去准备按按钮时司机有蛮横进入栏木造成悲剧。[0010]7.故障查找需要具有熟悉电子电路的人判断，给设备使用、维护带来了极大不 便。发明内容[0011]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种铁路道口控制系统，它具有采用可 编程控制器直接对栏木升降、信号机显示及报警、报警发声器报警进行集中控制，从而 取消了闪光器，缩小了系统体积、实现了成本降低，故障点也随之减少，通过增加用于 记录电机运转时间的电机运转计时器，实现对电机的保护，防止电机超时运转被烧的特点O[0012]为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种铁路道口控制系统，包括栏木、 电机、报警发声器、道口信号机、可编程控制器和按钮盒，所述按钮盒与可编程控制器 的输入端连接，包括栏木升按钮、栏木降按钮和启动报警按钮，可编程控制器的输出端 分别与所述电机、报警发声器、道口信号机相连接，其特征在于，还包括电机运转计时 器，所述电机运转计时器与所述可编程控制器连接，所述电机运转计时器对电机允许的 运转时间进行规定，还对电机工作方向、已工作时间进行记录。[0013]对上述技术方案的改进为，还包括按钮命令切换定时器，所述按钮命令切换定 时器与所述可编程控制器连接，所述按钮命令切换定时器设定了对于同一电机突然切换 其控制按钮时，电机由执行前一按钮指令切换到执行后一按钮指令时必须停顿的时间。[0014]对上述技术方案进一步的改进为，所述按钮盒还包括停止报警按钮，所述停止 报警按钮单独设置在按钮盒中，或与所述报警按钮设计为同一个。[0015]对上述技术方案更进一步的改进为，还包括遥控信号发送器和遥控信号接收 器，所述遥控信号发送器设置有包括按钮盒发出的所有操作指令按钮，所述遥控信号接 收器的控制电路与所述按钮盒的各按钮控制电路并联接入可编程控制器的输入端。[0016]对上述技术方案的优化为，还包括按钮有效性计时器，所述按钮有效性计时器 与所述可编程控制器连接，所述按钮有效性计时器规定了按钮按下状态必须达到的时 间，只有达到该时间的按钮指令才被认为是有效指令，当按钮被按下时，可编程控制器 检测该按钮按下时间是否达到了按钮有效性计时器规定的时间，达到了就控制输出端连 接的终端设备执行按钮指令，否则不执行。[0017]对上述技术方案进一步的优化为，所述电机电路采用固态继电器。[0018]对上述技术方案更进一步的优化为，在继电器电路中采用电感式接近开关。[0019]本实用新型的优点在于[0020]1.采用可编程控制器直接对铁路道口栏木升降、报警发声器报警、信号机显示 及报警实行统一控制，取消了现有技术中的闪光器，使得系统整体体积缩小、故障点减 少。[0021]2.本系统利用电机运转计时器对电机允许的运转时间进行规定，对电机工作方 向、已工作时间进行记录，当用于控制电机的按钮被按下时，可编程控制器通过该电机 运转计时器检测发出的指令是否正确，比如当电机已转到了要求的位置，但按钮发出的 指令还是再让电机向该方向运行时，该按钮发出的指令即为错误指令，电机不会执行； 若发出指令正确电机开始转动并启动电机运转计时器对电机运转方向及工作时间进行记 录，如果用于判断控制拦木位置的行程开关或电感式接近开关动作正常，当电机运转到 指定地点行程开关或电感式接近开关传送回一个信号给可编程控制器，可编程控制器立 即发出指令使电机停转；在行程开关或电感式接近开关动作不正常坏了时，当电机转动 时间超过电机运转计时器规定的运转时间，电机不允许再运转。这样保证了电机不至于 在非正常情况下一直运行，造成电机工作时间过长电机过热、电流过大而使电机烧坏， 从而保护了电机的使用寿命、节约了成本，也减少了故障处理的时间和范围。[0022]3.增加按钮命令切换定时器，主要是为操作人员使用方便而设计的，当同一电 机接收了正转命令并正在运转的过程中，操作人员要再对该电机发出反转命令时，现有 技术中是必须要按下停止按钮，再按下反转命令的按钮，否则就会烧电机。本系统通过 增加按钮命令切换定时器能够使同一电机在接收了正转命令并正在运转时，又接收到反 转的命令，此时可编程控制器会控制电机停止操作，直到达到按钮命令切换定时器设定 时间后，再控制电机执行后按下按钮发出的指令，不必非要按下停止按钮再更正。从而 允许按钮误操作，解决了现有技术中误操作按钮容易烧电机的问题。[0023]4.通过增加停止报警按钮，对道口报警实现人工启动报警和人工停止报警，以 防止在未处理完紧急情况时，报警程序自动停止造成险情。停止报警按钮可以单独设置在按钮盒中，或与报警按钮设计为同一个。将报警与停止报警按钮设计为同一个能够节 约成本简化操作，进一步减少故障点，简化按钮盒及遥控器操作界面。[0024]5.通过增加遥控信号发送器和遥控信号接收器，一方面实现与按钮盒同样的功 能；另一方面能实现远程控制。使得道口员在阻拦道口附近行人、车辆的同时就能够通 过遥控信号发送器及时操控栏木、音响和信号机，避免了按钮设置于道口房，当行人、 司机赶时间要硬闯道口时，道口员只能在栏木下阻拦硬闯的行人、车辆，但当道口员回 到道口房准备按按钮时，司机、行人强行进入栏木造成危险的情况，并且降低了道口员 的工作强度，提高了工作效率，增加了道口安全性。[0025]6.通过按钮有效性计时器对按钮按下状态必须达到的时间进行规定，当按钮被 按下时，可编程控制器检测该按钮按下时间是否达到了按钮有效性计时器规定的时间， 达到了就控制输出端连接的终端设备执行按钮指令，否则不执行。一方面防止外界干扰 信号造成误动作；另一方面排除操作人员的不经意的误动造成按钮的瞬间动作，而造成 一些错误指令的下达，造成道口设备误动作。解决了现有技术中按钮无有效性判断的问 题。[0026]7.在电机电路和音响电路采用固态继电器，能够有效防止大电流烧坏继电器。[0027]8.通过在继电器电路中采用电感式接近开关，感应精度高、反应速度快、抗干 扰性好，环境适应性强、防油、防水、使用寿命长，能够避免现有技术中采用行程开 关，使得运行一段时间会发生偏移或撞坏，导致控制异常的情况，并且，其输入有相应 的LED灯显示，它能使维修人员很方便的判断故障点。[0028]9.本系统选用了很多带有指示灯的设备，如可编程控制器的输入、输出的指示 灯，固态继电器上的指示灯、电感式接近开关上的指示灯，使得故障点易于判断，解决 了现有技术中故障查找需要具有熟悉电子电路的人判断，给设备使用、维护带来了极大 不便的问题。[0029]本系统将栏木、音响、信号机集中管理，在降低成本、缩小体积的基础上还实 现了对电机电路的时间保护、按钮有效性判断、允许按钮误操作的功能，配置灵活、适 应性强、操作方便、免维护、性能稳定安全可靠、自动化程度高。
[0030]
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。[0031]图1为可编程控制器配线示意图。[0032]图2为按钮盒、遥控信号接收器与可编程控制器配线示意图。[0033]图3为道口信号机、报警发声器配线示意图。[0034]图4为本系统连接示意图。[0035]图5为本系统执行流程示意图。[0036]其中，Al-可编程控制器，A2-按钮盒，A3-遥控信号接收器，A4-道口信号 机，A5-报警发声器，A6-—号电机上升输出，A7-—号电机下降输出，A8-二号电机上 升输出，A9-二号电机下降输出，AlO-白灯输出，All-红灯1输出，A12-红灯2输出， A13-报警/停警输出，A14-—号电机上升按钮，A15-—号电机下降按钮，A16-—号电 机上行接近开关，A17-二号电机上行接近开关，A18-—号电机下行接近开关，A19-二号电机下行接近开关，A20-停止按钮，A21-报警/停警按钮，A22-二号电机上升按 钮，A23-二号电机下降按钮，A24-遥控信号发送器，A25-按钮有效性计时器，A26-按 钮命令切换定时器，A27-电机运转计时器，A^-电机。
具体实施方式
[0037]首先，在铁路道口的两侧各安装一个栏木，每侧栏木各与一个电机连接，即一 号栏木与一号电机连接，二号栏木与二号电机连接，将报警发声器A5和道口信号机A4 安装在铁路道口旁。[0038]接下来，参照图2所示的按钮盒、遥控接收器与可编程控制器配线示意图，将 设置有一号栏木上升、一号栏木下降、二号栏木上升、二号栏木下降、停止、报警及停 止报警按钮的按钮盒A2，以及遥控信号接收器A3的控制电路，连接到可编程控制器Al 的输入端。本实施例中应用了 S7-200的可编程控制器进行编程，S7-200结构紧凑、配 置灵活、采用的无机械触点的逻辑运算微电子技术，复杂的控制由PLC内部运算完成， 故寿命长、可靠性高、且能够控制各种设备以满足自动化控制需求。[0039]然后，按照图4所示的本系统连接示意图，将规定了按钮按下状态必须达到时 间的按钮有效性计时器A25、设定了对于同一电机突然切换其控制按钮时，电机由执行 前一按钮操作指令切换到后一按钮操作指令时必须停顿的时间的按钮命令切换定时器 A26,与可编程控制器Al连接。[0040]按钮有效性计时器A25规定了按钮按下状态必须达到的时间，只有达到该时间 的按钮指令才被认为是有效指令，当按钮被按下时，可编程控制器Al检测该按钮按下时 间是否达到了按钮有效性计时器A25规定的时间，达到了才控制与其输出端连接的道口 信号机A4、电机A^、报警发声器A5执行相应操作，否则不执行。[0041]按钮命令切换定时器A^设定了按钮之间切换必须停顿的时间，该时间的设定 范围优选的为0.5 1.5秒，更加优选的为1秒。增加按钮命令切换定时器A^能够使同一 电机在接收了正转命令并正在运转时，又接收到反转的命令，此时可编程控制器Al将控 制电机停止操作，停止操作的时间到达按钮命令切换定时器A^设定的时间后，再控制 电机A^执行后按下按钮发出的指令，不必非要按下停止按钮再更正，从而避免在误操 作发生时，由于慌乱紧急切换按钮，电机A^正反转突然转换被烧的情况。[0042]为了更加有效的保护电机A^，本系统还设置了电机运转计时器A27，将电机 运转计时器A27连接可编程控制器Al，当可编程控制器Al获取按钮对电机A^的操作 指令时，首先检测电机运转计时器A27，比较按钮发出的电机操作指令与该电机在该指 令方向上已经工作的时间是否到达了电机运转计时器A27规定的工作时间，如果还未达 到，就执行按钮相应操作，如果已经达到，则不执行。该电机运转计时器A27在栏木竖 直、横向位置的行程开关或接近开关出现故障时，能够有效保证电机A^工作不超时被；BsJyCi。[0043]另夕卜，应用无金属触点大功率大电流SSR固态继电器代替原电机电路中的安全 型继电器。固态继电器(SSR)是一种全电子电路组合的元件，它依靠靠半导体器件和 电子元件的电、磁和光特性来完成其隔离和继电切换功能。固态继电器与传统的电磁继 电器(EMR)相比，是一种没有机械、不含运动零部件的继电器，但具有与电磁继电器本质上相同功能。这样有效地防止了大电流烧坏继电器的情况。[0044]用HL-M12-N4TC电感式接近开关代替原道口控制电路中的行程开关。原道口 控制电路中的行程开关运行一段时间发生偏移导致控制异常的问题，而HL-M12-N4TC 电感式接近开关是一种靠感受外部物体对其内部震荡器之影响而达到输出转换的传感 器。它是非接触式感应，不像行程开关那样每次的撞击接触回送开关信号，电感式接近 开关检测距离(SN)为4mm不需要撞击接触只要有4mm的距离就能准确回送信号。这 样大大减少了原行程开关运行一段时间发生偏移或撞坏导致控制异常的情况。而且感应 精度高，反应速度快，抗干扰性能好，环境适应能力强，防油，防水，使用寿命长。但 在原道口控制的继电器电路采用电感式接近开关有很大的困难，只有采用了可编程控制 器后，才使得用电感式接近开关代替原电路中的行程开关成为了可能。而且应用电感式 接近开关稳定可靠，它使处理故障简单明了，因为其输入有相应的LED灯显示，它能使 维修人员很方便的判断故障点。[0045]对于报警发声器A5，优选的采用美国ISD公司的2500系列芯片中的ISD2560单 片机加扬声器。语音电路，具有抗断电，音质好，使用方便等优点。它的最大特点在于片 内E2PROM容量为480K(1400系列为U8K),所以录放时间长，有10个地址输入端(1400 系列仅为8个)，寻址能力可达IOM位，最多能分600段，设有OVF(溢出)端，便于多 个器件级联。在语音信号输出后通过LM358放大器将信号放大输出。[0046]对于道口信号机Α4，由于其显示状态直接由可编程控制器Al控制，当没有报 警时信号机显示月白色稳定灯光，准许道路车辆、行人通过道口；当有报警时信号机月 白色灯光自动熄灭，且两个红色灯交替闪光表示禁止道路车辆、行人越过道口信号机； 当报警条件解除后，红色灯光自动熄灭，且点亮月白色稳定灯光；道口信号机灭灯，表 示道口信号停止使用，取消了现有技术中的闪光器，从而缩小了整个系统所占空间，故 障点也随之减少。[0047]图3给出了本系统道口信号机、报警发声器的配线示意图，参照该图与图1所示 的可编程控制器配线示意图，将本系统连接好后，即完成了本实用新型的组建。[0048]图5给出了本实用新型在控制铁路道口时的执行流程示意图。[0049]当道口员接到列车要通过铁路道口的信息，并确定列车即将到达道口时，可以 通过按钮盒Α2或遥控信号发送器A3按下按钮，可编程控制器的主程序被启动，此时， 扫描读取栏木传感器信息，以确定栏木状态，对1号栏木电机控制子程序和2号栏木电机 控制子程序进行初始化，可编程控制器Al对按钮发出的指令信号通过按钮有效性计时器 Α25进行有效性判断，消除误指令按钮，确定正确指令后，解读命令码，并控制其输出 端连接的道口信号机Α4、电机Α^、报警发声器Α5执行相应操作。当操作员误操作， 紧急切换同一电机的控制按钮时，可编程控制器Al通过按钮命令切换定时器A^对电 机A^进行保护，允许在误按情况下不按下停止按钮，直接切换到正确按钮，简化了操 作程序，并进一步保护了终端设备。当按钮对电机A^发出执行信号时，可编程控制器 Al通过电机运转计时器Α27对电机在该运转方向的已工作时间进行记录，比较该工作方 向的已工作时间是否超出了规定的工作时间，防止电机A^超时工作。[0050]基于西门子S7-200可编程控制器自主编程对铁路道口栏木、灯、音响的控制， 取代了原来的继电器电路，利用西门子PLC硬件设备，通用性强易购买不受厂家限制、价格便宜40倍左右，该设备稳定，现场使用的S7系列产品除去人为原因至少用十几年， 而施工厂家提供的单片机组成的硬件电路一般3、5年左右就要更换，这与节能降耗格格 不入，特别是目前经济危机的背景下更是不能容忍。[0051] 最后所应说明的是，以上具体实施方式
仅用以说明本实用新型的技术方案而非 限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当 理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术 方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种铁路道口控制系统，包括栏木、电机、报警发声器、道口信号机、可编程控 制器和按钮盒，所述按钮盒与可编程控制器的输入端连接，包括栏木升按钮、栏木降按 钮和启动报警按钮，可编程控制器的输出端分别与所述电机、报警发声器、道口信号机 相连接，其特征在于，还包括电机运转计时器，所述电机运转计时器与所述可编程控制 器连接，所述电机运转计时器对电机允许的运转时间进行规定，还对电机工作方向、已 工作时间进行记录。
2.如权利要求1所述的一种铁路道口控制系统，其特征在于，还包括按钮命令切换定 时器，所述按钮命令切换定时器与所述可编程控制器连接，所述按钮命令切换定时器设 定了对于同一电机突然切换其控制按钮时，电机由执行前一按钮指令切换到执行后一按 钮指令时必须停顿的时间。
3.如权利要求1或2所述的一种铁路道口控制系统，其特征在于，所述按钮盒还包括 停止报警按钮，所述停止报警按钮单独设置在按钮盒中，或与所述报警按钮设计为同一 个。
4.如权利要求1或2所述的一种铁路道口控制系统，其特征在于，还包括遥控信号发 送器和遥控信号接收器，所述遥控信号发送器设置有包括按钮盒发出的所有操作指令按 钮，所述遥控信号接收器的控制电路与所述按钮盒的各按钮控制电路并联接入可编程控 制器的输入端。
5.如权利要求3所述的一种铁路道口控制系统，其特征在于，还包括遥控信号发送器 和遥控信号接收器，所述遥控信号发送器设置有包括按钮盒发出的所有操作指令按钮， 所述遥控信号接收器的控制电路与所述按钮盒的各按钮控制电路并联接入可编程控制器 的输入端。
6.如权利要求1或2所述的一种铁路道口控制系统，其特征在于，还包括按钮有效性 计时器，所述按钮有效性计时器与所述可编程控制器连接。
7.如权利要求3所述的一种铁路道口控制系统，其特征在于，还包括按钮有效性计时 器，所述按钮有效性计时器与所述可编程控制器连接。
8.如权利要求4所述的一种铁路道口控制系统，其特征在于，还包括按钮有效性计时 器，所述按钮有效性计时器与所述可编程控制器连接。
9.如权利要求5所述的一种铁路道口控制系统，其特征在于，还包括按钮有效性计时 器，所述按钮有效性计时器与所述可编程控制器连接。
10.如权利要求1或2所述的一种铁路道口控制系统，其特征在于，所述电机电路采 用固态继电器。
专利摘要本实用新型涉及一种控制系统，具体应用于对铁路道口栏木、报警发声器和信号机的控制，公开了一种铁路道口控制系统，包括栏木、电机、报警发声器、道口信号机、可编程控制器和按钮盒，按钮盒与可编程控制器的输入端连接，可编程控制器的输出端分别与电机、报警发声器、道口信号机相连接，其特征在于，还包括电机运转计时器，电机运转计时器与可编程控制器连接，电机运转计时器对电机允许的运转时间进行规定，还对电机工作方向、已工作时间进行记录。本系统将栏木、报警发声器和信号机集中管理，在降低成本、缩小体积的基础上实现了对电机电路的时间保护、按钮有效性判断、允许按钮误操作的功能，配置灵活、适应性强、操作方便、性能稳定安全可靠。
文档编号B61L29/16GK201800738SQ20102013408
公开日2011年4月20日 申请日期2010年3月18日 优先权日2010年3月18日
发明者周秀芝, 李进才, 牛德雄, 王平, 王明进, 蒋秋林, 陈先祥 申请人:武汉钢铁(集团)公司