專利名稱：用于控制三相交流轉轍機的電子裝置和方法
技術領域：
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本發明主要涉及交通運輸鐵路信號自動控制系統。
背景技術：
隨著鐵路運輸"高速、重載"的需求，大量的采用了三相交流轉轍設備，對 于該設備的控制電路無論是電氣集中聯鎖還是計算機聯鎖，采用的都是繼電器構 成的邏輯控制電路來實現。該繼電電路存在以下問題
1、 安全性存在隱患。
(1) 繼電電路由分離元件和繼電器構成，采用的是繼電器的接點控制技術， 一般技術人員采用封連接點的方法很容易改變其控制邏輯，安全性存在很大隱 患。
(2) 由繼電器構成的表示電路在相同時段只能監測一個位置的信號，即當 道岔執行定操命令后，只監測定位表示信號，如果定位表示電路有信號，則認為 道岔處于定位位置，否則道岔處于四開位置；當道岔執行反操命令后，只監測反 位表示信號，如果反位表示電路有信號，則認為道岔處于反位位置，否則道岔處 于四開位置。這種道岔位置監測方法在正常情況下沒有安全問題，但在車站施工 或設備維修時，工程技術人員往往為了測試和査找故障方便，同時在定位位置和 反位位置均加入表示二極管，當測試試驗時，如執行定操指令后，無論轉轍機處 于何種位置，由于外電路已經構成，均認為道岔處于定位位置，同樣當執行反操 指令后，無論轉轍機處于何種位置，均認為道岔處于反位位置，這樣就構成了一 個虛假的位置表示，對實際運營造成非常大的安全隱患。
2、 可維護性差。繼電電路由分離元件和繼電器構成，出現故障時，系統沒 有自檢功能，全靠技術人員的經驗和簡單測試來排除故障，査找故障原因和排除 故障困難。3、可擴展性差。當系統需要進行擴展或者改造時，繼電電路需要大量的配線，
一方面增加故障率，另一方面延長施工周期，影響使用效率。
發明內容
本發明的目的在于避免現有技術的不足之處而提供一種用于控制三相交流 轉轍機的電子裝置及其方法。采用模塊化電子電路取代由安全性繼電器構成的三 相交流轉轍機控制表示電路，提供一種安全可靠、易擴展、易維護的控制三相交 流轉轍機的電子模塊。
本發明的目的可以通過采用以下技術方案來實現 一種用于控制三相交流 轉轍機的電子裝置，包括有鎖閉防護電路(3)，其主要特在于還包括有三相交 流動作電源輸入電源鑒別電路(2),其輸出端依次連接鎖閉防護電路(3)、動作 電路過流及檢測電路(5)、轉轍機動作驅動電路(6)以驅動三相交流轉轍機(8); 三相交流轉轍機(8)的輸出端連接表示信號采集電路(7);通信電路(1)、電
源鑒別電路(2)、動作電路過流及檢測電路(5)、表示信號檢測電路(7)的輸 出端連接微控制器系統(4)的輸入端；微控制器系統(4)的輸出端設有鎖閉防 護電路(3)、轉轍機動作驅動電路(6);表示信號檢測電路(7)的輸入端有表
示電源輸入
所述的通信電路(l)，完成道岔轉動操作命令的接收、道岔表示狀態的傳送； 所述的通信電路(1)采用CAN電路現場總線；
所述的電源鑒別電路(2)對三相交流輸入電源電壓、缺相和相序的檢測； 所述的鎖閉防護電路(3)，輸入端連接至微控制器系統(4),當微控制器系
統(4)接收到鎖閉命令或自檢故障時切斷轉轍機動作電源；
所述的動作電路過流及檢測電路(5)實現轉轍機動作電流的采集和對動作 電路的保護；
所述的轉轍機動作驅動電路(6)，控制三相交流轉轍機的正轉或反轉；
所述的表示信號采集電路(7)用于實時檢查轉轍機的位置情況。 所述的用于控制三相交流轉轍機的電子裝置，所述的電源鑒別電路(2)包 括有三相電源的AB、 BC之間連接有電阻(2-1、 2-3)與電壓傳感器(2-2、 2-4)的輸入端，電壓傳感器(2-2、 2-4)的輸出端連接運算放大器(2-5、 2-6)電壓 實時采集轉換為數字信號后接入微控制器系統(4)的AD引腳線。
所述的用于控制三相交流轉轍機的電子裝置，所述的轉轍機動作驅動電路 (6)包括有在微控制器系統(4)的輸出端設有隔離驅動電路(6-1)，在隔離驅 動電路(6-1)的輸出端設有與三相電源分別連接的電源開關(Kl、 K2、 K3)和 換向開關(K4、 K5、 K6、 K7)，其中換向開關(K4、 K5)與電源開關(Kl)電 連接，換向開關(K6、 K7)與電源開關(K2)電連接；電源開關(Kl、 K2)通 過換向開關(K4、 K5、 K6、 K7)、電源開關(K3)分別與三相交流轉轍機(8) 輸入端(X5、 X3、 X2、 X4、 XI)電連接。
所述的用于控制三相交流轉轍機的電子裝置，所述的表示信號采集電路(7) 包括有表示變壓器(7-3)的輸出端分別設有電阻(7-4)、開關(K13),開關(K13) 連接于三相交流轉轍機(8)輸入端(XI);電阻(7-4)的輸出端連接開關(K11) 和開關(K12);開關(K11)與開關(K14)串連并與三相交流轉轍機(8)輸入 端(X2)電連接；開關(K11)的輸出端連接定位表示檢測電路(7-5)，并與三 相交流轉轍機(8)輸入端(X4)電連接；開關(K12)與開關(K15)串連并 與三相交流轉轍機(8)輸入端(X3)電連接；開關(K12)的輸出端連接反位 表示檢測電路(7-6)，并與三相交流轉轍機(8)輸入端(X5)電連接；定位表 示檢測電路(7-5)、反位表示檢測電路(7-6)的輸出端轉換為數字信號后接入 微控制器系統(4)的MCU引腳。
所述的開關為電子開關。
一種用于控制三相交流轉轍機的電子裝置的方法，其特征在于所述的控制步 驟為
(1) .準備工作步驟101系統上電開始工作后進行步驟102系統的初始化 工作；步驟103進行系統的自檢，包括檢査程序區和數據區是否正常、關鍵器件 和開關是否正常，如果自檢正確，步驟104判斷自檢結果是否正常，如果自檢錯 誤，則進入步驟105使裝置導向安全側輸出，即啟動鎖閉防護電路(3)，切斷三 相交流電源，斷開轉轍機動作驅動電路(6)，并將道岔的位置表示設置為四開狀 態；
(2) 如果自檢正確，則進入步驟106，判斷通信電路(1)中是否有命令產生，如果沒有，則進入步驟107，進行道岔表示信號采集和判斷；
(3) 判斷有沒有定表信號，進入步驟107，如果有，判斷有無反表信號， 進入步驟109，如果沒有，則表明道岔為定位表示，進入步驟112，否則道岔為 四開，進入步驟lll;
(4) 如果步驟107判斷沒有定表信號，則進入步驟108，再判斷有無反表 信號，如果有，則表明道岔為反位表示，進入步驟IIO，否則道岔為四開狀態， 進入步驟111;
(5) 如果步驟106判斷有命令，則進入步驟120，判斷是否是定操命令， 如果是定操命令，則進入步驟121，繼續判斷三相電源是否缺相或者相序不正確， 如果三相電源不正確，則進入步驟107，進行表示信號的采集和判斷；如果正確， 則進入步驟122,進行道岔定位的操作；然后繼續判斷道岔定位操作是否結束， 進入步驟123，如果結束，則轉入步驟103;如果沒有結束，再進入步驟124， 判斷動作過程是否超時，如果沒有超時，繼續進行操作，否則結束動作過程，轉 入步驟103。
(6) 如果步驟120判斷不是定操命令，則進入步驟130，判斷是否為反操 命令；如果步驟130判斷不是反操命令，則轉入步驟107，進行表示信號的采集 和判斷；如果是反操命令，則進入步驟131繼續判斷三相電源是否缺相或者相序 不正確，如果三相電源不正確，則進入步驟107，進行表示信號的采集和判斷； 如果正確，則進入步驟132，進行道岔反位的操作；然后繼續判斷道岔反位操作 是否結束，進入步驟133,如果結束，則轉入步驟103;如果沒有結束，再進入 步驟134，判斷動作過程是否超時，如果沒有超時，繼續進行操作，否則結束動 作過程，轉入步驟103。
通信電路采用現場總線方式，接收聯鎖主機道岔動作命令，向聯鎖主機返回 道岔表示狀態信息。
本發明的有益效果本發明采用無觸點控制技術、模塊化的結構，用電子電 路代由安全型繼電器構成的控制三相交流轉轍機轉換的表示電路，一般技術人員 采用常規手段無法改變其既有邏輯關系，完全消除了由于封連接點而構成的事故 隱患，安全性得到大幅度的提高。并能夠對道岔的定位、反位的表示進行雙向安 全性實時檢測和分析，安全性得到大幅度的提高。裝置采用模塊化設計思路，具有自檢功能，利用網絡平臺構建，組成系統方便，排除故障快捷，可維護性和可 擴展性強。
圖1是本發明的控制三相交流轉轍機的電子裝置的方框圖2是本發明裝置的三相交流電源鑒別電路2的示意圖3是本發明裝置的三相交流轉轍機動作驅動電路6的示意圖4是本發明裝置的三相交流轉轍機表示信號采集電路7的示意圖5是本發明裝置的程序流程圖。
具體實施例方式
以下結合附圖所示之最佳實施例作進一步詳述-
實施例1，見圖1， 一種用于控制三相交流轉轍機的電子裝置，包括有鎖閉
防護電路3，還包括有三相交流動作電源輸入電源鑒別電路2，其輸出端依次連 接鎖閉防護電路3、動作電路過流及檢測電路5、轉轍機動作驅動電路6以驅動 三相交流轉轍機8;三相交流轉轍機8的輸出端連接表示信號采集電路7;通信 電路l、電源鑒別電路2、動作電路過流及檢測電路5、表示信號檢測電路7的 輸出端連接微控制器系統4的輸入端；微控制器系統4的輸出端設有鎖閉防護電 路3、轉轍機動作驅動電路6;表示信號檢測電路7的輸入端有表示電源輸入
所述的通信電路l，完成道岔轉動操作命令的接收、道岔表示狀態的傳送； 所述的通信電路1采用CAN電路現場總線；
所述的電源鑒別電路2對三相交流輸入電源電壓、斷相和相序的檢測；
所述的鎖閉防護電路3,輸入端連接至微控制器系統4，當微控制器系統4 接收到鎖閉命令或自檢故障時切斷轉轍機動作電源；
所述的動作電路過流及檢測電路5實現轉轍機動作電流的采集和對動作電 路的保護；
所述的轉轍機動作驅動電路6，控制三相交流轉轍機的正轉或反轉；
所述的表示信號采集電路7用于實時檢查轉轍機的位置情況。
實施例2，見圖2，所述的電源鑒別電路2包括有三相電源的AB、 BC之間壓傳感器2-2、 2-4的輸入端，電壓傳感器2-2、 2-4的 輸出端連接運算放大器2-5、 2-6電壓實時釆集轉換為數字信號后接入微控制器 系統4的AD引腳線。控制器計算出相電壓并根據數/模轉換值判斷相序是否正 確。
實施例3，見圖3， 一種用于控制三相交流轉轍機的電子裝置，所述的轉轍 機動作驅動電路6包括有在微控制器系統4的輸出端設有隔離驅動電路6-1，在 隔離驅動電路6-l的輸出端設有與三相電源分別連接的電源開關K1、 K2、 K3和 換向開關K4、 K5、 K6、 K7，其中換向開關K4、 K5與電源開關K1電連接，換 向開關K6、 K7與電源開關K2電連接；電源開關Kl、 K2通過換向開關K4、 K5、 K6、 K7、電源開關K3分別與三相交流轉轍機8輸入端X5、 X3、 X2、 X4、 XI電連接。三相交流轉轍機8向定位轉動時，電源開關全部閉合，同時換向開 關中的K4、 K6閉合；向反位轉動時，電源開關全部閉合，同時換向開關中的 K5、 K7閉合；無論是向反位轉動還是向定位轉動，都是首先閉合電源開關，從 動作電路過流及檢測電路5檢測是否開關故障，如果沒有故障，則斷開電源開關， 閉合換向開關，完成道岔的轉動，同時實現了電源開關和換向開關的檢査。
實施例4，見圖4, 一種用于控制三相交流轉轍機的電子裝置，所述的表示 信號采集電路7包括有表示變壓器7-3的輸出端分別設有電阻7-4、開關K13， 開關K13連接于三相交流轉轍機8輸入端XI;電阻7-4的輸出端連接開關Kll 和開關K12;開關Kll與開關K14串連并與三相交流轉轍機8輸入端X2電連接； 開關Kll的輸出端連接定位表示檢測電路7-5，并與三相交流轉轍機8輸入端 X4電連接;開關K12與開關K15串連并與三相交流轉轍機8輸入端X3電連接； 開關K12的輸出端連接反位表示檢測電路7-6，并與三相交流轉轍機8輸入端 X5電連接；定位表示檢測電路7-5、反位表示檢測電路7-6的輸出端轉換為數字 信號后接入微控制器系統4的MCU引腳。當檢測表示信號時，先閉合K11、K13 和K14，通過定表檢測電路檢査是否有信號，如果有，則將定表標志設置為"l"， 否則設置為"0";然后閉合K12、 K13和K15，通過反表檢測電路檢査是否有信 號，如果有，則將反表標志設置為"l"，否則設置為"0";如果定表標志為"l"、 反表標志為"0"，則轉轍機的位置為定位表示；如果定表標志為"0"、反表標志 為"1"，則轉轍機的位置為反位表示；如果定表標志和反表標志均為"1"或者
10均為"0"，則轉轍機的位置為四開表示。
實施例5，實施例1—4的開關為電子開關。
實施例6， 一種用于控制三相交流轉轍機的電子裝置的方法，所述的控制步 驟為
(1) .準備工作步驟101系統上電開始工作后進行步驟102系統的初始化 工作；步驟103進行系統的自檢，包括檢查程序區和數據區是否正常、關鍵器件
和開關是否正常，如果自檢正確，步驟104判斷自檢結果是否正常，如果自檢錯 誤，則進入步驟105使裝置導向安全側輸出，即斷開鎖閉防護電路(3)和轉轍 機動作驅動電路(6)，并將道岔的位置表示設置為四開狀態；
(2) 如果自檢正確，則進入步驟106，判斷通信電路(1)中是否有命令產 生，如果沒有，則進入步驟107,進行道岔表示信號采集和判斷；
(3) 判斷有沒有定表信號，進入步驟107，如果有，判斷有無反表信號， 進入步驟109，如果沒有，則表明道岔為定位表示，進入步驟112,否則道岔為 四開，進入步驟lll;
(4) 如果步驟107判斷沒有定表信號，則進入步驟108，再判斷有無反表 信號，如果有，則表明道岔為反位表示，進入步驟IIO，否則道岔為四開狀態， 進入步驟lll;
(5) 如果步驟106判斷有命令，則進入步驟120，判斷是否是定操命令， 如果是定操命令，則進入步驟121，否則繼續判斷三相電源是否斷相或者相序是 否正確，如果三相電源不正確，則進入步驟107，進行表示信號的采集和判斷； 如果正確，則進入步驟122，進行道岔定位的操作；然后繼續判斷道岔定位操作 是否結束，進入步驟123，如果結束，則轉入步驟103;如果沒有結束，再進入 步驟124，判斷動作過程是否超時，如果沒有超時，繼續進行操作，否則結束動 作過程，轉入步驟103。
(6) 如果步驟120判斷不是定操命令，則進入步驟130，判斷是否為反操 命令；如果步驟130判斷不是反操命令，則轉入步驟107，進行表示信號的采集 和判斷；如果是反操命令，則進入步驟131繼續判斷三相電源是否斷相或者相序 不正確，如果三相電源不正確，則進入步驟107，進行表示信號的采集和判斷； 如果正確，則進入步驟132，進行道岔反位的操作；然后繼續判斷道岔反位操作是否結束，進入步驟133,如果結束，則轉入步驟103;如果沒有結束，再進入 步驟134，判斷動作過程是否超時，如果沒有超時，繼續進行操作，否則結束動
作過程，轉入步驟103。
權利要求
1. 一種用于控制三相交流轉轍機的電子裝置，包括有鎖閉防護電路(3)，其特征在于還包括有三相交流動作電源輸入電源鑒別電路(2)，其輸出端依次連接鎖閉防護電路(3)、動作電路過流及檢測電路(5)、轉轍機動作驅動電路(6)以驅動三相交流轉轍機(8)；三相交流轉轍機(8)的輸出端連接表示信號采集電路(7)；通信電路(1)、電源鑒別電路(2)、動作電路過流及檢測電路(5)、表示信號檢測電路(7)的輸出端連接微控制器系統(4)的輸入端；微控制器系統(4)的輸出端設有鎖閉防護電路(3)、轉轍機動作驅動電路(6)；表示信號檢測電路(7)的輸入端有表示電源輸入所述的通信電路(1)，完成道岔轉動操作命令的接收、道岔表示狀態的傳送；所述的電源鑒別電路(2)對三相輸入電源電壓、斷相和相序的檢測；所述的鎖閉防護電路(3)，輸入端連接至微控制器系統(4)，當微控制器系統(4)接收到鎖閉命令或自檢故障時切斷轉轍機動作電源；所述的動作電路過流及檢測電路(5)實現三相交流轉轍機動作電流的采集和對動作電路的保護；所述的三相交流轉轍機動作驅動電路(6)，控制三相交流轉轍機的正轉或反轉；所述的表示信號采集電路(7)用于實時檢查轉轍機的位置情況。
2. 如權利要求l所述的用于控制三相交流轉轍機的電子裝置，其特征在于所述的電源鑒別電路(2)包括有三相電源的AB、 BC之間連接有電阻(2-1、 2-3)與電壓傳感器(2-2、 2-4)的輸入端，電壓傳感器(2-2、 2-4)的輸出端連接運算放大器(2-5、 2-6)電壓實時采集轉換為數字信號后接入微控制器系統(4)的AD引腳線。
3. 如權利要求1所述的用于控制三相交流轉轍機的電子裝置，其特征在于所述的轉轍機 動作驅動電路(6)包括有在微控制器系統(4)的輸出端設有隔離驅動電路(6-1)， 在隔離驅動電路(6-1)的輸出端設有與三相電源分別連接的電源開關(Kl、 K2、 K3) 和換向開關(K4、 K5、 K6、 K7)，其中換向開關(K4、 K5)與電源開關(Kl)電連 接，換向開關(K6、 K7)與電源開關(K2)電連接；電源開關(Kl、 K2)通過換向 開關(K4、 K5、 K6、 K7)、電源開關(K3)分別與三相交流轉轍機(8)輸入端(X5、 X3、 X2、 X4、 XI)電連接。
4. 如權利要求1所述的用于控制三相交流轉轍機的電子裝置，其特征在于所述的表示信號采集電路(7)包括有表示變壓器(7-3)的輸出端分別設有電阻(7-4)、開關(K13)， 開關(K13)連接于三相交流轉轍機(8)輸入端(XI);電阻(7-4)的輸出端連接開 關(K11)和開關(K12);開關(K11)與開關(K14)串連并與三相交流轉轍機(8) 輸入端(X2)電連接；開關(K11)的輸出端連接定位表示檢測電路(7-5)，并與三 相交流轉轍機(8)輸入端(X4)電連接；開關(K12)與開關(K15)串連并與三相 交流轉轍機(8)輸入端(X3)電連接；開關(K12)的輸出端連接反位表示檢測電路 (7-6)，并與三相交流轉轍機(8)輸入端(X5)電連接；定位表示檢測電路(7-5)、 反位表示檢測電路(7-6)的輸出端轉換為數字信號后接入微控制器系統(4)的MCU 引腳。
5. 如權利要求1至5所述的用于控制三相交流轉轍機的電子裝置，其特征在于所述的開 關為電子開關。
6. —種用于控制三相交流轉轍機的電子裝置的方法，其特征在于所述的控制步驟為(1) .準備工作步驟101系統上電開始工作后進行步驟102系統的初始化工作；步驟103進行系統的自檢，包括檢查程序區和數據區是否正常、關鍵器件和開關是 否正常，如果自檢正確，步驟104判斷自檢結果是否正常，如果自檢錯誤，貝腿 入步驟105使裝置導向安全側輸出，即啟動鎖閉防護電路(3)，切斷三相交流電 源，斷開轉轍機動作驅動電路(6)，并將道岔的位置表示設置為四開狀態；(2) 如果自檢正確，則進入步驟106,判斷通信電路(1)中是否有命令產生，如果 沒有，則進入步驟107，進行道岔表示信號采集和判斷；G)判斷有沒有定表信號，進入步驟107，如果有，判斷有無反表信號，進入步驟109， 如果沒有，則表明道岔為定位表示，進入步驟112，否則道岔為為四開狀，進入 步驟lll;(4) 如果步驟107判斷沒有定表信號，則進入步驟108，再判斷有無反表信號，如果 有，則表明道岔為反位表示，進入步驟IIO，否則道岔為四開狀，進入步驟lll;(5) 如果步驟106判斷有命令，則進入步驟120，判斷是否是定操命令，如果是定操 命令，則進入步驟121，繼續判斷三相電源是否斷相或者相序不正確，如果三相 電源不正常，則進入步驟107，進行表示信號的采集和判斷；如果正確，則進入 步驟122，進行道岔定位的操作；然后繼續判斷道岔定位操作是否結束，進入步 驟123，如果結束，則轉入步驟103;如果沒有結束，再進入步驟124，判斷動作 過程是否超時，如果沒有超時，繼續進行操作，否則結束動作過程，轉入步驟103。(6) 如果步驟120判斷不是定操命令，則進入步驟130，判斷是否為反操命令；如果步驟130判斷不是反操命令，則轉入步驟107，進行表示信號的采集和判斷；如 果是反操命令，則進入步驟131繼續判斷三相電源是否斷相或者相序不正確，如 果三相電源不正確則進入步驟107，進行表示信號的采集和判斷；如果正確，則 進入步驟132，進行道岔反位的操作；然后繼續判斷道岔反位操作是否結束，進 入步驟133，如果結束，則轉入步驟103;如果沒有結束，再進入步驟134，判斷 動作過程是否超時，如果沒有超時，繼續進行操作，否則結束動作過程，轉入步 驟103。
全文摘要
本發明主要涉及交通運輸鐵路信號自動控制系統。一種用于控制三相交流轉轍機的電子裝置及其方法，包括有鎖閉防護電路(3)，其主要特在于還包括有三相動作電源輸入電源鑒別電路(2)，其輸出端依次連接鎖閉防護電路(3)、動作電路過流及檢測電路(5)、轉轍機動作驅動電路(6)以驅動三相交流轉轍機(8)；三相交流轉轍機((8)的輸出端連接表示信號采集電路(7)；通信電路(1)、電源鑒別電路(2)、動作電路過流及檢測電路(5)、表示信號檢測電路(7)的輸出端連接微控制器系統(4)的輸入端；微控制器系統(4)的輸出端設有鎖閉防護電路(3)、轉轍機動作驅動電路(6)；表示信號檢測電路(7)的輸入端有表示電源輸入。本發明采用無觸點控制技術，用電子電路取代由安全型繼電器構成的道岔轉換表示電路。
文檔編號B61L5/00GK101428635SQ20081018229
公開日2009年5月13日 申請日期2008年11月22日 優先權日2008年11月22日
發明者濤 何, 方亞非, 曠文珍, 牛宏俠, 范多旺, 邢東峰, 陳光武, 魏宗壽, 魏文軍 申請人:蘭州大成自動化工程有限公司