专利名称：一种计算机联锁系统及其工作方法
技术领域：
本发明涉及车站用计算机联锁系统及其工作方法，尤其涉及计算机联锁系统中用 于控制转辙机带动道岔进行定操和反操定位的道岔执行单元的改进。
背景技术：
目前的计算机联锁系统一般包括联锁机和通信网关，以及由联锁机控制的道岔执 行单元、信号执行单元、轨道执行单元和零散执行单元，其中，所述道岔执行单元负责控制 转辙机带动道岔进行定操和反操定位；所述信号执行单元用于控制调车信号机、进出站信 号机显示，即控制各类信号灯的显示；所述轨道执行单元是最底层的轨道状态采集单元，主 要用于从轨道电路受电端采集轨道电路的状态信息和轨面上的电压值；所述零散执行单元 负责其余部分，如64D半自动电路、照查电路和场间联系电路的控制。联锁机与通信网关之 间通过总线连接，所述通信网关与各执行单元之间也通过总线连接。目前，各执行单元的故障导向安全均是通过继电器实现的，以道岔执行单元为例， 现有的道岔执行单元均是针对四线制交、直流电动转辙机进行设计的，即该电动转辙机具 有XI、X2、X3和X4线，其中，Xl线和X4线用于实现定操控制，X2线和X4线用于实现反操 控制，Xl和X3线用于进行定位表示，而X2和X3线用于进行反位表示。当定操动作到位后， 所述转辙机会自动切换进入定位表示状态，并且转辙机内部在进行定位表示时会自动切断 反位表示回路，同时，转辙机内部的表示二极管也将切换为反接于Xl线与X3线之间的状 态；当反操动作到位后，所述转辙机会自动切换进入反位表示状态，并且转辙机内部在进行 反位表示时会自动切断定位表示回路，同时，转辙机内部的表示二极管也将切换为正接于 X2线与X3线之间的状态。车站联锁设备对道岔执行单元的要求是在定操运动与反操运动不能同时进行，并 且在定操或者反操控制电路动作时禁止定位或者反位表示。由于继电器具有常开和常闭开 关，能够实现电路的互锁，因此，现有的道岔执行单元均是通过继电器实现上述控制，控制 电路如图Ia至Id所示，图Ia为反操控制电路，两个控制器通过继电器J4的常开开关，以 及继电器J3的常开开关进行反操控制；图Ib为定操控制电路，两个控制器通过继电器J2 的常开开关，以及继电器Jl的常开开关进行定操控制；图Ic和Id分别为定操和反操闭锁 电路，即将继电器J3和J4的常闭开关分别串接在控制器为继电器Jl和J2的线圈供电的 线路上，而将继电器Jl和J2的常闭开关分别串接在控制器为继电器J3和J4的线圈供电 的线路上，这样便实现了定操与反操动作之间的互锁。利用同样的原理也可以实现动作电 路与表示电路的互锁。专利号为ZL 200920209810. 2，
公开日为2010年06月23的中国实用新型专利公 开了一种联锁道岔执行单元电路，该执行单元电路通过防护继电器FHJ和第一至第四电子 开关实现定操和反操控制，该电路结构与图Ia至Id说明的电路结构类似，只有第一至第四 电子开关也均为继电器开关才能在软件和硬件上均实现互锁控制，如果第一至第四电子开 关为其它类型开关，则需要两个控制器MCUl和MCU2进行软件上的故障判断，如果该执行单元只通过软件判断故障，并根据判断结构执行故障到安全的导向，一方面的缺陷是故障 导向安全失效的几率增大，因为，在MCUl和/或MCU2出现故障时，就无法进行故障导向安 全；另一方面是通过软件执行故障判断的延时时间相对硬件处理要长，不能及时进行安全 导向，而车站联锁系统的对于故障导向安全的要求极高，否则将难以保证人身安全和财产安全。又如信号执行单元，在实际应用中，如果信号灯出现乱显示的现象，则信号执行单 元需要进行故障导向安全，其中，乱显示现象也即包括在信号执行单元中出现了“敌对信 号”，例如，对于调车信号来讲，在点蓝灯信号的时候出现了白灯信号，或者两个色灯同时点 亮属于出现了“敌对信号”；又如，对于出站信号，在点红灯信号时出现白灯或者绿灯信号， 在绿灯信号时出现白灯信号，在白灯信号时出现绿灯信号，这均属于“敌对信号”。为了避 免出现各种“敌对信号”，目前的信号执行单元大部分采用继电器实现互锁控制，即通过将 各继电器的常开和常闭开关连接在彼此敌对的信号灯控制单元中的方式避免出现“敌对信 号”。由此可知，上述控制方式将使用大量的继电器，这不仅使系统结构庞大复杂，而且也直 接提升的设计成本。鉴于此，目前也出现了一些通过电子开关代替继电器进行信号灯控制的信号执行 单元，如专利号为ZL 200820128996. 4，
公开日为2009年12月2日的中国实用新型专利公 开了 一种车站信号灯控制装置，该控制装置包括CPU处理单元A和B、开关控制单元、故障安 全单元和各种检测单元，检测单元与CPU处理单元A和B通讯连接，CPU处理单元A和B通 过开关控制单元控制连接在禁止单路和允许电路中的处于常开状态的各开关，CPU处理单 元A和B通过故障安全单元控制连接在允许电路中的处于常闭状态的开关。该控制装置在 正常状态下由CPU处理单元A和B共同控制该处于常开状态的各开关，在出现异常情况下 由CPU处理单元A和B共同控制该处于常闭状态的开关。该种控制装置虽然说明通过电子 电路取代由安全继电器构成的铁路信号灯控制单元，但是，该种控制电路在应用过程中存 在比较严重的问题，主要为上述故障安全单元由动态电路组成，其作用在于将CPU处理单 元A和B输出的脉冲转化为用于控制处于常闭状态的开关的稳定电压，由此可知，实现故障 导向安全的仅为CPU处理单元A和B，这样，该种结构就与上述说明的联锁道岔执行单元电 路存在相同的缺陷。虽然，通过继电器能够得到较高的安全系数，但是继电器的大量使用一方面会导 致系统的结构复杂和系统的体积较大，另一方面是极大地增加了设计成本，因为，车站计算 机联锁系统中使用的继电器单价均在上千元，因此，如何能够在使用尽量少的继电器的基 础上又能够确保故障导向安全的高可靠性也就成为研发计算机联锁系统的重要任务。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种成本低、且具有高可靠性的计算机联锁系统。一种计算机联锁系统，包括联锁机、通信网关，以及道岔、信号和轨道执行单元；所 述道岔执行单元包括第一和第二动作控制器，以及由二者共同控制的定操和反操控制电 路，所述联锁机通过两条彼此独立的联锁机总线与通信网关通信连接，所述通信网关通过 两条彼此独立的执行总线分别与道岔执行单元的第一和第二动作控制器通信连接；所述道 岔执行单元还包括安全继电器和选路开关；
所述第一动作控制器控制分别位于定操和反操控制电路上的一组开关管，所述第 二动作控制器控制分别位于定操和反操控制电路上的另一组开关管；所述安全继电器的常开开关设置在定操和反操控制电路的供电电路中；所述安全 继电器的常闭开关设置在道岔执行单元的定位和反位表示电路的供电电路中，以在动作期 间断开定位和反位表示电路的供电电路，并在表示期间断开定操和反操控制电路的供电电 路；所述第一和第二动作控制器与道岔执行单元的信号采集单元通讯连接；所述选路开关接收第一动作控制器输出的第一系统状态信息，接收第二动作控制 器输出的第二系统状态信息，以及接收通过道岔执行单元的信号采集单元反馈回的系统状 态反馈信息，所述选路开关对第一、第二系统状态信息和系统状态反馈信息通过硬件电路 进行逻辑对比，并根据对比结果输出用于控制安全继电器的系统异常信号；以及，在无异常信号输出的情况下，所述第一和第二动作控制器的输出经由与逻辑处理 控制所述安全继电器；在有系统异常信号输出的情况下，由所述系统异常信号控制安全继 电器断开定操和反操控制电路的供电电路，使道岔执行单元由故障导向安全。优选地，所述定操控制电路包括第一至第四开关管，所述第一和第二开关管电连 接在第一电源输入点和用于与转辙机的Xl线电连接的定操输出点之间，其中，所述第一和 第二开关管分别用于导通交流输入的上半波和下半波；所述第三和第四开关管电连接在第 二电源输入点和用于与转辙机的X4线电连接的动作回线点之间，其中，所述第三和第四开 关管分别用于导通交流输入的上半波和下半波；所述第一和第四开关管均受控于所述第一 动作控制器根据联锁机发出的第一定操动作指令而输出的第一定操开关信号，所述第二和 第三开关管均受控于所述第二动作控制器根据联锁机发出的第二定操动作指令而输出的 第二定操开关信号；所述反操控制电路包括第五至第八开关管，所述第五和第六开关管电连接在第一 电源输入点和用于与转辙机的X2线电连接的反操输出点之间，其中，所述第五和第六开关 管分别用于导通交流输入的上半波和下半波；所述第七和第八开关管电连接在第二电源输 入点和所述动作回线点之间，其中，所述第七和第八开关管分别用于导通交流输入的上半 波和下半波；所述第五和第八开关管均受控于所述第一动作控制器根据联锁机发出的第一 反操动作指令而输出的第一反操开关信号，所述第六和第七开关管均受控于所述第二动作 控制器根据联锁机发出的第二反操动作指令而输出的第二反操开关信号；所述第一电源输入点经由所述安全继电器的第一常开开关输出至定操和反操控 制电路，所述第二电源输入点经由所述安全继电器的第二常开开关输出至定操和反操控制 电路；所述第一动作控制器根据第一定操动作指令或者第一反操动作指令输出第一总 开关信号，所述第二动作控制器根据第二定操动作指令或者第二反操动作指令输出第二总 开关信号，所述第一和第二总开关信号经由与逻辑处理控制所述安全继电器；以及，所述第一系统状态信息包括第一定操和/或第一反操动作指令内容，所述第二系 统状态信息包括第二定操和/或第二反操动作指令内容。优选地，所述定操控制电路还包括定操整流电路，所述第一电源输入点经第一和 第二开关管电连接至定操整流电路的一输入端，所述第二电源输入点经第三和第四开关管电连接至定操整流电路的另一输入端，所述定操整流电路的一输出端与定操输出点之间电 连接有受控于第一定操开关信号的第九开关管，所述定操整流电路的另一输出端与动作回 线点之间电连接有受控于第二定操开关信号的第十开关管，所述第九和第十开关管用于在 所述道岔执行单元处于定位表示状态时防止定位表示电路的电流串入定操控制电路；以 及，所述反操控制电路还包括反操整流电路，所述第一电源输入点经第五和第六开关 管电连接至反操整流电路的一输入端，所述第二电源输入点经第七和第八开关管电连接至 反操整流电路的另一输入端，所述反操整流电路的一输出端与反操输出点之间电连接有受 控于第二反操开关信号的的第十一开关管，所述反操整流电路的另一输出端与动作回线点 之间电连接有受控于第一反操开关信号的第十二开关管；所述第十一和第十二开关管用于 在所述道岔执行单元处于反位表示状态时防止反位表示电路的电流串入反操控制电路。优选地，所述定位表示电路包括隔离变压器、第一和第二定表光耦，以及第一和第 二定表检测光耦；所述隔离变压器的后级的第二输出端与道岔执行单元的用于接入转辙机 的X3线的表示回线点电连接；所述第一和第二定表检测光耦的负极，以及第一和第二定表 光耦的正极均与用于接入转辙机的Xl线的定表输入点电连接；所述隔离变压器的后级的 第一输出端与第一和第二定表检测光耦的正极，以及第一和第二定表光耦的负极电连接； 所述第一定表光耦和第一定表检测光耦的输出作为第一系统状态信息的一部分输送至第 一动作控制器，所述第二定表光耦和第二定表检测光耦的输出作为第二系统状态信息的一 部分输送至第二动作控制器；所述安全继电器的常闭开关电连接在隔离变压器的后级的第 二输出端与表示回线点之间；以及，所述反位表示电路包括所述隔离变压器、第一和第二反表光耦，以及第一和第二 反表检测光耦；所述第一和第二反表检测光耦的正极，以及第一和第二反表光耦的负极均 与用于接入转辙机的X2线的反表输入点电连接；所述隔离变压器的后级第一输出端与第 一和第二反表检测光耦的负极，以及第一和第二反表光耦的正极电连接；所述第一反表光 耦和第一反表检测光耦的输出作为所述第一系统状态信息的一部分输送至第一动作控制 器，所述第二反表光耦和第二反表检测光耦的输出作为第二系统状态信息的一部分输送至 第二动作控制器。优选地，所述信号采集单元包括第一和第二定操反馈电路，以及第一和第二反操 反馈电路；其中，所述第一定操和第一反操反馈电路分别将各自采集到第一定操和第一反操状态 信息均传输至第一动作控制器和选路开关；所述第二定操和第二反操反馈电路分别将各自采集到第二定操和第二反操状态 信息均传输至第二动作控制器和选路开关；所述系统状态反馈信息包括第一和第二定操状态信息，以及第一和第二反操状态 fn息ο优选地，还包括上位监测机，所述道岔执行单元还包括实现监测电路与控制电路 之间电气隔离的状态监测单元，所述状态监测单元包括用于与上位监测机进行单向通讯连 接的监测控制器，以及道岔电流感应电路和表示电压感应电路；所述第一动作控制器通过 第一组光耦编码电路将所述第一系统状态信息传输至所述监测控制器，所述第二动作控制器通过第二组光耦编码电路将所述第二系统状态信息传输至所述监测控制器，所述选路开 关将其获得的第一和第二系统状态信息，以及系统状态反馈信息均通过第三组光耦编码电 路传输至所述监测控制器，所述道岔电流感应电路采集的动作回线点处的电流信号，以及 所述表示电压感应电路采集的表示回线点处的电压信号直接传输至所述监测控制器；所述 监测控制器将其获得的所有信息通过监测总线传输至通信网关，所述通信网关通过监测机 总线将通过监测总线传输来的信息传输至上位监测机。优选地，所述第一和第二定操反馈电路，第一和第二反操反馈电路均将通过各自 的传感器采集到的信号整形为动态脉冲信号输出。优选地，所述信号执行单元包括第一和第二信号控制器，以及由二者共同控制的 信号灯控制单元，所述信号灯控制单元与信号灯一一对应；所述通信网关通过所述的两条 执行总线分别与第一和第二信号控制器通信连接；其特征在于所述信号执行单元还包括 防护单元和另一信号采集单元，所述防护单元包括逻辑保护单元和信号安全继电器；所述信号灯控制单元包括允许和禁止信号输出电路，所述允许信号输出电路中串 联连接有分别受控于第一和第二信号控制器的第一和第二信号开关管，所述信号安全继电 器的常开开关电连接在输入电源接入所有信号灯控制单元的允许信号输出电路的供电电 路上；所述信号安全继电器的常闭开关电连接在输入电源接入所有信号灯控制单元的禁止 信号输出电路的供电电路上；所述逻辑保护单元接收由第一信号控制器输出的代表各信号灯控制单元工作状 态的第一信号状态信息，由第二信号控制器输出的代表各信号灯控制单元工作状态的第二 信号状态信息，所述第一、第二信号控制器和逻辑保护单元均接收由信号执行单元的信号 采集单元在各信号灯控制单元采集到的系统反馈信息；所述逻辑保护单元对第一、第二信 号状态信息和系统反馈信息通过硬件电路进行逻辑对比，并根据对比结果输出用于控制信 号安全继电器的信号灯异常信号；以及，在无信号灯异常信号输出的情况下，所述第一和第二信号控制器的输出经由与逻 辑处理控制所述信号安全继电器，在有信号灯异常信号输出的情况下，仅由所述信号灯异 常信号控制信号安全继电器，使信号执行单元由故障导向安全。本发明的另一目的是提供一种根据上述计算机联锁系统的工作方法。本发明采用的技术方案为所述联锁机和通信网关分别通过一条联锁机总线和一 条执行总线实现联锁机与道岔、信号和轨道执行单元的各一个控制器之间的双向通讯，所 述联锁机和通信网关分别通过另一条联锁机总线和另一条执行总线实现联锁机与道岔、信 号和轨道执行单元的各另一个控制器之间的双向通讯；所述联锁机对道岔执行单元通过第 一和第二动作控制器进行二取二冗余控制；在联锁机启动道岔执行单元后，当第一动作控制器根据第一定操动作指令或者第 一反操动作指令输出的第一总开关信号与第二动作控制器根据第二定操动作指令或者第 二反操动作指令输出的第二总开关信号一致时，安全继电器得电，如果此时第一和第二动 作控制器分别输出第一和第二定操开关信号，且二者一致，则定操控制电路上的所有开关 管将导通，使系统处于定操动作状态；如果此时第一和第二动作控制器分别输出第一和第 二反操开关信号，且二者一致，则反操控制电路上的所有开关管将导通，使系统处于反操动 作状态；否则，定操和反操控制电路均不会动作；
在启动道岔执行单元后，所述选路开关实时接收第一和第二动作控制器分别输出 的第一和第二系统状态信息，以及信号采集单元输出的系统状态反馈信息，并通过硬件电 路对第一、第二系统状态信息和系统状态反馈信息进行逻辑对比，当第一、第二系统状态信 息和系统状态反馈信息各自自身的对比均未出现异常情况，且第一、第二系统状态信息和 系统状态反馈信息三者之间的对比未出现异常情况时，由第一和第二总开关信号控制安全 继电器；当第一、第二系统状态信息和系统状态反馈信息中任一个自身对比出现异常情况 时，或第一、第二系统状态信息和系统状态反馈信息三者之间对比出现异常情况时，由选路 开关直接优先使所述安全继电器失电，切断定操和反操控制电路的供电电路，使道岔执行 单元完成故障导向安全。优选地，所述计算机联锁系统还包括上位监测机；在启动计算机联锁系统后，所 述道岔、信号和轨道执行单元的监测控制器均实时将其获得的所有信息通过监测总线传输 至通信网关，所述通信网关通过监测机总线将通过监测总线传输来的信息传输至上位监测 机。本发明的有益效果首先，本发明将各执行单元中的继电器更换为开关管，并通过 一个安全继电器和一个选路开关即确保各执行单元的高可靠性，如道岔执行单元，这便在 保证高可靠性的前提下大大降低整个系统的成本；其次，道岔执行单元通过定位和反位表 示电路不仅可以完成定位和反位表示，还可以判断表示二极管连接情况；再次，实现了控制 电路与监测电路的电气隔离；最后，通过将采集到的有效信号整形为动态脉冲的形式实现 了电流和电压的可信测量，这对于直流信号尤为重要。
图Ia和Ib分别示出了现有道岔执行单元的反操和定操控制电路；图Ic和Id分别示出了现有道岔执行单元的定操和反操闭锁电路；图2为本发明所述计算机联锁系统的结构示意图；图3为图2所示道岔执行单元的主要部分的结构示意图；图4为图3所示定操控制电路的结构示意图；图5为图3所示反操控制电路的结构示意图；图6为图2所示道岔执行单元的定位表示电路；图7为图2所示道岔执行单元的反位表示电路；图8为图2所示道岔执行单元的状态监测单元的结构示意图；图9为图2所示信号执行单元的结构示意图。
具体实施例方式如图2所示，所述计算机联锁系统包括联锁机、通信网关，以及道岔、信号、轨道和 零散执行单元；所述道岔、信号、轨道和零散执行单元各自均设有两个控制器。所述计算机 联锁系统的联锁机和通信网关分别通过一条联锁机总线A2和一条执行总线Al实现联锁机 与道岔、信号、轨道和零散执行单元的一个控制器之间的双向通讯，所述联锁机和通信网关 分别通过另一条联锁机总线B2和另一条执行总线Bl实现联锁机与道岔、信号、轨道和零散 执行单元的另一个控制器之间的双向通讯。所述道岔、信号、轨道和零散执行单元均设置有各自的状态监测单元，每个状态监测单元均包括用于与上位监测机进行单向通讯连接的监 测控制器，各执行单元的监测控制器通过监测总线Cl将各自获得的信息传输至通信网关， 所述通信网关通过监测机总线C2将通过监测总线传输来的信息传输至上位监测机。本发明的计算机联锁系统将图2中各执行单元中的继电器更换为电子开关，并通 过配合前级防护单元确保各执行单元乃至整个系统的故障导向安全。以道岔执行单元为 例，如图3、4和5所示，本发明所述的计算机联锁系统的道岔执行单元包括第一动作控制器 A和第二动作控制器B，以及由二者共同控制的定操控制电路10和反操控制电路20，所述道 岔执行单元还包括安全继电器40和选路开关50。所述定操控制电路10包括第一至第四开关管la、lb、lc和ld，所述第一和第二开 关管Ia和Ib电连接在第一电源输入点DJZ和用于与转辙机的Xl线电连接的定操输出点 之间，其中，所述第一和第二开关管Ia和Ib分别用于导通交流输入的上半波和下半波，即 二者为并联连接(为了便于绘制附图，局部电路并没有反应实际的电路结构)；所述第三和 第四开关管Ic和Id电连接在道岔执行单元的第二电源输入点DJF和用于与转辙机的X4 线电连接的动作回线点之间，其中，所述第三和第四开关管Ic和Id分别用于导通交流输 入的上半波和下半波，即二者为并联连接。所述第一动作控制器A根据第一定操动作指令 输出的第一定操开关信号分别通过驱动电路1-1和1-4控制所述第一和第四开关管Ia和 Id ；所述第二动作控制器B根据第二定操动作指令输出的第二定操开关信号分别通过驱动 电路1-2和1-3控制所述第二和第三开关管Ib和lc。所述反操控制电路20包括第五至第八开关管2a至2d，所述第五和第六开关管2a 和2b电连接在道岔执行单元的第一电源输入点DJZ和用于与转辙机的X2线电连接的反操 输出点之间，其中，所述第五和第六开关管2a和2b分别用于导通交流输入的上半波和下半 波，即二者为并联连接；所述第七和第八开关管2c和2d电连接在道岔执行单元的第二电源 输入点DJF和所述动作回线点之间，其中，所述第七和第八开关管2c和2d分别用于导通交 流输入的上半波和下半波，即二者为并联连接。所述第一动作控制器A根据第一反操动作 指令输出的第一反操开关信号分别通过驱动电路2-1和2-4控制所述第五和第八开关管2a 和2d，所述第二动作控制器B根据第二反操动作指令输出的第二反操开关信号分别通过驱 动电路2-2和2-3控制所述第六和第七开关管2b和2c。所述第一电源输入点DJZ经由所述安全继电器的第一常开开关输出至定操和反 操控制电路10和20，所述第二电源输入点DJF经由所述安全继电器40的第二常开开关输 出至定操和反操控制电路，即安全继电器的第一和第二常开开关均设置在定操和反操控制 电路的供电电路中；所述安全继电器的常闭开关设置在道岔执行单元的定位表示电路和反 位表示电路的供电电路中，以在动作期间切断定位和反位表示电路的供电电路，并在表示 期间切断定操和反操控制电路的供电电路。由此，本发明的道岔执行单元在保证高安全性 的前提下，实现了控制电路的无触点化。所述安全继电器40在系统处于正常状态下受控于第一和第二动作控制器A和B， 具体为所述第一动作控制器A根据第一定操动作指令或者第一反操动作指令输出的第一 总开关信号与第二动作控制器B根据第二定操动作指令或者第二反操动作指令输出的第 二总开关信号一致时才能通过驱动电路Z使安全继电器A吸起，使经第一电源输入点DJZ 和第二电源输入点DJF输入的交流电输出至定操和反操控制电路10和20 ；在第一总开关信号与第二总开关信号不一致时，安全继电器A将无法吸起，即第二总开关信号与第二总 开关信号经与门作用于安全继电器A的驱动电路Z，以此实现冗余控制。所述选路开关50接收第一动作控制器A输出的包括第一定操和/或第一反操动 作指令内容的第一系统状态信息，接收第二动作控制器B输出的包括第二定操和/或第二 反操动作指令内容的第二系统状态信息，以及接收信号采集单元采集的系统状态反馈信 息，上述信息在选路开关50的内部通过硬件电路进行对比，如所述选路开关50可通过CPLD 实现各种信息的逻辑对比，并在系统出现任何异常情况下通过驱动电路Z优先切断安全继 电器40，此时，第一和第二动作控制器A和B对安全继电器40的控制作用将失效，即选路开 关50输出的控制信号与第一和第二动作控制器A和B经与门输出的控制信号也为“与”的 逻辑关系，只要选路开关50的控制信号为低电平，安全继电器40所控制的道岔动作供电电 路(定操和反操控制电路的供电电路)将被切断。当道岔执行单元用于控制直流转辙机时，只需在定操和反操控制电路10和20中 增加整流电路。如图3至5所示，此时，所述定操控制电路10还包括定操整流电路11，所述 第一电源输入点DJZ经第一和第二开关管Ia和Ib电连接至定操整流电路11的一输入端， 所述第二电源输入点DJF经第三和第四开关管Ic和Id电连接至定操整流电路11的另一 输入端，所述定操整流电路11的一输出端与定操输出点之间电连接有第九开关管li，所述 第一动作控制器A输出的第一定操开关信号通过驱动电路1-9控制第九开关管Ii ；所述定 操整流电路11的另一输出端与动作回线点之间电连接有第十开关管lj，所述第二动作控 制器B输出第二定操开关信号通过驱动电路1-10控制第十开关管1 j。由于定操和定表操 作共用转辙机的Xl线，因此，设置第九开关管Ii和第十开关管Ij可以在系统处于定位表 示状态时，有效防止定位表示电路的电流串入定操控制电路10。同理，所述反操控制电路20还包括反操整流电路21，所述第一电源输入点DJZ经 第五和第六开关管2a和2b电连接至反操整流电路21的一输入端，所述第二电源输入点 DJF经第七和第八开关管2c和2d电连接至反操整流电路21的另一输入端，所述反操整流 电路21的一输出端与反操输出点之间电连接有第十一开关管2i，所述第二动作控制器B输 出的第二反操开关信号通过驱动电路2-11控制该第十一开关管2i ；所述反操整流电路21 的另一输出端与动作回线点之间电连接有第十二开关管2j，所述第一动作控制器A输出的 第一反操开关信号通过驱动电路2-12控制该第十二开关管2j。由于反操和反表操作共用 X2线，因此，设置该第十一和十二开关管可以在系统处于反位表示状态时，有效防止反位表 示电路的电流串入反操控制电路。对于道岔执行单元，所述开关管适于选用IGBT。如图6和7所示，在转辙机的内部结构中设置有表示二极管35，所述表示二极管 35在定位表示时反接于Xl线与X3线，在反位表示时正接于X2线与X3线之间，因此，可以 通过该表示二极管35监测定位和反位表示的情况。在本实施方式中，如图6所示，所述定位表示电路包括隔离变压器30、第一和第二 定表光耦31a和31b，以及第一和第二定表检测光耦32a和32b。所述隔离变压器30的后 级的第二输出端与道岔执行单元的用于接入转辙机的X3线的表示回线点电连接；所述第 一和第二定表检测光耦32a和32b的负极，以及第一和第二定表光耦31a和31b的正极均 与用于接入转辙机的Xl线的定表输入点电连接；所述隔离变压器30的后级的第一输出端与第一和第二定表检测光耦32a和32b的正极，以及第一和第二定表光耦31a和31b的负 极电连接；所述第一定表光耦31a和第一定表检测光耦32a的输出作为上述第一系统状态 信息的一部分输送至第一动作控制器A，所述第二定表光耦31b和第二定表检测光耦32b的 输出作为上述第二系统状态信息的一部分输送至第二动作控制器B ；所述安全继电器40的 常闭开关电连接在隔离变压器30的后级的第二输出端与表示回线点之间，即可满足动作 时禁止表示，表示时禁止动作的要求。该定位表示电路的工作原理如下在表示室外定位时，表示二极管35反接在Xl和 X3之间，交流220V输入通过220V-24V隔离变压器30送出交流24V、50Hz的交流电，该交流 电通过表示二极管35后将交流负半波送往第一和第二定表光耦31a和31b，并在经过第一 和第二定表光耦31a和31b后整流成50HZ的方波分别送往第一和第二动作控制器A和B ； 同时，交流负半波也送往第一和第二定表检测光耦32a和32b，由于第一和第二定表检测光 耦32a和32b只能通过正电，因此，正常情况下，在定表期间第一和第二动作控制器A和B 是接收不到由第一和第二定表检测光耦32a和32b输出的方波信号的。但是，如果表示二 极管35反接或者不接，第一和第二定表检测光耦32a和32b都是可以收到正电信号的，第 一和第二动作控制器A和B也就能够接收到相应的信号，因此，通过该定位表示电路，第一 和第二动作控制器A和B就可以判断系统是否处于定位表示期间，并且表示二极管35是否 反接或者不接。同理，如图7所示，所述反位表示电路包括上述隔离变压器30、第一和第二反表光 耦33a和33b，以及第一和第二反表检测光耦34a和34b ；所述第一和第二反表检测光耦34a 和34b的正极，以及第一和第二反表光耦33a和33b的负极均与用于接入转辙机的X2线的 反表输入点电连接；所述隔离变压器30的后级第一输出端与第一和第二反表检测光耦34a 和34b的负极，以及第一和第二反表光耦33a和33b的正极电连接；所述第一反表光耦33a 和第一反表检测光耦34a的输出作为所述第一系统状态信息的一部分输送至第一动作控 制器A，所述第二反表光耦33b和第二反表检测光耦34b的输出作为上述第二系统状态信息 的一部分输送至第二动作控制器B。该反位表示电路的工作原理与定位表示电路的工作原理相似，在此不再赘述。所述定操、反操控制电路10和20，以及定位和反位控制电路在应用中均可以加入 防雷电路。所述信号采集单元包括图3至5所示的第一和第二定操反馈电路1. 1和1. 2，以及 第一和第二反操反馈电路2. 1和2. 2 ；其中，所述第一定操和第一反操反馈电路1. 1和2. 1分别将各自采集到第一定操和第一 反操状态信息均传输至第一动作控制器A和选路开关50 ；所述第二定操和第二反操反馈电路1. 2和2. 2分别将各自采集到第二定操和第二 反操状态信息均传输至第二动作控制器B和选路开关50 ；所述选路开关50需要获知的系统状态反馈信息包括上述第一和第二定操状态信 息，以及第一和第二反操状态信息，当在在实际应用中还包括系统自检信息等需要在其存 在异常的情况下将系统导向安全的信息。另外，为了提高系统的可靠性，所述第一系统状态 信息还可以包括第一定操和第一反操状态信息，所述第二系统状态信息还可以包括第二定 操和第二反操状态信息。
如图8所示，所述道岔执行单元的状态监测单元包括与上位监测机单向通讯连接 的监测控制器C，以及道岔电流感应电路60和表示电压感应电路70，其中，所述道岔电流感 应电路60用于采集动作回线点处(即与X4线电连接的点)的电流信号，所述表示电压感 应电路采集表示回线点处(即与X3线电连接的电)的电压信号。所述监测控制器C通过 光耦组合编码与第一、第二动作控制器A和B，以及选路开关50进行通讯，具体方式为，所述 第一动作控制器A通过第一组光耦编码电路将所述第一系统状态信息传输至所述监测控 制器C，所述第二动作控制器B通过第二组光耦编码电路将所述第二系统状态信息传输至 所述监测控制器C，所述选路开关50将其获得的第一和第二系统状态信息，以及系统状态 反馈信息均通过第三组光耦编码电路传输至所述监测控制器C，而所述道岔电流传感电路 采集的动作回线点处的电流信号，以及所述表示电压传感电路采集的表示回线点处的电压 信号直接传输至所述监测控制器C。通过上述方式可以实现控制电路和监测电路的电气隔 离，即可保证在控制电路出现异常时不影响上位监测系统对系统的统筹监测，监测电路出 现异常时也不会直接影响控制电路的工作。在此，其他执行单元的状态监测单元的电气隔 离方式均与道岔执行单元的相类似，两个控制器均是分别通过一组光耦组合编码将相关信 息传输至监测控制器，并由监测控制器完成将监测到的信息输出至上位监测机。由于本发明的道岔执行单元需要采集各种表征系统状态的信号，并根据所采集的 各种信号完成故障导向安全，因此，信号的可信测量对于系统安全是尤为重要的，由于信号 采集电路中的电子器件在采用固定输出时会造成有效信号判断和故障信号判断的二义性 问题，所以，在本实施方式中，所述第一和第二定操反馈电路1. 1和1. 2，第一和第二反操反 馈电路2. 1和2. 2，以及道岔电流感应电路60和表示电压感应电路70均可以将通过各自的 传感器采集到的信号整形为动态脉冲信号输出，在此，如采集到的有效信号为交流信号则 直接通过门限电路即可实现上述整形，如采集到的有效信号为直流信号则可通过脉冲发生 器将直流信号整形为动态脉冲信号；而器件在故障情况下会产生固定电信号输出，由此，各 控制器和选路开关即可区分出有效信号和故障信号，以进行相应的处理。本发明的道岔执行单元的工作方法为通过第一和第二动作控制器A和B进行二取 二冗余控制，二区二的原则是为动作控制为“与”方式，而故障反馈为“或”方式。在启动道岔执行单元后，当第一和第二动作控制器A和B均接收到定操指令或者 反操指令，且据此输出的第一和第二总开关信号一致时，所述第一和第二动作控制器A和B 将通过驱动电路Z使安全继电器的线圈得电；如果此时第一和第二动作开关均输出第一和 第二定操开关信号，且二者一致，则第一至第四开关管，以及第九和第十开关管将均处于导 通状态，即所述定操控制电路10将控制转辙机进行定操动作；相应地，如果此时输出第一 和第二反操开关信号，且二者一致，则反操控制电路20将控制转辙机进行反操动作。在启动道岔执行单元后，所述选路开关50实时接收第一、第二系统状态信息和系 统状态反馈信息，并通过硬件电路对三者进行对比分析，当三者各自自身的对比均未出现 异常情况，并且三者之间的对比也未出现异常情况时，由第一和第二总开关信号控制安全 继电器40，当第一、第二系统状态信息和系统状态反馈信息任一个的自身对比出现异常情 况时，或者第一、第二系统状态信息和系统状态反馈信息三者之间的对比出现异常情况时， 由选路开关50直接优先无条件地切断所述安全继电器所控制的定操和反操控制电路的供 电电路，使道岔执行单元由故障导向安全。以下举例说明几种异常情况
1.道岔进行定操动作时，应当只有定操控制电路存在反馈信号，若此时反操控制 电路出现了反馈信号，或者第一和第二定操状态信息不一致，则属于异常情况；2.如果道岔定操动作时，定位和反位表示电路出现反馈信号，则属于异常情况；3.道岔在定位表示期间，只有定位表示电路的第一和第二定表光耦应当有反馈信 号，反位表示电路的第一和第二反表光耦不应该出现反馈信号，否则属于异常情况；4.道岔在定位表示期间，第一和第二定表光耦的输出不一致，属于异常情况；5.道岔在定位表示期间，如果第一和第二定表检测光耦出现反馈信号，则说明表 示二极管35反接或者未接，这也属于异常情况，需要进行故障处理；6.在系统处于定位表示状态时，如果接收到定操动作指令，属于异常情况。以上仅说明了部分定操动作和定位表示时的异常情况，对于反操动作和反位表示 时的异常情况可以据此对应得出，在此不再赘述。另外，对于第一、第二系统状态信息和系统状态反馈信息的对比方式多种多样，只 要能满足一处对比出现异常即将系统由故障导向安全即可，如可以采用对第一、第二系统 状态信息和系统状态反馈信息各自所包含的各信号进行纵向对比(纵向对比采用或逻辑 处理)，再对三者的纵向对比结果进行或逻辑处理；或者采用对第一、第二系统状态信息和 系统状态反馈信息中有对应关系的信号进行横向对比(横向对比采用或逻辑处理)，再将 各横向对比结果进行或逻辑处理。由上可知，虽然第一和第二动作控制器A和B经过比较分析也可以得出异常结论， 并通过驱动电路Z切断安全继电器40，是系统完成故障到安全的导向，但是，软件的判断需 要各种冗余的算法，计算时间也相对较长，因此，本发明通过选路开关50接收各类信号，并 通过硬件上的逻辑判断及时完成故障到安全的导向，而且第一和第二动作控制器A和B在 软件上的处理也可作为有效的补充，这样就有效地提高了系统的可靠性。与道岔执行单元的设计原理相同，如图9所示，所述信号执行单元包括第一和第 二信号控制器Sl和S2，以及由二者共同控制的信号灯控制单元，所述信号灯控制单元与信 号灯一一对应；所述信号执行单元还包括防护单元和信号采集单元，所述防护单元包括逻 辑保护单元S4和信号安全继电器S5。所述第一和第二信号控制器Sl和S2之间通过通信 电路连接，在此说明的是，二者在控制上是完全独立的，通信电路仅负责完成时钟同步等不 涉及影响各自输出的指令信号的通信。所述信号灯控制单元包括允许和禁止信号输出电路，所述允许信号输出电路中串 联连接有第一和第二信号开关管1S、2S，第一和第二信号控制器Sl和S2分别通过驱动单 元S-I和S-2控制第一和第二信号开关管IS和2S。所述信号安全继电器S5的常开开关电 连接在输入电源接入所有信号灯控制单元的允许信号输出电路的供电电路上；所述信号安 全继电器S5的常闭开关电连接在输入电源接入所有信号灯控制单元的禁止信号输出电路 的供电电路上，由此，在保证高度安全的前提下，实现了允许和禁止信号输出电路的无触点 化。在本实施例中，所述允许和禁止信号输出电路经过防雷电路分别输出允许信号和禁止 信号。与背景技术中说明的专利号为ZL 200820128996. 4，
公开日为2009年12月2日的中 国实用新型专利公开的车站信号灯控制装置不同的是，本发明中的允许和禁止信号输出电 路彼此独立，并不共用一条控制回线，在本实施例中，第一信号电源输入点XJZ和第二信号 电源输入点XJF分别接在信号安全继电器S5的常开开关和常闭开关的一侧，常闭开关的另一侧接在禁止信号输出电路的供电电路上，常开开关的另一侧接在允许信号输出电路的供 电电路上。对于信号灯控制单元，所述第一和第二信号开关管1S、2S选用可控硅更为适宜。所述逻辑保护单元S4接收由第一信号控制器Sl输出的代表各信号灯控制单元 工作状态的第一信号状态信息，由第二信号控制器S2输出的代表各信号灯控制单元工作 状态的第二信号状态信息，所述第一、第二信号控制器Si、S2和逻辑保护单元S4均接收由 信号采集单元在各信号灯控制单元采集到的系统反馈信息；所述逻辑保护单元通过硬件对 第一、第二信号状态信息，以及系统反馈信息自身进行逻辑对比，并对三者之间进行逻辑对 比，并根据对比结果输出用于控制信号安全继电器的信号灯异常信号。所述第一、第二信号 状态信息分别包括第一和第二信号控制器Sl和S2所接收的点灯指令。在无信号灯异常信号输出的情况下，所述第一和第二信号控制器Sl和S2的输出 经由与逻辑处理通过驱动单元S6控制所述信号安全继电器S5，在有信号灯异常信号输出 的情况下，仅由所述信号灯异常信号通过驱动单元S6控制信号安全继电器S5 (无条件使信 号安全继电器S5失电)，切断允许信号输出电路的供电电路，使信号执行单元完成故障导 向安全。所述信号采集单元包括第一和第二电流采样电路Il和12。所述第一电流采样电 路Il采集各信号灯控制单元的电流作为第一电流信号，即第一电流信号包含有各信号灯 控制单元的电流情况；所述第二电流采样电路12采样各信号灯控制单元的电流作为第二 电流信号；所述第一电流信号作为系统反馈信息分别传输至第一信号控制器Sl和逻辑保 护单元S4，所述第二电流信号作为系统反馈信息分别传输至第二信号控制器和逻辑保护单 元。所述第一和第二信号状态信息可以分别包括第一和第二电流信号，以提高整个执行单 元的可靠性。所述信号采集单元还可以包括第一和第二过流反馈电路Bl和B2;所述第一过流 反馈电路Bl采集各信号灯控制单元的尖峰电流作为第一尖峰电流信号，所述第二过流反 馈电路B2采样各信号灯控制单元的尖峰电流作为第二尖峰电流信号；所述第一尖峰电流 信号作为系统反馈信息传输至第一信号控制器Si，所述第二尖峰电流信号作为系统反馈信 息传输至第二信号控制器。在本实施例中，所述第一和第二信号状态信息分别包括第一和 第二尖峰电流信号。所述第一和第二电流采样电路Il和12均将通过各自的传感器采集到的电流信号 整形为动态脉冲信号输出。所述第一和第二过流反馈电路Bl和B2也可将采集到的尖峰电 流信号整形为动态脉冲信号输出。在此，如采集到的有效信号为交流信号则直接通过门限 电路即可实现上述整形，如采集到的有效信号为直流信号则可通过脉冲发生器将直流信号 整形为动态脉冲信号；而器件在故障情况下会产生固定电信号输出，由此，各控制器和逻辑 保护单元即可区分出有效信号和故障信号，以进行相应的处理。另外，对于需要确切知道电压值和电流值的场合，采样电路除了提供动态脉冲信 号之外，还可以提供模数转换数值，并且只有在脉冲信号和模数转换数值同时有效的情况 下，表征电压值或电流值的模数转换数值才有效，否则视为无效，有必要时由选路开关50 强制导向安全侧。所以，在本实施例中，所述信号采集单元还可以包括第一和第二数字量采 集电路Dl和D2，所述第一数字量采集电路Dl采集各信号灯控制单元的数字电流值作为第一电流值，所述第二数字量采集电路D2采集各信号灯控制单元的数字电流值作为第二电 流值；所述第一电流值作为所述系统反馈信息传输至第一信号控制器Si，所述第二电流值 作为所述系统反馈信息传输至第二信号控制器S2。在本实施例中，所述第一和第二信号状 态信息分别包括第一和第二电流值。上述信号执行单元的工作方法为通过第一和第二信号控制器进行二取二冗余控 制，并在控制上执行“与”逻辑处理，在异常信号的判断上执行“或”逻辑处理，具体为在启动信号执行单元后，当第一和第二信号控制器Sl和S2均接收到对于某信号 灯控制单元的点灯指令、且二者输出的点灯信号一致时，所述信号安全继电器S5的线圈得 电，点灯指令所对应的信号灯控制单元上的第一和第二信号开关管IS和2S导通，使得对应 信号灯控制单元的允许信号输出电路动作；否则，由信号灯控制单元的禁止信号输出电路 输出禁止信号。同时，在启动信号执行单元后，所述逻辑保护单元S6实时接收第一、第二信号状 态信息和系统反馈信息，并通过硬件电路对第一、第二信号状态信息和系统反馈信息进行 对比分析，当第一、第二信号状态信息和系统反馈信息各自自身的比对均未出现异常情况， 且第一、第二信号状态信息和系统反馈信息三者之间的比对也未出现异常情况时，由第一 和第二信号控制器Sl和S2的输出经由与逻辑处理控制所述信号安全继电器；当第一、第二 信号状态信息和系统反馈信息中任一个的自身对比出现异常情况时，或第一、第二信号状 态信息和系统反馈信息三者之间对比出现异常情况时，由逻辑保护单元S4直接无条件使 所述信号安全继电器S5失电，即直接无条件切断允许信号输出电路的供电电路，使信号执 行单元完成故障导向安全。对于轨道执行单元的改进为，所述轨道执行单元包括第一和第二执行控制器，以 及前级处理电路和状态监测单元，所述第一执行控制器和第二执行控制器通过SPI总线进 行通。所述前级处理电路包括信号采集电路、信号整形电路和第一模数转换电路，所述 信号采集电路用于采集轨道受电端的电信号(主要为轨道面的电压信号)，信号采集电路 输出的电信号一路输入至信号整形电路进行处理，另一路输入至第一模数转换电路进行模 数转换，所述信号整形电路的输出分别输入至第一和第二执行控制器，所述第一模数转换 电路的输出也分别输入至第一和第二执行控制器。所述信号采集电路在采集过程中会根据信号频率进行滤波，若频率不符合50Hz 则滤除，通过频率判决可以有效地消除杂散电流的影响，提高系统的抗干扰能力。所述第一执行控制器的输出经由一动态驱动电路控制一电子开关，所述第二执行 控制器的输出经由另一动态驱动电路控制另一电子开关，两个电子开关的输出经由与逻辑 处理向联锁机输出轨道状态信号，所述轨道状态信号即为轨道占用信号或者轨道空闲信 号。在本实施例中，所述信号整形电路为设定有基准值的比较电路，当信号采样电路 的输出超过信号整形电路的基准值时，则信号整形电路2输出脉冲信号给第一执行控制器 Al和第二执行控制器。所述第一模数转换电路将转换后的具体数字(如电压值)输入至第 一执行控制器和第二执行控制器处理。在实际应用中，轨道受电端的电信号依次经过防雷保护电路、阻抗匹配电路和隔离互感器输入至所述信号采集电路，其中，防雷保护电路可以提高轨道执行单元的抗冲击 能力，阻抗匹配电路可以保证轨道电路的传输特性不变。该轨道执行单元的工作原理为如果第一执行控制器和第二执行控制器均接收到 信号整形电路输出的脉冲信号和第一模数转换电路输出的具体数值，且第一执行控制器和 第二执行控制器分别据此输出作用于动态驱动电路和动态驱动电路的特定脉冲信号，则两 个电子开关均导通，轨道执行单元输出表征轨道空闲的轨道状态信号；否则，轨道执行单元 输出表征轨道占用的轨道状态信号，即轨道执行单元无输出。因此，在轨道执行单元检测到 任何故障时均会无条件进入轨道占用状态，完成故障导向安全。在此，所述零散执行单元可以采用常规的设计结构，也可以根据道岔、信号和轨道 执行单元的设计原理进行改进。综上所述仅为本发明较佳的实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本 发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。
权利要求
一种计算机联锁系统，包括联锁机、通信网关，以及道岔、信号和轨道执行单元；所述道岔执行单元包括第一和第二动作控制器，以及由二者共同控制的定操和反操控制电路，所述联锁机通过两条彼此独立的联锁机总线与通信网关通信连接，所述通信网关通过两条彼此独立的执行总线分别与道岔执行单元的第一和第二动作控制器通信连接；其特征在于所述道岔执行单元还包括安全继电器和选路开关；所述第一动作控制器控制分别位于定操和反操控制电路上的一组开关管，所述第二动作控制器控制分别位于定操和反操控制电路上的另一组开关管；所述安全继电器的常开开关设置在定操和反操控制电路的供电电路中；所述安全继电器的常闭开关设置在道岔执行单元的定位和反位表示电路的供电电路中，以在动作期间断开定位和反位表示电路的供电电路，并在表示期间断开定操和反操控制电路的供电电路；所述第一和第二动作控制器与道岔执行单元的信号采集单元通讯连接；所述选路开关接收第一动作控制器输出的第一系统状态信息，接收第二动作控制器输出的第二系统状态信息，以及接收通过道岔执行单元的信号采集单元反馈回的系统状态反馈信息，所述选路开关对第一、第二系统状态信息和系统状态反馈信息通过硬件电路进行逻辑对比，并根据对比结果输出用于控制安全继电器的系统异常信号；以及，在无异常信号输出的情况下，所述第一和第二动作控制器的输出经由与逻辑处理控制所述安全继电器；在有系统异常信号输出的情况下，由所述系统异常信号控制安全继电器断开定操和反操控制电路的供电电路，使道岔执行单元由故障导向安全。
2.根据权利要求1所述的计算机联锁系统，其特征在于所述定操控制电路包括第一 至第四开关管，所述第一和第二开关管电连接在第一电源输入点和用于与转辙机的Xl线 电连接的定操输出点之间，其中，所述第一和第二开关管分别用于导通交流输入的上半波 和下半波；所述第三和第四开关管电连接在第二电源输入点和用于与转辙机的X4线电连 接的动作回线点之间，其中，所述第三和第四开关管分别用于导通交流输入的上半波和下 半波；所述第一和第四开关管均受控于所述第一动作控制器根据联锁机发出的第一定操动 作指令而输出的第一定操开关信号，所述第二和第三开关管均受控于所述第二动作控制器 根据联锁机发出的第二定操动作指令而输出的第二定操开关信号；所述反操控制电路包括第五至第八开关管，所述第五和第六开关管电连接在第一电源 输入点和用于与转辙机的X2线电连接的反操输出点之间，其中，所述第五和第六开关管分 别用于导通交流输入的上半波和下半波；所述第七和第八开关管电连接在第二电源输入点 和所述动作回线点之间，其中，所述第七和第八开关管分别用于导通交流输入的上半波和 下半波；所述第五和第八开关管均受控于所述第一动作控制器根据联锁机发出的第一反操 动作指令而输出的第一反操开关信号，所述第六和第七开关管均受控于所述第二动作控制 器根据联锁机发出的第二反操动作指令而输出的第二反操开关信号；所述第一电源输入点经由所述安全继电器的第一常开开关输出至定操和反操控制电 路，所述第二电源输入点经由所述安全继电器的第二常开开关输出至定操和反操控制电 路；所述第一动作控制器根据第一定操动作指令或者第一反操动作指令输出第一总开关 信号，所述第二动作控制器根据第二定操动作指令或者第二反操动作指令输出第二总开关 信号，所述第一和第二总开关信号经由与逻辑处理控制所述安全继电器；以及，所述第一系统状态信息包括第一定操和/或第一反操动作指令内容，所述第二系统状 态信息包括第二定操和/或第二反操动作指令内容。
3.根据权利要求2所述的计算机联锁系统，其特征在于所述定操控制电路还包括定 操整流电路，所述第一电源输入点经第一和第二开关管电连接至定操整流电路的一输入 端，所述第二电源输入点经第三和第四开关管电连接至定操整流电路的另一输入端，所述 定操整流电路的一输出端与定操输出点之间电连接有受控于第一定操开关信号的第九开 关管，所述定操整流电路的另一输出端与动作回线点之间电连接有受控于第二定操开关信 号的第十开关管，所述第九和第十开关管用于在所述道岔执行单元处于定位表示状态时防 止定位表示电路的电流串入定操控制电路；以及，所述反操控制电路还包括反操整流电路，所述第一电源输入点经第五和第六开关管电 连接至反操整流电路的一输入端，所述第二电源输入点经第七和第八开关管电连接至反操 整流电路的另一输入端，所述反操整流电路的一输出端与反操输出点之间电连接有受控于 第二反操开关信号的的第十一开关管，所述反操整流电路的另一输出端与动作回线点之间 电连接有受控于第一反操开关信号的第十二开关管；所述第十一和第十二开关管用于在所 述道岔执行单元处于反位表示状态时防止反位表示电路的电流串入反操控制电路。
4.根据权利要求1、2或3所述的计算机联锁系统，其特征在于所述定位表示电路包 括隔离变压器、第一和第二定表光耦，以及第一和第二定表检测光耦；所述隔离变压器的后 级的第二输出端与道岔执行单元的用于接入转辙机的X3线的表示回线点电连接；所述第 一和第二定表检测光耦的负极，以及第一和第二定表光耦的正极均与用于接入转辙机的Xl 线的定表输入点电连接；所述隔离变压器的后级的第一输出端与第一和第二定表检测光耦 的正极，以及第一和第二定表光耦的负极电连接；所述第一定表光耦和第一定表检测光耦 的输出作为第一系统状态信息的一部分输送至第一动作控制器，所述第二定表光耦和第二 定表检测光耦的输出作为第二系统状态信息的一部分输送至第二动作控制器；所述安全继 电器的常闭开关电连接在隔离变压器的后级的第二输出端与表示回线点之间；以及，所述反位表示电路包括所述隔离变压器、第一和第二反表光耦，以及第一和第二反表 检测光耦；所述第一和第二反表检测光耦的正极，以及第一和第二反表光耦的负极均与用 于接入转辙机的X2线的反表输入点电连接；所述隔离变压器的后级第一输出端与第一和 第二反表检测光耦的负极，以及第一和第二反表光耦的正极电连接；所述第一反表光耦和 第一反表检测光耦的输出作为所述第一系统状态信息的一部分输送至第一动作控制器，所 述第二反表光耦和第二反表检测光耦的输出作为第二系统状态信息的一部分输送至第二 动作控制器。
5.根据权利要求1、2或3所述的计算机联锁系统，其特征在于所述信号采集单元包 括第一和第二定操反馈电路，以及第一和第二反操反馈电路；其中，所述第一定操和第一反操反馈电路分别将各自采集到第一定操和第一反操状态信息 均传输至第一动作控制器和选路开关；所述第二定操和第二反操反馈电路分别将各自采集到第二定操和第二反操状态信息 均传输至第二动作控制器和选路开关；所述系统状态反馈信息包括第一和第二定操状态信息，以及第一和第二反操状态信肩、ο
6.根据权利要求1所述的计算机联锁系统，其特征在于还包括上位监测机，所述道岔 执行单元还包括实现监测电路与控制电路之间电气隔离的状态监测单元，所述状态监测单 元包括用于与上位监测机进行单向通讯连接的监测控制器，以及道岔电流感应电路和表示 电压感应电路；所述第一动作控制器通过第一组光耦编码电路将所述第一系统状态信息传 输至所述监测控制器，所述第二动作控制器通过第二组光耦编码电路将所述第二系统状态 信息传输至所述监测控制器，所述选路开关将其获得的第一和第二系统状态信息，以及系 统状态反馈信息均通过第三组光耦编码电路传输至所述监测控制器，所述道岔电流感应电 路采集的动作回线点处的电流信号，以及所述表示电压感应电路采集的表示回线点处的电 压信号直接传输至所述监测控制器；所述监测控制器将其获得的所有信息通过监测总线传 输至通信网关，所述通信网关通过监测机总线将通过监测总线传输来的信息传输至上位监 测机。
7.根据权利要求5所述的计算机联锁系统，其特征在于所述第一和第二定操反馈电 路，第一和第二反操反馈电路均将通过各自的传感器采集到的信号整形为动态脉冲信号输出ο
8.根据权利要求1所述的计算机联锁系统，其特征在于所述信号执行单元包括第一 和第二信号控制器，以及由二者共同控制的信号灯控制单元，所述信号灯控制单元与信号 灯一一对应；所述通信网关通过所述的两条执行总线分别与第一和第二信号控制器通信连 接；其特征在于所述信号执行单元还包括防护单元和另一信号采集单元，所述防护单元 包括逻辑保护单元和信号安全继电器；所述信号灯控制单元包括允许和禁止信号输出电路，所述允许信号输出电路中串联连 接有分别受控于第一和第二信号控制器的第一和第二信号开关管，所述信号安全继电器的 常开开关电连接在输入电源接入所有信号灯控制单元的允许信号输出电路的供电电路上； 所述信号安全继电器的常闭开关电连接在输入电源接入所有信号灯控制单元的禁止信号 输出电路的供电电路上；所述逻辑保护单元接收由第一信号控制器输出的代表各信号灯控制单元工作状态的 第一信号状态信息，由第二信号控制器输出的代表各信号灯控制单元工作状态的第二信号 状态信息，所述第一、第二信号控制器和逻辑保护单元均接收由信号执行单元的信号采集 单元在各信号灯控制单元采集到的系统反馈信息；所述逻辑保护单元对第一、第二信号状 态信息和系统反馈信息通过硬件电路进行逻辑对比，并根据对比结果输出用于控制信号安 全继电器的信号灯异常信号；以及，在无信号灯异常信号输出的情况下，所述第一和第二信号控制器的输出经由与逻辑处 理控制所述信号安全继电器，在有信号灯异常信号输出的情况下，仅由所述信号灯异常信 号控制信号安全继电器，使信号执行单元由故障导向安全。
9.根据权利要求1所述计算机联锁系统的工作方法，所述联锁机和通信网关分别通过 一条联锁机总线和一条执行总线实现联锁机与道岔、信号和轨道执行单元的各一个控制器 之间的双向通讯，所述联锁机和通信网关分别通过另一条联锁机总线和另一条执行总线实 现联锁机与道岔、信号和轨道执行单元的各另一个控制器之间的双向通讯；所述联锁机对 道岔执行单元通过第一和第二动作控制器进行二取二冗余控制，其特征在于所述道岔执 行单元的工作方法为在联锁机启动道岔执行单元后，当第一动作控制器根据第一定操动作指令或者第一反 操动作指令输出的第一总开关信号与第二动作控制器根据第二定操动作指令或者第二反 操动作指令输出的第二总开关信号一致时，安全继电器得电，如果此时第一和第二动作控 制器分别输出第一和第二定操开关信号，且二者一致，则定操控制电路上的所有开关管将 导通，使系统处于定操动作状态；如果此时第一和第二动作控制器分别输出第一和第二反 操开关信号，且二者一致，则反操控制电路上的所有开关管将导通，使系统处于反操动作状 态；否则，定操和反操控制电路均不会动作；在启动道岔执行单元后，所述选路开关实时接收第一和第二动作控制器分别输出的第 一和第二系统状态信息，以及信号采集单元输出的系统状态反馈信息，并通过硬件电路对 第一、第二系统状态信息和系统状态反馈信息进行逻辑对比，当第一、第二系统状态信息和 系统状态反馈信息各自自身的对比均未出现异常情况，且第一、第二系统状态信息和系统 状态反馈信息三者之间的对比未出现异常情况时，由第一和第二总开关信号控制安全继电 器；当第一、第二系统状态信息和系统状态反馈信息中任一个自身对比出现异常情况时，或 第一、第二系统状态信息和系统状态反馈信息三者之间对比出现异常情况时，由选路开关 直接优先使所述安全继电器失电，切断定操和反操控制电路的供电电路，使道岔执行单元 完成故障导向安全。
10.根据权利要求9所述计算机联锁系统的工作方法，其特征在于所述计算机联锁系 统还包括上位监测机；在启动计算机联锁系统后，所述道岔、信号和轨道执行单元的监测控 制器均实时将其获得的所有信息通过监测总线传输至通信网关，所述通信网关通过监测机 总线将通过监测总线传输来的信息传输至上位监测机。
全文摘要
本发明公开了一种计算机联锁系统及其工作方法，该联锁系统包括联锁机、通信网关，以及道岔、信号和轨道执行单元；该道岔执行单元包括第一、二动作控制器，定操和反操控制电路，以及安全继电器和选路开关；第一、二动作控制器控制分别位于定操和反操控制电路上的一组开关管；交流电输入定操和反操控制电路受控于安全继电器的常开开关；选路开关与第一和第二动作控制器，以及信号采集单元通讯连接；第一、二动作控制器，以及选路开关的输出经由与的逻辑关系处理控制所述安全继电器。本发明将现有系统里的继电器更换为开关管，并通过一个安全继电器和一个选路开关即确保道岔执行单元的高可靠性，这便在保证高可靠性的前提下大大降低整个系统的成本。
文档编号G05B19/04GK101890968SQ20101023449
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月23日 优先权日2010年7月23日
发明者何建宏, 刘宇驰, 李宪国, 段磊, 王建强, 王锁平, 赵丽宏, 陈真, 韩冬, 项银芬 申请人:上海亨钧科技有限公司