一种可移动刚性悬挂接触网控制装置及控制方法与流程

本发明涉及轨道交通接触网控制，尤其涉及一种可移动刚性悬挂接触网控制装置及控制方法。

背景技术：

1、在部分城市轨道交通或者国铁项目中，一些电客车检修库房由于顶部设备检修要求，需要在检修作业时将轨道上方的接触网系统侧移，以保证安全并避免干扰；在进行调车作业时，又需要架空接触网系统位于轨顶上方，以保证受电弓的可靠取流。另外，在一些电力机车牵引的货物装卸线中，由于作业需要，也存在类似需求。针对上述需求，现有技术中出现了移动刚性悬挂接触网系统。

2、现有移动刚性悬挂接触网系统能够通过控制柜控制刚性接触网悬臂进行收放动作，以实现接触网系统在轨顶上方位置和侧移位置之间的切换。但是，现有控制柜功能较为简单，通常仅具备刚性接触网悬臂的基本收放功能，无法满足复杂项目需求。

3、具体而言，现有控制柜未实现与其他轨旁设施的多层闭锁功能，例如未能与上网开关、检修平台门锁、轨顶龙门吊等设施形成有效联锁，难以满足接触网收放动作与轨旁设施状态之间的安全联锁要求。

4、同时，现有控制柜缺少hmi人机界面实时显示功能，无法直观显示系统状态，例如旋臂位置、移动状态、电机工作状态等信息，不利于操作人员及时掌握移动刚性悬挂接触网系统的运行状态。

5、此外，现有控制柜未具备与当地铁路监控系统的通信功能，难以满足复杂项目中对移动刚性悬挂接触网系统进行集中监控和通信管理的需求。

6、另外，不同控制柜之间未实现互为备用功能，系统可靠性不足，难以满足复杂项目对移动刚性悬挂接触网控制系统可靠性的要求。

7、因此，如何提供一种适用于移动刚性悬挂接触网系统的控制装置，使其在实现刚性接触网悬臂基本收放控制的基础上，进一步满足多层闭锁、系统状态实时显示、与当地铁路监控系统通信以及提高系统可靠性的需求，成为本领域需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种可移动刚性悬挂接触网控制装置及控制方法，以解决现有移动刚性悬挂接触网控制柜功能简单，仅具备刚性接触网悬臂基本收放功能，难以满足复杂项目中多层闭锁、系统状态实时显示、与监控系统通信以及通信可靠性和安全保护需求的问题。

2、第一方面，本发明提供一种可移动刚性悬挂接触网控制装置，包括总控制柜、多个终端控制箱、光纤通信电缆、硬接线安全回路、plc程序闭锁单元、人机界面以及监控通信单元；

3、所述总控制柜设置于系统控制室内，用于集中处理逻辑运算、人机交互、通信管理和安全联锁功能；

4、多个所述终端控制箱分别设置于各股道现场，每个所述终端控制箱对应一个股道，用于对应股道的现场信号采集、电机驱动控制和本地安全保护；

5、所述光纤通信电缆用于连接所述总控制柜和多个所述终端控制箱；

6、所述硬接线安全回路用于在触发时切断电机接触器线圈电源；

7、所述plc程序闭锁单元用于采集轨旁设施状态信号，并根据所述轨旁设施状态信号控制电机驱动回路的使能状态；

8、所述人机界面用于实时显示所述可移动刚性悬挂接触网控制装置的系统状态；

9、所述监控通信单元用于与铁路监控系统和/或车间整体控制系统通信。

10、在一些实施方式中，所述总控制柜与多个所述终端控制箱之间通过所述光纤通信电缆连接，构成光纤环网通信拓扑；所述总控制柜作为核心控制单元，与多个所述终端控制箱形成一主多从分布式控制架构；每个所述终端控制箱用于采集对应股道的现场信号并上传至所述总控制柜，并根据所述总控制柜下发的控制指令执行对应股道的电机驱动控制和本地安全保护。

11、在一些实施方式中，每个所述终端控制箱控制两组电动机构驱动连杆和对应的位置限位开关；每组所述电动机构驱动连杆用于驱动一列位的旋臂在轨顶上方位置和轨道侧方位置之间旋转运动；所述位置限位开关用于反馈对应旋臂的位置状态。

12、在一些实施方式中，所述硬接线安全回路独立于所述plc程序闭锁单元运行；所述硬接线安全回路串联所有终端控制箱的急停按钮和位置限位开关；当任一所述急停按钮被触发，或者任一所述位置限位开关触发所述硬接线安全回路时，所述硬接线安全回路切断所有电机接触器线圈电源，使所有旋臂停止运动并保持在当前位置。

13、在一些实施方式中，所述plc程序闭锁单元包括设置于所述终端控制箱内的plc控制器；所述plc控制器用于通过控制回路采集轨旁设施状态信号，经程序逻辑运算后控制所述电机驱动回路的使能状态；所述轨旁设施包括检修通道门、列车检修库门、门式起重机和列车举升千斤顶中的至少一种。

14、在一些实施方式中，所述人机界面包括系统拓扑状态显示区、旋臂状态详细显示区、轨旁设施状态显示区、闭锁状态显示区、报警信息区和操作按钮区；

15、所述系统拓扑状态显示区用于显示所述总控制柜与多个所述终端控制箱的连接拓扑关系；

16、所述旋臂状态详细显示区用于显示各列位旋臂的角度位置值、移动方向和目标位置；

17、所述轨旁设施状态显示区用于显示与各终端控制箱关联的轨旁设施状态；

18、所述闭锁状态显示区用于显示硬接线联锁状态、plc程序闭锁状态和通信联锁状态，并对不满足的闭锁条件以区别显示方式显示；

19、所述报警信息区用于显示实时报警信息和历史报警记录；

20、所述操作按钮区用于设置自动模式、手动模式和维护模式的切换按钮。

21、在一些实施方式中，所述可移动刚性悬挂接触网控制装置的线缆系统包括交流电机供电回路、控制系统电源回路、控制与信号指示回路、光纤通信电缆、伺服控制电缆和硬接线联锁系统；所述交流电机供电回路、所述控制系统电源回路、所述控制与信号指示回路、所述光纤通信电缆、所述伺服控制电缆和所述硬接线联锁系统功能独立并物理隔离敷设。

22、在一些实施方式中，所述监控通信单元采用分层分布式通信架构，所述分层分布式通信架构包括监控层、控制层和设备层；

23、所述监控层用于与铁路监控系统或车间整体控制系统通信；

24、所述控制层包括所述总控制柜和光纤环网，所述总控制柜通过所述光纤环网与多个所述终端控制箱通信；

25、所述设备层包括多个所述终端控制箱以及与所述终端控制箱连接的伺服驱动器、伺服电机和位置限位开关；

26、所述监控通信单元支持iec 60870-5-104协议、mms协议和dnp3.0协议中的至少一种。

27、第二方面，本发明提供一种可移动刚性悬挂接触网控制方法，应用于上述可移动刚性悬挂接触网控制装置，所述方法包括：

28、接收铁路监控系统下发的控制命令；

29、解析所述控制命令的信息对象地址，以确定控制目标；

30、对所述控制命令进行命令合法性校验和安全校验；

31、在所述命令合法性校验和所述安全校验通过后，向所述铁路监控系统返回返校信息，所述返校信息包括目标地址、当前状态和预执行命令；

32、在接收到所述铁路监控系统基于所述返校信息下发的执行命令后，启动对应的控制逻辑，以执行收臂控制、放臂控制或急停控制；

33、在控制命令执行完成后，更新对应的遥信量状态，并向所述铁路监控系统发送执行确认报文。

34、在一些实施方式中，所述安全校验包括：

35、校验操作员权限等级是否满足所述控制命令对应的操作要求；

36、校验当前系统模式是否允许执行所述控制命令；

37、校验闭锁条件是否满足；

38、其中，所述操作员权限等级包括观察员权限、操作员权限、工程师权限和管理员权限；

39、在所述操作员权限等级、所述当前系统模式和所述闭锁条件中的任一项不满足时，禁止执行所述控制命令。

40、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

41、本发明通过总控制柜和多个终端控制箱形成一主多从分布式控制架构，并通过光纤通信电缆连接总控制柜和多个终端控制箱，能够使总控制柜集中处理逻辑运算、人机交互、通信管理和安全联锁功能，同时由各终端控制箱完成对应股道的现场信号采集、电机驱动控制和本地安全保护，从而满足多股道现场控制需求。

42、本发明通过设置硬接线安全回路，并使硬接线安全回路独立于plc程序闭锁单元运行，在急停按钮被触发或者位置限位开关触发硬接线安全回路时，能够切断电机接触器线圈电源，使旋臂停止运动并保持在当前位置，从而提高可移动刚性悬挂接触网控制过程的安全性。

43、本发明通过plc程序闭锁单元采集轨旁设施状态信号，并根据轨旁设施状态信号控制电机驱动回路的使能状态，能够实现可移动刚性悬挂接触网控制装置与检修通道门、列车检修库门、门式起重机、列车举升千斤顶等轨旁设施之间的联锁控制，从而提高检修作业和调车作业过程中的安全性。

44、本发明通过人机界面实时显示系统拓扑状态、旋臂状态、轨旁设施状态、闭锁状态、报警信息和操作按钮，能够使操作人员直观掌握各终端控制箱、旋臂、电机以及闭锁条件的状态，降低误操作风险，并便于报警查看和运行维护。

45、本发明通过监控通信单元采用分层分布式通信架构，并支持iec 60870-5-104协议、mms协议和dnp3.0协议中的至少一种，能够实现与铁路监控系统或车间整体控制系统之间的数据交互，满足远程监控、遥控操作和集中管理的需求。

46、本发明通过六层线缆分层设计，使交流电机供电回路、控制系统电源回路、控制与信号指示回路、光纤通信电缆、伺服控制电缆和硬接线联锁系统功能独立并物理隔离敷设，有利于提高系统安全性和电磁兼容性，并便于后续维护和故障定位。