一种跨座式单轨道岔冗余控制系统的故障监测系统的制作方法

本发明涉及轨道交通设备故障监测，尤其涉及一种跨座式单轨道岔冗余控制系统的故障监测系统。

背景技术：

1、轻轨是城市轨道交通的重要组成部分，对于相对高差较大、坡多弯急、人口密集、交通拥挤的城市来说，轻轨能够很好地解决交通拥挤的问题。特别是跨座式单轨道岔交通轻轨，更能适应于现代城市的交通状况，因此，以跨座式单轨交通为主要形式的轻轨交通已成为城市人们出行的重要交通工具。

2、跨座式单轨道岔是跨座式单轨交通的三大关键技术之一，是单轨列车编组、折返和行车组织的关键设备。跨座式单轨道岔主要包括多个通过关节连接器依次连接的道岔梁、驱动道岔梁转辙的转辙机构、锁定道岔梁和解锁道岔梁的锁定机构，道岔梁固定安装在移动台车上，移动台车可滑动地设置在安装底板的走行轨上，安装底板固定安装在地面，道岔梁需要转辙时，锁定机构将道岔梁从安装底板上解锁，道岔梁转辙到位后，锁定机构将道岔梁锁定在安装底板上。跨座式单轨道岔通常具有多个工作位置，在跨座式单轨道岔的运行过程中，需要对跨座式单轨道岔的解锁、转辙和锁定进行控制。

3、现有跨座式单轨道岔设备的控制系统通常采用继电器逻辑控制系统，由继电器控制道岔完成给定(控制指令的生成)、解锁、转辙、锁定和表示(输出并显示各器件的状态信号)的整个过程，plc只起设备状态辅助监测作用，未参与控制。由于现有的跨座式单轨道岔控制系统的主要控制方式采用继电器逻辑控制，元器件、线路和节点众多，控制系统复杂，且各个控制部件均为单一设置，不具备冗余功能，由于每一个元件、线路或节点都有发生故障的潜在可能，因此现有的道岔控制系统故障点位多，故障率高，一旦控制系统中的某个控制部件、线路或节点发生故障，整个控制系统就无法工作，导致系统的可靠性和稳定性较差，从而直接影响到跨座式单轨交通的运营安全和通行效率。

4、另外，现有的跨座式单轨道岔设备的控制系统没有故障监测功能，因此，对于跨座式单轨道岔设备及其控制系统的运行状态无法实施全面、可靠的监测。当跨座式单轨道岔及其控制系统发生故障时，维护管理人员想要查看故障情况，就必须进入跨座式单轨道岔的设备现场进行检测，因而不能及时、全面地对道岔设备故障及道岔设备的控制系统故障进行查看、分析和汇总，导致道岔设备的维护管理效率低。

5、综上所述，如何保证跨座式单轨道岔运行的可靠性，并对跨座式单轨道岔及其控制系统进行及时、全面的监测，是本领域目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种跨座式单轨道岔冗余控制系统的故障监测系统，能够在保证跨座式单轨道岔运行的可靠性的同时，对跨座式单轨道岔及其控制系统进行及时、全面的监测。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供一种跨座式单轨道岔冗余控制系统的故障监测系统，所述跨座式单轨道岔包括通过关节连接器依次连接的多个道岔梁、转辙机构、锁定机构；

4、所述冗余控制系统包括冗余供电单元、操控单元、冗余输入接口模块、双路冗余plc控制单元、冗余输出接口模块、信号开关单元、道岔梁驱动单元和信号监测单元，所述操控单元、冗余输入接口模块、双路冗余plc控制单元、冗余输出接口模块、信号开关单元和道岔梁驱动单元依次通信连接，所述信号监测单元的信号输出端通过所述冗余输入接口模块与所述双路冗余plc控制单元通信连接，其中，

5、所述信号开关单元包括转辙继电器、锁定/解锁继电器、转辙接触器和锁定/解锁接触器；

6、所述信号监测单元用于监测锁定机构、转辙机构、道岔梁驱动单元以及信号开关单元中的各接触器和继电器的工作状态信号，并将监测到的工作状态信号通过所述冗余输入接口模块传输至双路冗余plc控制单元；

7、所述冗余供电单元用于为所述冗余控制系统供电；

8、所述操控单元用于响应用户操作输出相应的控制指令，并将所述控制指令通过所述冗余输入接口模块传输至所述双路冗余plc控制单元；

9、所述双路冗余plc控制单元用于根据所述控制指令和/或所述信号监测单元监测到的工作状态信号输出相应的控制信号，并将所述控制信号通过所述冗余输出接口模块传输至所述信号开关单元；

10、所述信号开关单元用于根据所述控制信号控制所述道岔梁驱动单元的工作状态；

11、所述道岔梁驱动单元用于在所述信号开关单元的控制下驱动所述转辙机构、锁定机构工作，以实现对所述道岔梁解锁、转辙和锁定的控制；

12、所述故障监测系统包括故障检测模块和监测信号展示模块，所述故障检测模块的信号输入端与所述冗余控制系统的双路冗余plc控制单元通信连接，所述故障检测模块的信号输出端与所述监测信号展示模块连接，其中，

13、所述故障检测模块，用于从所述双路冗余plc控制单元获取所述信号监测单元监测到的工作状态信号以及所述双路冗余plc控制单元输出的控制信号，对所述信号监测单元监测到的工作状态信号和双路冗余plc控制单元输出的控制信号进行分析处理得到检测数据，并基于所述检测数据输出相应的故障信息至所述监测信号展示模块，以通过所述监测信号展示模块实时展示所述故障信息。

14、优选地，所述故障检测模块包括：

15、过程检测单元，其用于检测跨座式单轨道岔的整个运转过程所包含的各个子过程是否异常，其中，所述整个运转过程所包含的各个子过程为将道岔的给定-解锁-转辙-锁定-表示整个过程按照指令或器件动作的先后顺序分解得到；

16、状态检测单元，其用于检测跨座式单轨道岔的各行程开关和各继电器的状态是否异常；

17、接触器误动作检测单元，其用于检测跨座式单轨道岔的各接触器在没有相应动作指令时是否误动作；

18、接触器缓放检测单元，其用于检测跨座式单轨道岔的各接触器在线圈断电时其触点是否存在缓慢释放现象；以及

19、数据测量单元，其用于测量跨座式单轨道岔的维护作业中所需的各种运行数据。

20、优选地，

21、所述过程检测单元在执行检测跨座式单轨道岔的整个运转过程所包含的各个子过程是否异常时具体用于：

22、检测每一个子过程从开始到结束的时间得到每个子过程用时；

23、根据每个子过程用时和预先设定的对应的子过程用时阈值来判断每个子过程异常程度；

24、根据判断得到的每个子过程的异常程度输出对应的故障代码和控制信号。

25、优选地，

26、所述状态检测单元在执行检测跨座式单轨道岔的各行程开关和各继电器的状态是否异常时具体用于：

27、解锁到位时检测锁定行程开关是否复位，未复位则输出相应故障代码；

28、锁定到位时检测解锁行程开关是否复位，未复位则输出相应故障代码；

29、曲臂在n位时检测r位行程开关是否复位，未复位则输出相应故障代码；

30、曲臂在r位时检测n位行程开关是否复位，未复位则输出相应故障代码；

31、道岔梁在n位时检测r位行程开关是否复位，未复位则输出相应故障代码；

32、道岔梁在r位时检测n位行程开关是否复位，未复位则输出相应故障代码；

33、检测到热继电器、防雷保护器、相序继电器动作则输出相应故障代码。

34、优选地，

35、所述接触器误动作检测单元在执行检测跨座式单轨道岔的各接触器在没有相应动作指令时是否误动作时具体用于：

36、在接触器没有相应动作指令时，判断该接触器是否处于缓放检测过程中，如果该接触器处于缓放检测过程中，则不执行误动作检测，如果该接触器未处于缓放检测过程中，则检测该接触器的触点是否存在误动作，如果存在，则输出相应的误动作故障代码。

37、优选地，

38、所述接触器缓放检测单元在执行检测跨座式单轨道岔的各接触器在线圈断电时其触点是否存在缓慢释放现象时具体用于：

39、检测跨座式单轨道岔的各接触器从其线圈控制指令断开到其触点断开所用的时间，得到各接触器的缓放用时；

40、根据各接触器的缓放用时和预先设定的对应的缓放用时阈值来判断各个接触器的缓放异常程度；

41、根据判断得到的各个接触器的缓放异常程度输出对应的故障代码和控制信号。

42、优选地，

43、所述数据测量单元在执行测量跨座式单轨道岔的维护作业中所需的各种运行数据时具体用于：

44、通过数据测量程序自动、实时进行时间测量、温湿度测量和电机运行参数测量，并根据测量结果输出相应的故障代码和控制信号，其中，

45、所述时间测量包括：测量道岔维护作业中需要的总转辙时间、每个锁定机构解锁时间、总解锁时间、臂转辙时间、梁转辙时间、每个锁定机构锁定时间和总锁定时间；

46、所述温湿度测量包括：测量控制柜内的温度和湿度；

47、所述电机运行参数测量包括：测量各电机的电压、电流和转速。

48、优选地，

49、所述双路冗余plc控制单元包括双路冗余plc主站系统和双路冗余plc从站系统，所述双路冗余plc主站系统通过profibus总线与所述双路冗余plc从站系统冗余通信连接，所述操控单元和信号开关单元分别与所述双路冗余plc从站系统通信连接；

50、所述双路冗余plc主站系统包括配置相同的第一plc主站和第二plc主站，所述第一plc主站和第二plc主站通过同步光纤冗余通信连接；

51、所述双路冗余plc从站系统包括配置相同的第一plc从站和第二plc从站，所述第一plc从站和第二plc从站通过profibus总线冗余通信连接。

52、优选地，

53、所述第一plc主站包括第一主站电源模块和第一主站cpu模块，所述第一主站电源模块和第一主站cpu模块通过第一主站背板总线通信连接；

54、所述第二plc主站包括第二主站电源模块和第二主站cpu模块，所述第二主站电源模块和第二主站cpu模块通过第二主站背板总线通信连接；

55、所述第一主站cpu模块和第二主站cpu模块通过同步光纤冗余通信连接；

56、所述第一plc从站包括第一从站电源模块、第一从站接口模块、第一信号输入模块和第一信号输出模块，所述第一从站电源模块、第一从站接口模块、第一信号输入模块和第一信号输出模块通过第一从站背板总线通信连接；

57、所述第二plc从站包括第二从站电源模块、第二从站接口模块、第二信号输入模块和第二信号输出模块，所述第二从站电源模块、第二从站接口模块、第二信号输入模块和第二信号输出模块通过第二从站背板总线通信连接；

58、所述第一主站cpu模块、第二主站cpu模块分别通过profibus总线与第一从站接口模块、第二从站接口模块冗余通信连接；

59、所述第一信号输入模块通过所述第一从站背板总线与第一从站接口模块冗余通信连接，所述第一信号输出模块通过所述第一从站背板总线与第一从站接口模块冗余通信连接；

60、所述第二信号输入模块通过所述第二从站背板总线与第二从站接口模块冗余通信连接，所述第二信号输出模块通过所述第二从站背板总线与第二从站接口模块冗余通信连接；

61、所述第一信号输入模块和第二信号输入模块分别通过所述冗余输入接口模块与所述操控单元通信连接；

62、所述第一信号输出模块和第二信号输出模块分别通过所述冗余输出接口模块与所述信号开关单元通信连接。

63、优选地，所述冗余供电单元包括三相电源模块、第一隔离变压器、第二隔离变压器、第一电源转换模块、第二电源转换模块、冗余供电切换模块、正常驱动电源接口、应急操作电源接口和应急驱动电源接口，其中，

64、所述第一隔离变压器的初级线圈、第二隔离变压器的初级线圈、正常驱动电源接口和应急驱动电源接口分别与所述三相电源模块的输出端连接，所述第一隔离变压器的次级线圈与所述应急操作电源接口连接，所述第一电源转换模块的输入端和第二电源转换模块的输入端分别与所述第二隔离变压器的次级线圈连接，所述第一电源转换模块的输出端和第二电源转换模块的输出端分别与所述冗余供电切换模块的输入端连接。

65、本发明的有益效果：

66、本发明通过冗余供电单元、操控单元、双路冗余plc控制单元、信号开关单元、道岔梁驱动单元和信号监测单元的配合构建的冗余控制系统能够实现对跨座式单轨道岔的给定、解锁、转辙、锁定和表示的全过程自动控制，道岔控制系统的主要控制部件采用双路冗余plc控制单元实现冗余控制，且道岔控制系统的主要控制部件的供电采用冗余供电方式进行供电，相对于现有的采用继电器逻辑控制的跨座式单轨道岔控制系统，元器件、线路和节点大大减少，道岔控制系统硬件架构更加简单，有效减少故障点位，故障率大大降低，道岔控制系统可靠性和稳定性大大提高，有效保证跨座式单轨道岔运行的可靠性的；同时，本发明通过故障检测模块来对信号监测单元监测到的工作状态信号和双路冗余plc控制单元输出的控制信号进行分析处理得到检测数据，并根据检测数据输出相应的故障信息至监测信号展示模块，通过监测信号展示模块实时展示故障信息，实现了对跨座式单轨道岔及其控制系统的及时、全面的监测。

67、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。