复杂平交路口有轨电车信号优先控制装置的制作方法

本实用新型涉及轨道交通信号领域，尤其是涉及一种复杂平交路口有轨电车信号优先控制装置。

背景技术：

现代有轨电车作为一种新型的交通工具，因其环保性、舒适性、准时性以及投资小，建设周期短等特点，正在国内快速发展。有轨电车相比于完全封闭运营的地铁而言，往往采用优先路权的模式，即在一部分运行区间中采用标线或者实体隔离的方式建设有轨电车专用的车道，但在平交路口，有轨电车需要与道路交通共享路权，在保证不对整个交叉口或者干线车辆运行产生严重影响的前提下，有轨电车享有比其它社会车辆优先通过的权利。有轨电车的信号控制系统属于轨道交通的范畴，司机需要根据路口专用信号机指示进行驾驶，而普通车辆归道路交通管理，需要根据道路交通灯指示进行驾驶，如何协调轨道交通系统与道路交通管理系统，保证有轨电车快速、安全、平稳的通过路口是现代有轨电车系统中需要解决的一个重要问题，尤其对于配备道岔控制器及联锁系统的复杂路口。复杂路口通常包含双Y 路口，十字路口以及车辆段路口，在这些路口一方面需要保证有轨电车路口信号与道路交通信号不冲突，另一方面需要根据进路状况为有轨电车办理进路，有轨电车在联锁信号机以及路口专用信号机同时开放的时候才能进入路口。平交路口优先控制器(OLC)作为衔接轨道交通和道路交通的重要系统，其性能的好坏对道路交通以及有轨电车的运行效率都产生重要影响。目前大多数有轨电车路口优先控制装置主要是解决的还是不存在大小交路的普通路口的优先问题，对于复杂路口的状况，往往需要控制中心去统一协调再下发相关的优先请求或者进路办理命令，对中心的依赖较强，系统不够稳定。

现有的复杂路口优先控制器在应用中以及技术上还存在以下一些问题：

(1)可扩展性：现有的路口优先控制器采用的大都是机笼加扩展采集板卡的方式，由于机笼的尺寸是固定的，往往会占用大量的机柜空间，且提供的I/O接口、通信接口等数量有限。

(2)可靠性：复杂路口优先控制器需要与多系统进行数据交互，且继电器接口较多，还需要对信号机电流以及控制器本身运行状态进行监控，传统的路口优先控制器往往因为集成度较低而导致不稳定。

(3)中心化：目前复杂路口优先控制器的解决方案主要是将联锁信息、有轨电车速度、位置等信息以及道路交通信息上传到控制中心，再由控制中心综合下发命令，在这种模式下路口优先控制器参与的决策太少，智能化程度不够高，且对于中心的依赖性太强。

(4)易开发性：复杂路口优先控制器需要同时具备串口、网口、继电器接口以及电流模拟量采集接口，传统路口优先控制器不同接口之间数据的交互增加了系统的不稳定性，限制了采样频率以及精度的提高。

(5)安全性：传统的复杂路口优先控制器对于安全性的考虑不足，对于涉及安全的点灯功能、办理进路功能缺少故障导向安全的控制机制。

(6)高效性：传统的复杂路口优先控制器不具备记忆管理功能，无法在没有中心辅助的条件下实现在多车到达路口时对车辆的合理调度。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种复杂平交路口有轨电车信号优先控制装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种复杂平交路口有轨电车信号优先控制装置，所述的控制装置分别与调度中心服务器DMS、道路交通控制器TSC和联锁控制器CBI连接，该装置包括复杂路口优先控制机柜OLC、PLC、电流变送器和路口专用信号机，所述的PLC和电流变送器安装在复杂路口优先控制机柜OLC内，所述的PLC分别连接调度中心服务器DMS、联锁控制器CBI、道路交通控制器TSC和路口专用信号机；所述的PLC 通过电流变送器连接路口专用信号机。

优选地，所述的PLC包括CPU模块、模拟量采集AI模块、状态回采DI模块、点灯DO模块和串口通讯模块；

所述的串口通讯模块、点灯DO模块、状态回采DI模块和模拟量采集AI模块通过Profibus分别与CPU模块连接，所述的模拟量采集AI模块通过电流变送器连接路口专用信号机，所述的PLC通过串口通讯模块与道路交通控制器TSC连接，所述的CPU模块分别连接调度中心服务器DMS和联锁控制器CBI，所述的状态回采DI模块通过状态回采DI模块的继电器连接路口专用信号机，所述的点灯DO 模块通过点灯DO模块的继电器连接路口专用信号机。

优选地，所述的联锁控制器CBI包括联锁主系控制器和联锁备系控制器，所述的CPU模块设有两个，其中一个CPU模块CPU-A分别连接调度中心服务器DMS 和联锁主系控制器，另外一个CPU模块CPU-B连接联锁备系控制器。

优选地，所述的CPU模块为S7-1200型号的CPU模块，包括控制器、运算器和寄存器，所述的控制器、运算器和寄存器集成在一个芯片上。

优选地，所述的点灯DO模块为SM1226型号的数字量输出模块，所述的点灯DO模块的输出接到继电器的线圈上，所述的继电器的触点开关控制接通或者是断开点灯回路。

优选地，所述的状态回采DI模块包括回采继电器和回采DI单元，其中回采 DI单元为SM1226型号的数字量输入模块；

所述的回采继电器线圈并接在路口专用信号机两端，所述的回采继电器触点开关接在回采DI单元上，当路口专用信号机点亮时，所述的回采继电器线圈吸起，所述的回采继电器触点开关闭合，回采DI单元采集到高电平，当路口专用信号机灭灯时，所述的回采继电器线圈落下，所述的回采继电器触点开关触点打开，回采 DI单元采集到低电平。

优选地，所述的模拟量采集AI模块为SM1231AI8型号的模拟量采集模块，所述的模拟量采集AI模块共有八个输入通道。

优选地，所述的电流变送器串接在路口专用信号机的点灯回路中。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、集成度高：PLC型复杂路口优先控制装置，组成的基本单元为PLC模块，故可以扩展增加不同功能的其他模块，如模拟量检测模块、串口模块、网络模块、 IO模块等，各模块通过内部的profibus总线进行通信，集成度高，便于维护。

2、与CBI通信的稳定性：与CBI系统通信，采用两个CPU分别与CBI的主系和备系进行数据的交互，同时两个CPU内部对数据进行同步，通过冗余的方式提高了与CBI系统通信的稳定性。

3、点灯功能的安全性：对于直接关系到有轨电车运行安全的点灯功能增加状态回采机制，通过输出点灯命令与回采状态的比较确保点灯的正确，并设置短路与断路检测机制，在点灯出现问题时自动进入降级模式，从而保证有轨电车安全。

4、易于扩展为安全系统：系统所选用的PLC模块都具备相对应的安全PLC 模块，可以快速的实现系统由SIL0级向更高安全级别的转换，而且使用安全PLC 模块可以简化设备的安全认证流程，缩短认证周期。

5、灯丝报警功能的实现：基于PLC的方案，可以甩开传统笨重的灯丝报警仪，结合电流变送器以及电流模拟量采集模块，将灯丝断丝报警功能集成到路口优先控制装置中，提高了系统集成度，可以实现在1Hz甚至更高闪烁频率模式下的灯丝断丝检测。

附图说明

图1为本实用新型的装置结构示意图；

其中1为路口专用信号机，2为复杂路口优先控制机柜OLC，3为调度中心服务器DMS，4为联锁控制器CBI，5为道路交通控制器TSC，21为PLC，22为电流变送器，211为CPU-A模块，212为模拟量采集AI模块，213为状态回采DI模块，214为点灯DO模块，215为CPU-B模块，216为串口通讯模块，41为联锁主系控制器，42为联锁备系控制器，2131为状态回采DI模块的继电器，2141为点灯DO模块的继电器。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种复杂平交路口有轨电车信号优先控制装置，用于实现复杂路口有轨电车的信号优先控制，所述的复杂路口设有道路交通控制器TSC5和联锁控制器CBI4，所述的道路交通控制器TSC5和联锁控制器CBI4分别与调度中心服务器DMS3连接，该装置包括复杂路口优先控制机柜OLC2、PLC21、电流变送器 22和路口专用信号机1，所述的PLC21和电流变送器22安装在复杂路口优先控制机柜OLC2内，所述的PLC21分别连接调度中心服务器DMS3、联锁控制器CBI4、道路交通控制器TSC5和路口专用信号机1；所述的PLC21通过电流变送器22连接路口专用信号机1。

所述的PLC21包括CPU模块、模拟量采集AI模块212、状态回采DI模块 213、点灯DO模块214和串口通讯模块216。所述的串口通讯模块216、点灯DO 模块214、状态回采DI模块213和模拟量采集AI模块212通过Profibus分别与 CPU模块连接，所述的模拟量采集AI模块212通过电流变送器22连接路口专用信号机1，所述的PLC21通过串口通讯模块216与道路交通控制器TSC5连接，所述的CPU模块分别连接调度中心服务器DMS3和联锁控制器CBI4，所述的状态回采DI模块213通过状态回采DI模块的继电器2131连接路口专用信号机1，所述的点灯DO模块214通过点灯DO模块的继电器2141连接路口专用信号机1。

所述的联锁控制器CBI4包括联锁主系控制器41和联锁备系控制器42，所述的CPU模块设有两个，其中一个CPU模块CPU-A模块211分别连接调度中心服务器DMS3和联锁主系控制器41，另外一个CPU模块CPU-B模块215连接联锁备系控制器42。

所述的CPU模块为S7-1200型号的CPU模块，包括控制器、运算器和寄存器，所述的控制器、运算器和寄存器集成在一个芯片上。所述的CPU模块通过地址总线和数据总线与I/O接口电路相连接，所述的CPU模块提供以太网接口供网络通信使用。

所述的点灯DO模块214为SM1226型号的数字量输出模块，所述的点灯DO 模块214的输出接到继电器2141的线圈上，所述的继电器2141的触点开关控制接通或者是断开点灯回路。

所述的状态回采DI模块213包括回采继电器2131和回采DI单元，其中回采 DI单元为SM1226型号的数字量输入模块，所述的状态回采DI模块213用来采集信号机开关状态；

所述的回采继电器2131线圈并接在信号机1两端，所述的回采继电器2131 触点开关接在回采DI单元上，当信号机1点亮时，所述的回采继电器2121线圈吸起，所述的回采继电器2131触点开关闭合，回采DI单元采集到高电平，当信号机灭灯时，所述的回采继电器2131线圈落下，所述的回采继电器2131触点开关触点打开，回采DI单元采集到低电平。

所述的模拟量采集AI模块212为SM1231AI8型号的模拟量采集模块，所述的模拟量采集AI模块212共有八个输入通道；

所述的模拟量采集AI模块212将电流变送器22输送的模拟量电流通过AD 转换成整形变量传输给CPU模块；

所述的模拟量采集AI模块212具有异常输入保护功能，包括下溢报警和溢出报警，当输入的测量电流不在选定的电流范围之间时，模拟量采集AI模块212的诊断检测灯会闪光报警，并将该报警状态通过总线传输给CPU模块。

所述的电流变送器22与点灯回路的连接方式为电流变送器22串接在信号机1 的点灯回路中。

所述的电流变送器22具有限流保护功能，当输入电流超过额定范围时，所述的电流变送器22的输出电流最大不超过一个规定值，从而达到保护PLC21模拟量采集AI模块212的目的；所述的电流变送器22具有损坏通路保护功能，当所述的电流变送器22击穿或损坏不会导致电路断路，从而保证系统点灯功能与灯丝报警检测功能的独立性。

所述的电流变送器22的型号根据被检测信号机的数目和型号确定。

因此本实用新型侧重的是在当前基于PLC的路口优先控制装置的硬件基础上做出的改善，具体包括：

1)通过使用联锁双网通信提高联锁通信的稳定性；

2)综合各系统状态对点灯条件以及降级模式进行定义；

3)通过点灯回采机制保障点灯功能的正确性和安全性；

4)在系统中加入灯丝电流监测功能，以实现灯丝断丝检测；

5)将当前系统从SIL0扩展为更高安全等级的产品。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。