一種地鐵信號系統車載設備開關量輸出通道在線自檢系統的製作方法
2023-10-05 10:21:59
一種地鐵信號系統車載設備開關量輸出通道在線自檢系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種地鐵信號系統車載設備開關量輸出通道在線自檢系統，包括：輸出通道、反饋隔離電源和反饋隔離採集單元，輸出通道包括控制單元、驅動單元和輸出觸點，控制單元分別與驅動單元和反饋隔離採集單元連接，驅動單元與輸出觸點連接，反饋隔離電源和反饋隔離採集單元分別連接到輸出觸點；其中，當輸出觸點連通時，反饋隔離採集單元與反饋隔離電源形成通路，反饋隔離採集單元採集到所述反饋隔離電源的電流信號，轉換形成反饋信號後發送到所述控制單元以檢測通道是否正常。本發明的自檢系統可以真實、準確對開關量輸出通道進行自檢，自檢電路失效不會導致輸出通道失效且不影響輸出通道外部負載。
【專利說明】一種地鐵信號系統車載設備開關量輸出通道在線自檢系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及列車控制【技術領域】，尤其是涉及一種地鐵信號系統車載設備開關量輸出通道在線自檢系統。
【背景技術】
[0002]地鐵信號系統車載設備的安全性和可靠性要求很高，車載設備輸出單元承擔整個系統控制輸出功能，如果發生失效輕則影響列車運行重則車毀人亡，所以車載控制系統運行時需要時刻檢查輸出通道是否正常。常見的輸出通道檢查方法有三種。圖1-3示出了本發明的三種輸出通道檢測方案的結構示意圖。參照圖1-3，第一種是採用同驅動反饋的方式，典型電路如多觸點繼電器。車載設備利用繼電器某一觸點作為開關量輸出，另一觸點作為反饋信號進行檢測。當繼電器線圈動作時兩個觸點一起動作實現同驅動反饋功能。第二種是在輸出通道環路上添加反饋電路進行檢測，反饋電路成為輸出環路的一部分。第三種採用輸出通道和反饋通道最大限度分離，兩者僅共用輸出觸點。
[0003]同驅動反饋檢測方法，以上文提到的多觸點繼電器為例，反饋電路和輸出通道環路使用相同的繼電器線圈驅動，使用不同的觸點實現不同的功能，可能存在輸出信號和反饋信號不一致的情況。因為輸出信號和反饋信號電路大部分相同且共用但最終使用的觸點不同，任何一個觸點失效都會出現輸出和反饋不一致。輸出通道自檢僅利用的是反饋信號，無法直接知道輸出信號的狀態，因此出現自檢失敗的情況。
[0004]採用輸出通道環路上添加反饋電路進行檢測的方法可以避免同驅動反饋檢測方法的缺陷。直接將反饋採集電路穿入輸出通道環路成為輸出通道的一部分可以直接獲取輸出通道狀態不會出現反饋信號和輸出信號不一致的情況。但是反饋電路和輸出通道合二為一會增大輸出通道失效率，當反饋電路失效時輸出通道也會失效，導致輸出通道可用性降低。
[0005]採用第三種檢測方式，能夠避免以上兩種方式的缺陷，但是電路複雜，因為共用輸出觸點，輸出信號和反饋信號同時產生，需要對輸出通道進行自檢時不可避免會對通道外部負載產生影響。
【發明內容】
[0006]本發明提供一種地鐵信號系統車載設備開關量輸出通道在線自檢系統，可以真實、準確對開關量輸出通道進行自檢，自檢電路失效不會導致輸出通道失效且不影響輸出通道外部負載。
[0007]根據上述目的，本發明提供了一種地鐵信號系統車載設備開關量輸出通道在線自檢系統，其特徵在於，所述系統包括:輸出通道、反饋隔離電源和反饋隔離採集單元，所述輸出通道包括控制單元、驅動單元和輸出觸點，所述控制單元分別與所述驅動單元和所述反饋隔離採集單元連接，所述驅動單元與所述輸出觸點連接，所述反饋隔離電源和所述反饋隔離採集單元分別連接到所述輸出觸點；
[0008]其中，當所述輸出觸點連通時，所述反饋隔離採集單元與所述反饋隔離電源形成通路，所述反饋隔離採集單元採集到所述反饋隔離電源的電流信號，轉換形成反饋信號後發送到所述控制單元以檢測通道是否正常。
[0009]優選地,所述驅動單元包括:
[0010]第一轉換電路、第一電阻和光伏驅動電路，所述第一轉換電路包括第一發光二極體和第一繼電器，所述光伏驅動電路包括第二發光二極體和光伏電池；所述光伏電池與所述輸出觸點連接，所述第二發光二極體的正極與所述第一電阻的一端連接，所述第二發光二極體的負極接地，所述第一電阻的另一端與所述第一繼電器的一端連接，所述第一繼電器的另一端連接到第一直流電源，所述第一發光二極體的正極與所述控制單元連接，所述第一發光二極體的負極接地；
[0011]其中，所述第一發光二極體將接收的信號以光信號的形式傳輸給第一繼電器，所述第一繼電器將信號通過第一電阻後傳輸給所述第二發光二極體，所述光伏電池接收到所述第二發光二極體的光信號後產生電流使得所述輸出觸點連通。
[0012]優選地，所述反饋隔離採集單元包括第二轉換電路、第二電阻、第三電阻以及第四發光二極體，所述第二轉換電路包括第三發光二極體和第二繼電器；
[0013]所述第二電阻的一端與所述輸出觸點的一端連接，另一端與所述第三發光二極體的正極連接，所述第三發光二極體的負極與所述第四發光二極體的正極連接，所述第四發光二極體的負極接地；所述第二繼電器的一端連接到第二直流電源，所述第二繼電器的另一端連接到所述控制單元，所述第三電阻的一端連接到所述繼電器與所述控制單元的連接線上，所述第三電阻的另一端接地；
[0014]其中，當所述輸出觸點連通時，所述第三發光二極體接收到所述反饋隔離電源的電流信號，以光信號的形式傳輸給所述第二繼電器，並通過所述第二繼電器將信號發送到所述控制單元。
[0015]優選地，所述控制單元接收所述反饋隔離採集單元採集並轉換的信號，並根據接收的信號判斷所述輸出通道是否連通，並且所述控制單元產生控制命令到所述驅動單元，並通過所述驅動單元驅動所述輸出觸點的開閉。
[0016]其中，從所述控制單元給所述驅動單元發出控制命令到所述輸出觸點完成閉合或者打開的時間小於外部負載收到所述輸出通道的輸出信號後動作的時間。
[0017]本發明提供一種地鐵信號系統車載設備開關量輸出通道在線自檢系統，通過使用相對高速的控制電路、驅動電路、反饋採集電路和動作時間短的輸出觸點，能夠發送、識別足夠短的脈衝輸出信號，準確識別地鐵信號系統車載設備開關量輸出通道狀態，可以真實、準確對開關量輸出通道進行自檢，並且自檢電路自身狀態不影響輸出通道，檢測過程不影響通道外部負載。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]通過參考附圖會更加清楚的理解本發明的特徵和優點，附圖是示意性的而不應理解為對本發明進行任何限制，在附圖中:
[0019]圖1示出了本發明的現有的第一種輸出通道檢測方案的結構示意圖；
[0020]圖2示出了本發明的現有的第二種輸出通道檢測方案的結構示意圖；
[0021]圖3示出了本發明的現有的第三種輸出通道檢測方案的結構示意圖；
[0022]圖4示出了本發明的地鐵信號系統車載設備開關量輸出通道在線自檢系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面將結合附圖對本發明的實施例進行詳細描述。
[0024]圖4示出了本發明的地鐵信號系統車載設備開關量輸出通道在線自檢系統的結構示意圖。
[0025]參照圖1，本發明的地鐵信號系統車載設備開關量輸出通道在線自檢系統包括:輸出通道、反饋隔離電源40和反饋隔離採集單元50。
[0026]輸出通道包括控制單元10、驅動單元20和輸出觸點30。驅動單元20與輸出觸點30連接，控制單元10分別與驅動單元20和反饋隔離採集單元50連接，反饋隔離電源40和反饋隔離採集單元50分別連接到輸出觸點30 ；
[0027]驅動單元20包括:第一轉換電路U4、第一電阻Rl和光伏驅動電路U3，第一轉換電路U4包括第一發光二極體Dl和第一繼電器SSRl ;光伏驅動電路U3包括第二發光二極體D2和光伏電池PV ;光伏電池PV與輸出觸點30連接，第二發光二極體D2的正極與第一電阻Rl的一端連接,負極接地,第一電阻Rl的另一端與第一繼電器SSRl的一端連接,第一繼電器SSRl的另一端連接到第一直流電源，第一發光二極體Dl的正極與控制單元10連接，負極接地；
[0028]其中，第一發光二極體Dl將接收的信號以光信號的形式傳輸給第一繼電器SSR1，第一繼電器SSRl通過第一電阻Rl將信號傳輸給第二發光二極體D2，所述光伏電池PV接收到第二發光二極體D2的光信號後產生電流使得輸出觸點30連通。
[0029]另外，反饋隔離採集單元50包括第二轉換電路U5、第二電阻R2、第三電阻R3以及第四發光二極體D4，第二轉換電路U5包括第三發光二極體D3和第二繼電器SSR2 ；
[0030]第二電阻R2的一端與輸出觸點30連接，另一端與第三發光二極體D3的正極連接，第三發光二極體D3的負極與第四發光二極體D4的正極連接，第四發光二極體D4的負極接地；第二繼電器SSR2的一端連接到第二直流電源，第二繼電器SSR2的另一端連接到控制單元10，第三電阻R3的一端連接到第二繼電器SSR2與控制單元10的連接線上，另一端接地；
[0031]其中，當輸出觸點30連通時，第三發光二極體D3接收到反饋隔離電源40的電流信號，以光信號的形式傳輸給第二繼電器，並通過第二繼電器將信號發送到控制單元10。
[0032]本實施例的輸出通道靈敏度要求高，從控制單元10給驅動單元20發出控制命令到輸出觸點30完成閉合或者打開的時間要遠小於外部負載收到輸出信號後動作的時間。因此控制單元10、驅動單元20和輸出觸點30需要選用高速高靈敏度元器件的高速電路，從而可以在相對短的時間內實現通道的自檢過程。
[0033]控制單元10用於接收反饋隔離採集單元50的反饋信號，並根據接收的反饋信號判斷輸出通道是否連通，並且控制單元10還產生控制指令到驅動單元20，並通過驅動單元20驅動所述輸出觸點的開閉。
[0034]本實施例的控制單元10包括CPU U1，同時，為了電壓的穩定性，控制單元還包括緩衝器U2。CPU U1連接到緩衝器U2，緩衝器U2連接到驅動單元20。
[0035]本實施例的自檢系統需要一個獨立的隔離直流電源來供電，因此，反饋隔離電源40必須是隔離電源，負載效應越小越好。同時該反饋隔離電源40必須只用於輸出通道自檢而不能再連入其它電路。並且反饋隔離電源40地必須獨立，不能與其它電源地混用。如果有多個輸出通道需要自檢，則每個輸出通道配備獨立的反饋隔離電源。
[0036]利用反饋隔離電源40和輸出通道可以產生通道信號，這些通道信號進入反饋隔離採集單元50轉換成反饋信號輸出給控制單元10。反饋隔離採集單元50捕捉輸出通道輸出的信號並進行隔離轉換後發送到控制單元10以檢測通道是否正常。
[0037]使用本發明的系統進行在線自檢的過程包括；
[0038]當輸出觸點處於閉合狀態時，反饋隔離採集單元50與所述反饋隔離電源40形成通路，反饋隔離採集單元50接收到電源的電流信號後，轉換形成反饋信號發送給控制單元10，控制單元10接收到反饋信號後，根據當前對驅動單元20的指令來判斷輸出通道是否正堂巾ο
[0039]在本實施例中，為了降低直至消除輸出通道自檢帶給輸出負載的影響，必須嚴格控制輸出觸點動作至恢復原狀態的時間。利用高速控制電路、高速驅動電路和響應時間短的輸出觸點組成輸出通道輸出短脈衝信號，該信號可以被高速反饋採集電路捕捉並隔離後送入高速控制電路用以檢查通道是否正常。該短脈衝信號必須足夠短從而不會引起外部輸出負載響應。
[0040]本發明提供一種地鐵信號系統車載設備開關量輸出通道在線自檢系統，通過使用相對高速的控制電路、驅動電路、反饋採集電路和動作時間短的輸出觸點，能夠發送、識別足夠短的脈衝輸出信號，準確識別地鐵信號系統車載設備開關量輸出通道狀態，可以真實、準確對開關量輸出通道進行自檢，並且自檢電路自身狀態不影響輸出通道，檢測過程不影響通道外部負載。
[0041]雖然結合附圖描述了本發明的實施方式，但是本領域技術人員可以在不脫離本發明的精神和範圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權利要求所限定的範圍之內。
【權利要求】
1.一種地鐵信號系統車載設備開關量輸出通道在線自檢系統，其特徵在於，所述系統包括:輸出通道、反饋隔離電源和反饋隔離採集單元，所述輸出通道包括控制單元、驅動單元和輸出觸點，所述控制單元分別與所述驅動單元和所述反饋隔離採集單元連接，所述驅動單元與所述輸出觸點連接，所述反饋隔離電源和所述反饋隔離採集單元分別連接到所述輸出觸點； 其中，當所述輸出觸點連通時，所述反饋隔離採集單元與所述反饋隔離電源形成通路，所述反饋隔離採集單元採集到所述反饋隔離電源的電流信號，轉換形成反饋信號後發送到所述控制單元以檢測通道是否正常。
2.根據權利要求1所述的地鐵信號系統車載設備開關量輸出通道在線自檢系統，其特徵在於，所述驅動單元包括: 第一轉換電路、第一電阻和光伏驅動電路，所述第一轉換電路包括第一發光二極體和第一繼電器，所述光伏驅動電路包括第二發光二極體和光伏電池；所述光伏電池與所述輸出觸點連接，所述第二發光二極體的正極與所述第一電阻的一端連接，所述第二發光二極體的負極接地，所述第一電阻的另一端與所述第一繼電器的一端連接，所述第一繼電器的另一端連接到第一直流電源，所述第一發光二極體的正極與所述控制單元連接，所述第一發光二極體的負極接地； 其中，所述第一發光二極體將接收的信號以光信號的形式傳輸給第一繼電器，所述第一繼電器將信號通過第一電阻後傳輸給所述第二發光二極體，所述光伏電池接收到所述第二發光二極體的光信號後產生電流使得所述輸出觸點連通。
3.根據權利要求1所述的一種地鐵信號系統車載設備開關量輸出通道在線自檢系統，其特徵在於，所述反饋隔離採集單元包括第二轉換電路、第二電阻、第三電阻以及第四發光二極體，所述第二轉換電路包括第三發光二極體和第二繼電器； 所述第二電阻的一端與所述輸出觸點的一端連接，另一端與所述第三發光二極體的正極連接，所述第三發光二極體的負極與所述第四發光二極體的正極連接，所述第四發光二極體的負極接地；所述第二繼電器的一端連接到第二直流電源，所述第二繼電器的另一端連接到所述控制單元，所述第三電阻的一端連接到所述繼電器與所述控制單元的連接線上，所述第三電阻的另一端接地； 其中，當所述輸出觸點連通時，所述第三發光二極體接收到所述反饋隔離電源的電流信號，以光信號的形式傳輸給所述第二繼電器，並通過所述第二繼電器將信號發送到所述控制單元。
4.根據權利要求1所述的一種地鐵信號系統車載設備開關量輸出通道在線自檢系統，其特徵在於，所述控制單元接收所述反饋隔離採集單元採集並轉換的信號，並根據接收的信號判斷所述輸出通道是否連通，並且所述控制單元產生控制命令到所述驅動單元，並通過所述驅動單元驅動所述輸出觸點的開閉。
5.根據權利要求1所述的一種地鐵信號系統車載設備開關量輸出通道在線自檢系統，其特徵在於，從所述控制單元給所述驅動單元發出控制命令到所述輸出觸點完成閉合或者打開的時間小於外部負載收到所述輸出通道的輸出信號後動作的時間。
【文檔編號】G01R31/00GK104375034SQ201410643810
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月7日 優先權日:2014年11月7日
【發明者】石贇, 李超 申請人:北京交控科技有限公司