一種高可靠性的地鐵架控制動控制器電磁閥控制電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高可靠性的地鐵架控制動控制器電磁閥控制電路，它包括功能冗余的主CPU、輔CPU、雙通道邏輯控制電路和閥驅動電路；主CPU和輔CPU之間通過串行外設接口實時通信；雙通道邏輯控制電路包括數據選擇器IC1、或門IC2、與門IC3和晶體管陣列IC4；閥驅動電路包括多個MOSFET管、二極管D1、二極管D2、HV閥和RV閥。本實用新型電路具有主輔CPU控制、控制雙通道冗余、故障導向安全等特點，在地鐵架控項目中實際使用效果良好，具有很高的可靠性，保證了列車制動力的正常施加，從而保證了列車可靠安全的運營。
【專利說明】
-種高可靠性的地鐵架控制動控制器電磁閥控制電路
技術領域
[0001] 本實用新型設及一種控制電路，尤其設及一種高可靠性的地鐵架控制動控制器電 磁閥控制電路。屬于軌道交通制動技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著國內軌道交通政策的開放，越來越多的城市修建了地鐵和有軌電車。越來越 多的人們選擇軌道方式出行，給生活帶來了很大的便利。帶來便利的同時，對軌道交通的安 全要求也日益突出。制動系統直接關系到列車安全運行，作為列車的核屯、技術之一，可靠的 安全的制動控制技術尤為關鍵。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型提供一種控制電路，W解決現有技術的缺陷，實現高可靠性的控制電 磁閥。
[0004] 為解決本實用新型的技術問題，本實用新型采用的技術方案是：
[0005] -種高可靠性的地鐵架控制動控制器電磁閥控制電路，它包括功能冗余的主CPU、 輔CPU、雙通道邏輯控制電路和閥驅動電路；
[0006] 主CPU和輔CPU之間通過串行外設接口實時通信；
[0007] 雙通道邏輯控制電路包括數據選擇器IC1、或口 IC2、與口 IC3和晶體管陣列IC4,主 CPU、輔CPU的10 口分別與數據選擇器IC1輸入端連接，或口 IC2包括或口 IC2A、IC2B、IC2C，與 ΠIC3包括與口 IC3A、IC3B、IC3C，數據選擇器IC1的1Y端與與口 IC3A連接，與口 IC3A的輸入 端與或口 IC2A連接，與口 IC3A的輸出端與晶體管陣列IC4的輸入端連接，數據選擇器IC1的 2Y端與與口 IC3C連接，與口 IC3C的輸入端與或口 IC2C連接，與口 IC3C的輸出端與晶體管陣 列IC4的輸入端連接，晶體管陣列IC4的輸入端INA與與口 IC3A輸出端連接，晶體管陣列IC4 的輸入端INB與與口 IC3B輸出端連接，與口 IC3B輸入端與或口 IC2B輸出端連接；
[000引閥驅動電路包括多個M0S陽T管、二極管D1、二極管D2、HV閥和RV閥，晶體管陣列IC4 的輸出端分別與M0SFET管QUM0SFET管Q2、M0S陽T管Q3的柵極連接，M0SFET管Q1、M0S陽T管 Q2、M0SFET管Q3串聯連接，M0SFET管Q3的源極和漏極分別連接二極管D1、二極管D2,二極管 D1與HV閥連接，二極管D2與RV閥連接，M0SFET管Q3的漏極通過電容C3接地。
[0009] M0SFET管Q1的源極接24V電源，M0SFET管Q2的源極與M0SFET管Q1的漏極連接， M0S陽T管Q3的源極與M0S陽T管Q2的漏極連接。
[0010] M0SFET管QUM0SFET管Q2、M0SFET管Q3的柵極和源極之間設置電阻。
[0011] 本實用新型的有益效果:本電路可W實現列車的常用制動、緊急制動和滑行控制 功能。常用制動時，主CPU實時采集制動缸壓力進行閉環控制，通過控制HV閥和RV閥的得失 電對制動缸進行充排氣控制，最終建立目標制動壓力;緊急制動時HV閥和RV閥失電，不再受 主輔CPU的控制，響應級別最高;主CPU檢測到滑行時輸出滑行信號（SKVR)同時控制HV閥和 RV閥排出制動缸壓力，當檢測到速度恢復粘著滑行解除時恢復當前制動力。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本實用新型的電路圖。
【具體實施方式】
[0013] 下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。W下實施例僅用于說明 本實用新型，不用來限制本實用新型的保護范圍。
[0014] 如圖1所示，本實用新型的一種高可靠性的地鐵架控制動控制器電磁閥控制電路， 它包括功能冗余的主CPU、輔CPU、雙通道邏輯控制電路和閥驅動電路，主CPU和輔CPU之間通 過串行外設接口實時通信；
[0015] 雙通道邏輯控制電路包括數據選擇器IC1、或口 IC2、與口 IC3和晶體管陣列IC4,主 CPU的兩個10口（101、102)與數據選擇器IC1輸入端（1A、2A)連接，輔CPU的四個10口（101、 102、103、104)與數據選擇器IC1輸入端(顯、：A、1B、2B)連接，數據選擇器IC1的輸入端 龐、?/Β分別與電阻R2和電阻R1連接，電阻R2和電阻R1再接電源，數據選擇器IC1的輸入 端3A、3B、4A、4B與電阻R3連接，電阻R3接電源，或口 IC2包括或口 IC2A、IC2B、IC2C，與口 IC3 包括與口 1〔34、1〔38、1〔3(：，數據選擇器1(：1的￥0：端連接電容(：1一端并與電源連接，電容(：1 另一端接地，數據選擇器IC1的3Y端、4Y端通過電阻R4接電源，數據選擇器IC1的1Y端與與口 IC3A連接，與口 IC3A的輸入端與或口 IC2A連接，與口 IC3A的輸出端與晶體管陣列IC4的輸入 端連接，數據選擇器IC1的2Y端與與口 IC3C連接，與口 IC3C的輸入端與或口 IC2C連接，與口 IC3C的輸出端與晶體管陣列IC4的輸入端連接，晶體管陣列IC4的輸入端INA與與口 IC3A輸 出端連接，晶體管陣列IC4的輸入端INB與與口 IC3B輸出端連接，與口 IC3B輸入端與或口 IC2B輸出端連接，晶體管陣列IC4的COM和GND端之間設置電容C2;
[0016] 閥驅動電路包括多個M0S陽T管、二極管D1、二極管D2、HV閥和RV閥，晶體管陣列IC4 的輸出端0UTA通過電阻R6與M0SFET管Q1的柵極連接，晶體管陣列IC4的輸出端0UTB通過電 阻R8與M0SFET管Q2的柵極連接，晶體管陣列IC4的輸出端0UTC通過電阻R10與M0SFET管Q3的 柵極連接，M0SFET管Q1的源極接24V電源，M0SFET管Q2的源極與M0SFET管Q1的漏極連接， M0SFET管Q3的源極與M0SFET管Q2的漏極連接，M0SFET管Q1的柵極和源極之間設置電阻R5， M0SFET管Q2的柵極和源極之間設置電阻R7，M0SFET管Q3的柵極和源極之間設置電阻R9， M0SFET管Q3的源極和漏極分別連接二極管D1、二極管D2,二極管D1與HV閥連接，二極管D2與 RV閥連接，M0S陽T管Q3的漏極通過電容C3接地。
[0017] HV閥和RV閥為該電路的最終控制元件，HV閥和RV閥的不同得失電組合狀態表示了 不同的制動狀態。詳細的狀態表見表1:
[001 引
[0019] 表1
[0020] 由表1可知，當HV閥失電RV閥得電時，制動控制器處于邊充氣邊排氣狀態，處于危 險不穩定狀態。最終惡劣后果是導致制動距離延長，影響列車安全運營。
[0021] 本實用新型電路從源頭上杜絕HV閥失電RV閥得電工況的發生，使制動控制器處于 安全狀態。具體分析如下：
[0022] 如圖1所示，通過91、92、93^個版)8陽巧空制固詞和1?￥閥。91、92、93^個騰5。61'相當 于立個串聯的開關。當Q1、Q2導通時HV閥得電，當Q3導通時RV閥得電，控制器處于排氣狀態。 當HV閥失電時，Q1、Q2有一個或者全部處于截止狀態，此時在Q3的第Ξ引腳處不會得電，故 無論RV閥的控制信號是高電平或是低電平，RV閥都不會得電。
[0023] 本實用新型電路的任何元器件在任何故障模式下均不會出現HV閥失電RV閥得電 工況，故可W使列車可靠施加制動。
[0024] 本實用新型電路的Ξ大功能闡述如下：
[0025] 1、常用制動
[0026] 主CPU采集速度信號、車重信號和制動指令進行制動力的計算與分配，從而得到該 車的目標制動力，即目標制動缸壓力（W下簡稱BC壓力）。
[0027] 主CPU實時采集BC缸實際壓力并與目標BC壓力進行比較，實時控制HV閥和RV閥充 排氣使實際BC缸壓力達到目標壓力。
[0028] BC壓力建立過程采用實時閉環控制，控制精度高，響應較快滿足系統要求。
[0029] 輔CPU實時監視HV閥和RV閥的工作狀態，通過SPI 口與主CPU實時通信。當檢測到閥 工作異常時，可W切換到輔CPU進行控制。
[0030] 2、緊急制動
[0031] 緊急制動安全級別與響應級別最高，完全通過硬件電路實現，與控制軟件無關。
[0032] 緊急制動控制邏輯為失電有效，當檢測到緊急制動時EB信號為低電平，控制HV閥 和RV閥均處于失電狀態，制動缸處于充氣狀態。
[0033] 在非滑行狀態時SKVR信號為低電平，SKVR信號和EB信號取或操作后仍為低電平。 取或后的信號與HV閥和RV閥的控制信號取與操作，最終HV閥和RV閥的控制信號為低電平， M0S陽T管QUM0S陽T管Q3處于截止狀態，HV閥和RV閥失電，制動器進入緊急制動狀態。
[0034] 在非滑行狀態時，SKVR信號為低電平，SKVR信號和EB信號取或操作后仍為低電平。 取或后的信號與OPEN信號取與操作，最終OPEN控制信號為低電平，Q2處于截止狀態，HV閥和 RV閥供電回路失電，HV閥和RV閥失電，制動器進入緊急制動狀態。
[0035] 控制HV閥和RV閥失電的情況下，同時再控制HV閥和RV閥供電回路失電，最總確保 HV閥和RV閥處于失電狀態，制動器進入緊急制動狀態。
[0036] 3、滑行控制
[0037] 主CPU通過檢測速度信號，實時判斷是否處于滑行狀態。
[003引當檢測到某一軸滑行時，輸出SKVR信號，同時控制HV閥和RV閥進行排氣操作。當主 CPU檢測到速度恢復粘著時，恢復當前所需制動力。
[0039] 當檢測到滑行時輔CPU監視HV閥和RV閥動作狀態，當持續排氣時間超過5秒時，停 止滑行控制。
[0040] 輔CPU獨立的監視防滑狀態，可W中止滑行控制。
[0041] 滑行檢測與滑行控制在制動工況、惰行工況和制動轉牽引3秒內工況下進行。緊急 制動工況下也需要滑行控制。
[0042] 綜上，本實用新型電路具有主輔CPU控制、控制雙通道冗余、故障導向安全等特點， 在地鐵架控項目中實際使用效果良好，具有很高的可靠性，保證了列車制動力的正常施加， 從而保證了列車可靠安全的運營。
【主權項】
1. 一種高可靠性的地鐵架控制動控制器電磁閥控制電路，其特征在于：它包括功能冗 余的主CPU、輔CPU、雙通道邏輯控制電路和閥驅動電路； 主CRJ和輔CRJ之間通過串行外設接口實時通信； 雙通道邏輯控制電路包括數據選擇器IC1、或門IC2、與門IC3和晶體管陣列IC4，主CPU、 輔CPU的IO 口分別與數據選擇器ICl輸入端連接，或門IC2包括或門IC2A、IC2B、IC2C，與門 IC3包括與門IC3A、IC3B、IC3C，數據選擇器ICl的IY端與與門IC3A連接，與門IC3A的輸入端 與或門IC2A連接，與門IC3A的輸出端與晶體管陣列IC4的輸入端連接，數據選擇器ICl的2Y 端與與門IC3C連接，與門IC3C的輸入端與或門IC2C連接，與門IC3C的輸出端與晶體管陣列 IC4的輸入端連接，晶體管陣列IC4的輸入端I NA與與門IC3A輸出端連接，晶體管陣列IC4的 輸入端INB與與門IC3B輸出端連接，與門IC3B輸入端與或門IC2B輸出端連接； 閥驅動電路包括多個MOSFET管、二極管D1、二極管D2、HV閥和RV閥，晶體管陣列IC4的輸 出端分別與MOSFET管Q1、M0SFET管Q2、M0SFET管Q3的柵極連接，MOSFET管Q1、M0SFET管Q2、 MOSFET管Q3串聯連接，MOSFET管Q3的源極和漏極分別連接二極管Dl、二極管D2,二極管Dl與 HV閥連接，二極管D2與RV閥連接，MOSFET管Q3的漏極通過電容C3接地。2. 根據權利要求1所述的一種高可靠性的地鐵架控制動控制器電磁閥控制電路，其特 征在于= MOSFET管Ql的源極接24V電源，MOSFET管Q2的源極與MOSFET管Ql的漏極連接， MOSFET管Q3的源極與MOSFET管Q2的漏極連接。3. 根據權利要求2所述的一種高可靠性的地鐵架控制動控制器電磁閥控制電路，其特 征在于= MOSFET管QUM0SFET管Q2、M0SFET管Q3的柵極和源極之間設置電阻。
【文檔編號】G05B9/03GK205485356SQ201620167253
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月4日
【發明人】曾志勇, 徐小磊, 張鳳磊, 付長印, 謝偉超
【申請人】江西華伍制動器股份有限公司