一种信号设备的控制方法及系统与流程

1.本发明属于信号控制领域，特别涉及一种信号设备的控制方法及系统。


背景技术：

2.近些年来，轨道交通行业迎来了更加广阔的市场机遇，同时也面临着更加严峻的市场竞争。联锁系统作为铁路信号控制的地面核心系统，是轨道交通中必不可少的部分，随着科学技术的进步以及轨道交通运营发展的需要，联锁系统也在不断更新换代。随着轨道交通行业业务的不断推进，如何利用现有资源快速有效地研发出适应不同客户需求的信号产品，成为各轨道交通相关企业面临的重要课题。地面信号设备的控制，作为计算机联锁系统的执行层，是保证行车安全的关键环节之一。
3.常见信号系统中，联锁逻辑部接收来自执行层（全电子执行单元或继电器采集）的信号设备状态和上位机的操作命令，根据联锁规则进行运算，生成运算结果和表示信息，传递给全电子执行单元子系统或继电器控制的现场信号设备和上位机系统显示相应的信号设备状态。对于执行层来讲，通常是采用全电子执行单元或继电器其中的一种，若全部采用继电器控制，则通过各继电器的触点串联或并联形成控制逻辑，以控制设备的状态切换，但继电器的数目较多，会导致接线复杂、体积庞大。并且，继电器的触点经过长期通断之后，磨损较为严重，可靠性较差，不但会缩短使用寿命，甚至还会影响轨道列车的顺利运行，降低了设备切换的可靠性。若全部采用全电子模块，虽然在一定程度上使得系统由传统的人工控制转向了智能化、电子化和网络化，但是目前全电子模块存在质量控制水平较低、设计不到位、执行不够稳定等缺点。
4.对于一个较小车站来说，全部采用全电子执行单元，在经费和结构上来说，不会造成巨大浪费，但是对于结构比较复杂，规模比较大的车站而言，需要采集和驱动的信号设备较多，若全部采用全电子模块，在一定程度上，会有经济和设备的浪费。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提出了一种信号设备的控制方法，通过采用全电子通用模块对道岔模块和零散设备进行控制；所述控制方法包括以下步骤：采集道岔继电器和零散设备继电器的状态；根据所述道岔继电器状态组合成对应的道岔位置信息，根据所述零散设备继电器的状态组合成对应的零散设备状态信息；根据所述道岔位置信息和零散设备状态信息输出控制信息。
6.进一步地，所述全电子通用模块包括全电子通用输入模块和全电子通用输出模块；所述道岔继电器包括道岔采集继电器和道岔驱动继电器；所述零散设备继电器包括零散设备采集继电器和零散设备驱动继电器。
7.进一步地，在采用全电子通用模块对道岔模块和零散设备进行控制之前，还包括以下步骤：建立控制逻辑，所述控制逻辑包括输入逻辑和输出逻辑；建立全电子通用模块、道岔模块和零散设备之间的通信。
8.进一步地，所述输入逻辑包括在输入时：从信号机模块获取信号机点灯状态；从全电子通用输入模块获取道岔继电器及零散设备继电器的状态。
9.进一步地，所述输出逻辑包括在输出时根据继电器的数据采集表判断所述继电器的状态或者驱动命令；所述数据采集表中以设定字节的设定比特位表示继电器的状态或驱动命令，所述全电子通用输出模块根据设定的比特位判断所述继电器的状态。
10.进一步地，所述数据采集表包括驱动采集表和状态采集表；所述驱动采集表设置驱动数据区和驱动继电器编号区，每个驱动继电器编号对应驱动数据区的唯一字节的唯一比特位；所述状态采集表设置采集数据区和采集继电器编号区，每个采集继电器编号对应采集数据区的唯一字节的唯一比特位。
11.进一步地，所述全电子通用模块、道岔模块和零散设备之间的通信包括：全电子通用输出模块和全电子通用输出模块之间的通信；全电子通用输入模块分别与道岔采集继电器和零散设备采集继电器之间的通信；全电子通用输出模块分别与道岔驱动继电器和零散设备驱动继电器之间的通信。
12.本发明还提出了一种信号设备的控制系统，所述系统包括全电子通用模块，所述系统采用全电子通用模块对道岔模块和零散设备进行控制；全电子通用模块，用于采集道岔继电器和零散设备继电器的状态；全电子通用模块，用于根据所述道岔继电器状态组合成对应的道岔位置信息，根据所述零散设备继电器的状态组合成对应的零散设备状态信息；全电子通用模块，还用于根据所述道岔位置信息和零散设备状态信息输出控制信息。
13.进一步地，所述系统还包括逻辑模块和通信模块，用于在采用全电子通用模块对道岔模块进行控制之前进行以下步骤：逻辑模块，用于建立控制逻辑，所述控制逻辑包括输入逻辑和输出逻辑；通信模块，用于建立全电子通用模块、道岔模块和零散设备之间的通信。
14.进一步地，所述逻辑模块包括输入逻辑单元；所述输入逻辑单元用于在输入时，从信号机模块获取信号机点灯状态；从全电子通用输入模块获取道岔继电器及零散设备继电器的状态。
15.进一步地，所述逻辑模块还包括输出逻辑单元；所述输出逻辑单元用于在输出时根据继电器的数据采集表判断所述继电器的状态或者驱动命令；所述数据采集表中以设定字节的设定比特位表示继电器的状态或驱动命令，所述全电子通用输出模块根据设定的比特位判断所述继电器的状态。
16.进一步地，所述数据采集表包括驱动采集表和状态采集表；所述驱动采集表设置驱动数据区和驱动继电器编号区，每个驱动继电器编号对应驱动数据区的唯一字节的唯一比特位；所述状态采集表设置采集数据区和采集继电器编号区，每个采集继电器编号对应采集数据区的唯一字节的唯一比特位。
17.进一步地，所述系统中还包括道岔控制系统和零散设备控制系统；所述道岔控制系统控制道岔采集继电器和道岔驱动继电器的继电电路；所述零散设备控制系统控制零散设备采集继电器和零散设备驱动继电器继电电路。
18.本发明的有益效果：本发明控制输出模块及状态采集模块均采用全电子模块，外部设备可保留现有继电电路；本发明在道岔模块缺失或者限制使用时，可通过该方法进行设计，采用通用输入输出模块进行替代；本发明采用全电子模块与继电器进行集成设计，一定程度上减少继电器的使用，使得信号设备的控制更加网络化、智能化和模块化。
19.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1示出了现有技术中既有全电子系统结构图；图2示出了现有技术中既有全电子系统内部网络拓扑图；图3示出了本发明实施例中stc系统内部网络拓扑图；图4（a）示出了本发明实施例中驱动数据区与驱动继电器对应关系示意图；图4（b）示出了本发明实施例中采集数据区与采集继电器对应关系示意图；图5示出了本发明实施例中设备状态接收区与继电器采集区映射示意图；图6示出了本发明实施例中设备命令发送区与继电器驱动区映射示意图。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.如图1所示为既有全电子联锁系统结构，主要由四部分组成，其中人机会话层主要由控显子系统和维护子系统组成。安全运算层主要由联锁逻辑部组成，实现联锁逻辑运算，输入输出控制、诊断信息处理及双系管理等。执行表示层主要由全电子模块（信号机模块、
道岔模块、通用输入、通用输出模块）组成，实现现场设备的控制、状态的采集功能。电源子系统负责内部子系统的供电。
24.图2为既有全电子系统内部网络拓扑图，通常采用信号机模块控制信号机，道岔模块控制道岔、输入输出模块控制轨道电路及其他零散外设设备。在系统模块受限，或者业主要求不使用某些模块的情况下，如何通过采用其他模块实现现有设备的控制，是亟需解决的问题。
25.本发明以stc系统为例进行对控制系统和方法进行示例性说明，但所述控制方法和系统并非仅限于应用在stc系统中。
26.一般在stc系统中，对于道岔模块的使用有所限制，在不采用道岔模块的情况下，而又要求采用全电子的方式，实现目标控制器逻辑与联锁逻辑部之间的接口设计，本发明提出了一种采用通用输入输出模块来控制道岔设备和零散设备的方法，具体包括以下两个步骤：第一步：设计stc控制逻辑，包括控制道岔逻辑和零散设备控制逻辑，实现通过全电子通用输入模块采集道岔继电器和零散设备继电器的状态，进而通过采集的继电器状态组合成相应的道岔位置信息和零散设备状态信息；并设计输出逻辑，通过通用输出模块输出道岔和零散设备的控制信息。道岔的控制信息包括道岔定位操作命令、反位操作命令；零散设备的控制信息包括紧急关闭命令、扣车命令、自动通过命令、自动触发命令等。零散设备状态信息主要包含了电源报警灯、灯丝报警灯等其他零散表示灯的状态信息等。
27.第二步：通过采用通用输入输出模块，与道岔继电器和零散设备继电器进行连接通信，来控制和采集继电器的状态，在实现道岔和零散设备控制的同时，能够保证道岔和零散设备的继电控制逻辑不被修改。
28.全电子通用模块、道岔模块和零散设备之间的通信包括：全电子通用输出模块和全电子通用输入模块之间的通信；全电子通用输入模块、道岔采集继电器和零散设备采集继电器之间的通信；全电子通用输出模块、道岔驱动继电器和零散设备驱动继电器之间的通信。
29.本发明针对传统联锁系统中信号设备的控制方式存在的缺点，提出了一种结合继电器控制和全电子模块控制的优点，根据车站类型和规模，按照不同信号设备，采用不同控制方式。
30.本发明提出的控制系统包括全电子通用模块、道岔模块和零散设备，所述系统采用全电子通用模块对道岔模块和零散设备进行控制；全电子通用输入模块采集道岔继电器和零散设备继电器的状态；根据所述道岔继电器状态组合成对应的道岔位置信息，根据所述零散设备继电器的状态组合成对应的零散设备状态信息；全电子通用输出模块根据所述道岔位置信息和零散状态位置信息输出控制信息。
31.如图3所示，为stc系统网络拓扑结构图，stc系统采用冗余通信网络，人机操作显示单元、主机、全电子信号模块、全电子通用输入模块和全电子通用输出模块与冗余通信网络连接；其中，主机采用二乘二取二模式。全电子信号模块、全电子通用输入模块和全电子通用输出模块共同组成了全电子模块。所述全电子信号模块控制信号机，全电子通用输入模块采集道岔采集继电器和零散设备采集继电器的状态，全电子通用输出模块输出道岔驱
动继电器和零散设备驱动继电器的状态。所述零散设备采集继电器和零散设备驱动继电器由零散设备控制系统控制，所述道岔采集继电器和道岔驱动继电器由道岔控制系统控制，即零散设备控制系统和道岔控制系统根据采集继电器和驱动继电器的状态通过室外的继电电路动作室外道岔或零散设备，此时的继电电路可采用既有的继电控制逻辑。
32.在stc逻辑部进行运算设计时，从信号机模块获取信号机点灯状态，从全电子通用输入模块获取道岔采集继电器及零散设备继电器的状态。其中对于单开道岔、双开道岔及相关零散设备，其状态通常存在两种，例如道岔状态设置为定位和反位两种状态，在代码逻辑运算中，对应着0和1的二元逻辑，0为定位，1为反位。
33.全电子通用输出模块实现对道岔驱动继电器及零散设备驱动继电器的直接控制，并且驱动电压可调。在设计时，根据继电器的数据采集表判断所述继电器的状态或者驱动命令，数据采集表包括驱动采集表和状态采集表；驱动采集表设置驱动数据区和驱动继电器编号区，每个驱动继电器编号对应驱动数据区的唯一字节的唯一比特位；所述状态采集表设置采集数据区和采集继电器编号区，每个采集继电器编号对应采集数据区的唯一字节的唯一比特位。在逻辑设计时，可采用某字节的某比特位来表示某个继电器的状态或者驱动命令，用0表示继电器状态为落下或者该继电器无驱动命令，用1表示该继电器为吸起状态或者有驱动命令。数据采集表中数据区和继电器对应关系如图4（a）和图4（b）所示：图4（a）中为驱动数据区和驱动继电器的对应关系，图4（b）为采集数据区和采集继电器的对应关系。
34.在本发明的一个实施例中，可以用驱动数据区字节1的第bit3位来表示道岔定位操纵继电器（dcj）的驱动命令，当该bit位的值为1时，表示有道岔定位驱动命令；当该bit位的值为0时，表示无道岔定位驱动命令；同样地，可用采集数据区的字节2的bit5表示道岔定位表示继电器（dbj）的状态，当该bit位的值为1时，表示采集到的dbj为吸起状态，反之，为0时表示采集到的该继电器为落下状态。
35.当室外道岔的继电电路发生变化时，如道岔设备采用三开道岔、五开道岔或者多开道岔时，相应的位置则不仅仅只有定位和反位两种状态，则上述0和1对应的二元逻辑就缺少了相应的对应关系。
36.针对这一问题，本发明提出一种方法，将stc系统根据进路选排需求，依据相关联锁条件进行逻辑运算，将运算结果进行输出，至相应的全电子通用输出模块，全电子通用输出模块根据输出结果，来控制驱动相应的继电器，由输出继电器将道岔的转换信息传递给道岔控制系统，将相关零散设备的控制信息传递给零散设备控制系统。道岔控制系统完成道岔向stc所要求的目标位置进行转换，转换完成之后进行机械锁闭并向stc系统传送道岔所在的位置表示信息，对于三开道岔等多开道岔，其表示信息通过多个表示继电器进行传送，各个位置表示继电器的状态传送至全电子通用输入模块，全电子通用输入模块处理之后，传送给stc系统，进行联锁的逻辑运算。
37.在stc系统代码逻辑处理时，如何处理继电器工作区与全电子模块存储区之间的映射关系，将直接影响全电子模块是否能够正确控制相关继电器的输出及正确采集指定继电器的状态。
38.针对这一问题，本发明提出了一种继电器工作区与全电子模块存储区之间的映射方法，继电器工作区包括继电器采集区和继电器驱动区，全电子模块存储区包括设备命令
发送区和设备状态接收区，本发明实施例以多开道岔中继电器工作区与全电子模块存储区之间的映射方法为例进行说明，所述映射方法包括以下步骤：一、配置全电子模块和继电器之间的映射关系stc应用软件将驱动命令写入命令发送区，设计每个设备的命令为4个字节，最多支持发送800个设备的命令，所有命令按着配置信息顺次排列，配置信息如控制命令排列表表1所示：表1控制命令排列表stc应用软件将接收的设备状态存放在设备状态接收区，最多可接收800个设备的状态，每个设备状态共4字节，最多支持接收800个设备的状态，所有设备状态顺序排列，设备状态排列表如表2所示：表2 设备状态排列表控制命令排列表和设备状态排列表中还可设置备注栏，对特殊情况进行备注。
39.二、根据映射关系对设备状态进行采集及转换对于各个设备的状态采集及转换主要采用以下方式：获取每个设备的设备状态接收区；根据设备状态接收区与继电器采集区之间的映射关系计算出设备状态接收区对应的偏移量；根据所述偏移量获取状态接收区对应的数值；根据所述数值解析继电器采集区并转化成设备状态。
40.示例性地，道岔继电器和零散设备继电器为例对上述过程进行说明。
41.道岔继电器和零散设备继电器的状态的采集和转换：从stc系统中获取各个道岔和零散设备的状态接收区，存放在buffer1[]中，如前所述，每个继电器状态对应采集区某字节的某比特位，若该继电器对应的设备号为usdevid，继电器所在字节在该设备的通道号为nchid（通道号如图5或图6中所示的每一个字节所在的通道），则计算得到该设备的状态信息存储的位置偏移usposineeusta为：usposineeusta = (usdevid-1)*4 nchid-1;
则该设备的状态值为buffer1[usposineeusta]。
[0042]
需要说明的是，像信号机这种无需通过继电器控制的设备的状态的采集和转换，只需从stc系统中获取各个电子设备的状态接收区，存放在buffer1[]中，设计时，配置某个信号机的设备号signalno，设置某个输入单元为一个设备，编号为inputno，则若要获取信号机的状态值，只需根据信号机的设备号signalno计算出其设备状态对应的偏移位置，然后即可获取接收区相应位置的数值，根据对应数值所对应的信号状态，映射信号机的灯光颜色，信号机对应的状态偏移usposineeusta为：usposineeusta = (signalno-1)
×
4 全电子通用输入模块状态设备状态接收区与继电器采集区映射关系如图5所示。其中每个设备按照可映射3个字节进行设计，根据该映射关系，即可在已配置继电器位置的基础上，获取相应继电器的状态，进而根据不同的继电器采集值0或者1，组合形成相应的道岔状态及零散设备状态。
[0043]
图6为全电子通用输出模块命令发送区与继电器驱动区映射示意图，对于各个设备的驱动转换主要采用以下方式：根据形成的驱动命令驱动相应的驱动继电器动作并设置相应的继电器驱动区；根据所述设备状态发送区与继电器驱动区之间的映射关系确定该设备在所述设备命令发送区的偏移量；根据所述偏移量设置对应的设备命令发送区数据；根据所述设备命令发送区数据驱动相应的道岔或零散设备转动至相应的状态。
[0044]
示例性地，以道岔和零散设备的驱动命令转换为例进行说明，（1）stc系统根据选路意图或控制员操作意图，形成道岔驱动命令及零散设备驱动命令，根据形成的设备命令，按着道岔控制电路的逻辑，驱动相应的驱动继电器吸起，即设置该继电器在继电器驱动区相应字节的某比特位为1，若无驱动命令，则设置该继电器对应字节的比特位为0；（2）stc系统应用软件根据设备命令设置相应的继电器驱动区，然后依据配置的全电子通用输出模块设备命令发送区与继电器驱动区之间的映射关系，找到该设备在设备命令发送区所对应的偏移，进而设置对应的设备命令输出数据。stc系统输出设备命令数据，驱动对应的全电子通用输出模块，进而通过连接相应的外部设备继电控制电路，来控制相应的道岔或零散设备转动至相应的状态。
[0045]
本发明提出的方法和系统在控制执行层面继承了全电子控制的智能化、电子化和网络化的优点，在现场布置信号设备层面，减少了信号继电器的使用，在一定程度上降低了车站设备的总投资。在设计上，一部分信号设备，如信号机控制采用全电子信号模块，而道岔和零散设备采用全电子通用模块与继电器结合控制的方式，将道岔及零散设备的状态通过继电器进行采集，并进行一定的集成，将若干不同类型的设备，集成为一个通用的全电子输入输出模块，进行集中模块化的控制。通过采用全电子通用模块实现设备控制逻辑，采用继电电路作为控制逻辑的输出，进而达到道岔及零散设备的控制目的。
[0046]
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的精神和范围。