安全回路故障定位装置的制作方法

1.本实用新型涉及电路故障检测领域，具体地，涉及一种安全回路故障定位装置。


背景技术：

2.在地铁、电梯等公共设施中，为保障安全运行，装有许多安全部件，在所有安全部件全都正常的情况下，设备才能运行。通常在每个安全部件安装一个安全开关，所有安全开关串联形成一个安全回路，在所有安全开关全部闭合情况下安全回路才能正常联通。
3.地铁屏蔽门系统的屏蔽门和应急门等门体关闭并锁紧后，门体会触发安装在门机内的关门到位行程开关和锁闭行程开关，单侧站台门的所有关闭且锁紧行程开关触点串联组成一个环路，环路控制一个安全继电器，是为安全回路，在所有屏蔽门和应急门均关闭且锁紧后，相应的行程开关的滚轮触发动作，常开触点闭合，所有触点闭合串联回路控制一个安全继电器，安全继电器线圈加电，由该继电器向信号设备发送“关闭且锁紧”命令，列车接到命令可以顺利进入站台或驶出离去。
4.当行程开关端子虚接、固定螺钉松动、触点老化电阻变大时，安全回路行程开关串联等效电阻增大或开路，此时，尽管所有屏蔽门和应急门已经关闭且锁紧，但安全回路的电流因等效电阻变大而电流变小，小到安全回路继电器的线圈吸力不足以驱动继电器衔铁动作，继电器的常开触点和常闭触点没有发生改变，尽管所有门已经关闭且锁紧，但继电器仍然向信号专业安全回路低电平命令，列车无法驶离车站或驶入车站，安全回路发生的故障称为安全回路故障。安全回路故障的发生将会延误列车正点运行，载客列车可能较长时间滞留车站或隧道内，给乘客快捷、有序出行带来不便。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种安全回路故障定位装置，所述安全回路为一组屏蔽门系统和安全继电器串联形成的安全回路，每个所述屏蔽门系统配置有安全回路接口板、门控器以及状态指示灯，通过在所述一组屏蔽门系统中的一者或多者配置所述安全回路故障定位装置，解决所述屏蔽门系统的所述门控器不能识别和定位的断路故障的问题，并通过所述状态指示灯发出预定的警示信号。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供一种安全回路故障定位装置，所述安全回路为一组屏蔽门系统和安全继电器串联形成的安全回路，每个所述屏蔽门系统配置有安全回路接口板、门控器以及状态指示灯，所述一组屏蔽门系统中的一者或多者配置所述安全回路故障定位装置，该安全回路故障定位装置包括：
7.第一继电器,用于检测所述屏蔽门系统的安全回路接口板左、右端子之间的电压；
8.第二继电器，用于检测所述状态指示灯的驱动信号；
9.以及控制器,用于在所述安全回路接口板左、右端子之间的电压大于阈值且所述屏蔽门系统的所述状态指示灯未接收到所述门控器发送的驱动信号的情况持续时间达到第一时间阈值时，判断该屏蔽门系统存在断开故障，并发送预定故障信号给所述状态指示
灯。
10.进一步的，所述的安全回路故障定位装置还包括转换开关，用于转换所述状态指示灯的驱动信号，所述控制器用于在所述屏蔽门系统存在断开故障，控制所述转换开关转换所述状态指示灯由所述控制器驱动。
11.优选的，所述转换开关为中间继电器。
12.进一步的，所述的安全回路故障定位装置还包括：复位按钮，用于故障排除后重置所述控制器，当该按钮被按下时，所述控制器产生复位指令，所述控制器的所有输出端恢复到初始状态。
13.进一步的，所述控制器还包括自动复位输入端，用于通过所述安全回路的上电信号控制所述控制器自动复位，当所述控制器的所述自动复位输入端收到所述上电信号持续时间达到第二时间阈值时，所述控制器产生复位指令，所述控制器所有输出端恢复到初始状态。
14.优选的，所述第一时间阈值区间范围为550-3000毫秒，所述第二时间阈值区间范围为3-30秒。
15.优选的，所述第一继电器和所述第二继电器为固态继电器或光电继电器。
16.与现有技术相比，本装置的有益效果有：
17.(1)当所述安全回路故障定位装置检测到当前屏蔽门系统存在未被门控器检测到的断开故障时，控制当前屏蔽门系统的状态指示灯发出预定的断开故障信号，可以帮助运维人员定位故障位置。
18.(2)本实用新型提供的安全回路故障定位装置可保证状态指示灯优先由门控器驱动，不影响原有的状态指示灯控制逻辑和信号显示。该装置检测到断开故障后，在断开故障未被运维人员检查、排除、复位前，故障信号始终保持，且状态指示灯仍可由显示门控器驱动显示其他警示信息，待门控器驱动信号结束后，断开故障信号可继续显示。
19.(3)通过复位按钮，运维人员可手动清除某一屏蔽门系统的状态指示灯的断开故障警示信号，通过自动复位输入端运维人员可统一恢复安全回路内全部屏蔽门系统的状态指示灯的断开故障警示信号。
20.本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
21.附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：
22.图1是地铁屏蔽门单回路型安全回路工作原理图；
23.图2a是安全回路故障定位装置一实施例工作原理图；
24.图2b是安全回路故障定位装置另一实施例工作原理图；
25.图3是安全回路故障定位装置工作流程图；
26.图4-5是安全回路故障定位装置实施电路图；
27.图6-12是控制器内部逻辑和时序控制原理图，其中：
28.图6是加电复位实现原理图；
29.图7是按钮复位实现原理图；
30.图8是断开故障检测实现原理图；
31.图9是断开故障保持实现原理图；
32.图10是告警信号输出实现原理图；
33.图11是启动断开故障告警的发生原理图；
34.图12是断开故障告警电平生成原理图；及
35.图13是地铁屏蔽门双回路型安全回路工作原理图。
36.附图标记说明
37.11—安全回路继电器安全回路正极；
38.12-1、12-2、12-3、12-22、12-23、12-24—屏蔽门系统；
39.21—安全回路接口板；
40.22—门状态指示灯；
41.23—门控器
42.24—第一检测元件；
43.25—第二检测元件；
44.26—控制器；
45.27—转换开关；
46.28—复位按钮；
47.29—复位输入端
具体实施方式
48.以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。
49.本技术领域技术人员可以理解，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在上述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
50.在本实用新型中，所提到的“第一、第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
51.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
52.本实用新型一个实施例应用于地铁屏蔽门单回路型安全回路，该安全回路参考图1所示，包括安全回路继电器11和一组24个(部分未示出)屏蔽门系统12-1、12-2、12-3、12-22、12-23及12-24，屏蔽门系统配置有门控器 dcu、门状态指示灯、安全回路接口板和用于检测安全回路故障的辅助电路，其中门状态指示灯由门控器dcu驱动。
53.当屏蔽门打开或保持开门状态时，门状态指示灯常亮；当屏蔽门关闭过程中，门状态指示灯以1hz闪烁；当屏蔽门关闭后，门状态指示灯熄灭；当辅助电路检测到关门到位行程开关或锁闭行程开关等故障时门状态指示灯以2hz闪烁，提示安全回路故障的位置。
54.但如果屏蔽门系统某处接线端子松动或开路，导致安全回路为开路或电阻变大，安全回路断开故障发生时，门状态指示灯不会发出故障闪烁信号，检修人员无法确认是具体哪道门发生故障。
55.通过在每个屏蔽门系统配置本实用新型提供的安全回路故障定位装置，安全回路断开故障发生时，可以控制出现断开故障的屏蔽门系统的门状态指示灯发出预定的断开故障警示信号。可以理解的是，断开故障警示信号只要有别于屏蔽门原设计的告警显示和信息即可，不限于本实施例公布的方式。本实施例中采用“快快快慢慢慢快快快”的高低频率周期闪烁信号，也可以同时控制发出“滴滴滴哒哒哒滴滴滴”的声音警示信号。
56.屏蔽门系统原有组件与本实用新型提供的安全回路故障定位装置的配置关系示意图参考图2a所示。
57.安全回路接口板21、门状态指示灯22和门控器23为原屏蔽门系统组件，其中门状态指示灯22由门控器23控制，用于提示开门、关门和关门故障信号；本实用新型提供的安全回路故障定位装置包括第一检测元件24、第二检测元件25和控制器26，其中第一检测元件24用于检测所述屏蔽门系统的安全回路接口板21左、右端子之间的电压；第二检测元件25，用于检测所述状态指示灯22的驱动信号；控制器26用于在所述安全回路接口板21左、右端子之间的电压大于阈值且所述屏蔽门系统的所述状态指示灯22未接收到所述门控器23发送的驱动信号的情况持续时间达到第一时间阈值时，判断该屏蔽门系统存在断开故障，并发送预定故障信号给所述状态指示灯22。
58.本实施例利用屏蔽门系统原本配置的门控器23、门状态指示灯22和安全回路接口板21，在不改变原有门控器23控制逻辑、不改变原有门状态指示灯22的指示信号、不改变原有的屏蔽门开关功能的前提下，控制门状态指示灯22优先显示门控器23的控制信号，在门控器23未发送的驱动信号且第一检测元件24检测到断开信号时，由控制器26代替门控器23驱动门状态指示灯22显示预定的断开故障定位告警信息，提示运维人员该屏蔽门发生了断开故障。
59.地铁机电设备维保人员可以直接定位故障的待检修设备，缩小故障排查范围，快速恢复设备系统功能，保障地铁列车安全正点运行，对于降本增效，提高地铁机电设备的维修保养水平有积极意义。
60.本实用新型另一实施例如图2b所示，在图2a所示的实施例基础上增加转换开关27、复位按钮28和复位输入端29。其中：转换开关27用于转换所述状态指示灯22的驱动信号，当所述屏蔽门系统存在断开故障时，控制所述转换开关27转换所述状态指示灯22由所述控制器驱动；复位按钮28 用于故障排除后重置所述控制器，当该按钮被按下时，所述控制器产生复位指令，所述控制器的所有输出端恢复到初始状态；复位输入端29用于通过所述安全回路的上电信号控制所述控制器自动复位，当所述控制器的所述自动复位输入端收到所述上电信号持续时间达到第二时间阈值时，所述控制器产生复位指令，所述控制器所有输出端恢复到初始状态。
61.本实施例中，所述转换开关可以是中间继电器，使得所述状态指示灯22 的驱动信
号在门控器23和控制器26之间切换。
62.本实施例中，所述第一时间阈值区间范围为550-3000毫秒，其目的是为了屏蔽门控器23发出的其他提示信号。在实际实施过程中，可以根据实际情况确定所述第一时间阈值，只要能够满足与门控器23发出的原有提示信号区分开即可。
63.本实施例中，所述第二时间阈值区间范围为3-30秒，其目的是为了确保安全电路已经完成上电过程，在实际实施过程中，可以根据安全回路实际情况确定所述第二时间阈值。
64.本实施例中，所述第一检测元件和所述第二检测元件均采用固态继电器。
65.如图2b所示的实施例，其工作流程如图3所示：
66.本实施例提供的安全回路故障定位装置启动后，控制器26其复位输入端29被加载电源上电信号；
67.电源上电10秒后，控制器26产生脉宽500毫秒的复位清零命令，所有输入复位，第一检测元件24和第二检测元件25开始检测；
68.控制器26根据第一检测元件24检测结果判断安全回路是否存在断开情况；
69.若不存在断开情况则安全回路照常运行，且第一检测元件24和第二检测元件25继续检测；
70.若存在断开情况，则进一步通过第二检测元件25检测结果判断门控器 23是否检测到该故障。在本实施例中第二检测元件25通过检测门状态指示灯22的驱动信号实现；
71.若第二检测元件25检测到门控器23发出的门状态指示灯22的驱动信号，则优先通过门控器23驱动门状态指示灯22；
72.若第二检测元件25没有检测到门控器23发出的门状态指示灯22的驱动信号，
73.先通过，若该故障已经由屏蔽门系统检测电路检测到，也即是说第二检测元件25检测到门控器23发出的门状态指示灯22的驱动信号，则优先由门控器23驱动门状态指示灯22显示该信号，否则在故障状态保持的同时，由控制器26驱动门状态指示灯22发出预定的断开故障告警信息；
74.故障状态保持期间，若第二检测元件25检测到门控器23发出的门状态指示灯22的驱动信号，仍然优先由门控器23驱动门状态指示灯22，待门控器驱动信号结束后，断开故障信号可继续显示。在断开故障未被运维人员检查、排除、复位前，故障信号始终保持；
75.运维人员确认断开故障排查完成后，可通过复位按钮28或复位输入端 29完成安全回路故障定位装置复位，重新开始新的检测。
76.本实施例对应的实际电路图参见图4所示。如前文所述在本实施例中安全回路故障定位装置作为原有安全回路故障检测电路的辅助，包括屏蔽门系统原有的门控器23(图4中未示出)、门状态指示灯22和安全回路接口板 21，及本装置新增的控制器26、第一检测元件24、第二检测元件25、转换开关27、复位按钮28和复位输入端29。
77.可以理解的是，本实施例提供的安全回路故障定位装置并非只有如图4 所示的电路连接方式，如图5及其他可能的实现方式，只要不违反本实用新型的精神，可根据实际情况进行调整。
78.如图4所示的电路中，控制器26采用西门子1ad23型晶体管输出型plc；第一检测元件24、第二检测元件25均采用固态继电器；转换开关27采用中间继电器。第一检测元件24用
于检测安全回路接口板21左、右端子之间的电压；第二检测元件25，用于检测所述状态指示灯22的驱动信号；转换开关27用于切换所述状态指示灯22的驱动信号；复位按钮28和复位输入端 29用于控制器26输出状态复位；控制器26用于在安全回路接口板左、右端子之间的电压大于阈值且所述屏蔽门系统的所述状态指示灯未接收到所述门控器发送的驱动信号的情况持续时间达到第一时间阈值时，判断该屏蔽门系统存在断开故障，并发送预定故障信号给所述状态指示灯。
79.在本实施例中控制器26的输入点使用4个，即i0.0、i0.1、i0.2、i0.3，其中：
80.a)i0.0用于检测本装置的电源电压，电压为dc24伏时逻辑为1，dc0 伏时逻辑为0；
81.b)i0.1用于检测安全回路，安全回路故障发生时，i0.1逻辑为1；
82.c)i0.2用于检测门状态指示灯22的驱动状态，当dcu驱动为高电平时 io.2逻辑为1。
83.d)i0.3用于手动复位，接复位按钮，当地铁设备管理人员通过门状态指示灯22确认故障门位置后，可以按下复位按钮使得控制器26故障复位并重新开始监视。
84.在本实施例中控制器26的输出点使用2个，即q0.0和q0.2。其中：
85.a)q0.0用于驱动门状态指示灯22。安全回路故障发生时通过转换开关 27接通门状态指示灯22，使之发出“sos”告警信息。在本实施例中“sos”告警信息设计为频率为“快快快慢慢慢快快快”周期闪灯信号；
86.b)q0.2用于驱动转换开关27的线圈。当安全回路故障发生后，转换开关27的线圈加电，门状态指示灯22由门控器23驱动改为控制器26 驱动。
87.结合图4所示的电路，以下在本实施例提供的安全回路故障定位装置在加电复位、按钮复位、故障检测、故障保持、门状态指示灯告警和告警信号生成的不同环节具体工作状况。可以理解的是以下说明仅用于解释安全回路故障定位装置的工作原理，并非限制安全回路故障定位装置的实现方式。
88.(1)加电复位
89.如图6所示，本实施例提供的安全回路故障定位装置上电时，电源电压加在控制器26的i0.0，控制器26内部有t97计时器，计时器设定为10000ms，十秒钟后t97输出高电平，t97输出高电平加在计时器t33，t33设定为500ms，0.5秒钟后t33输出高电平，t33的非逻辑与t97输出为m0.1，m0.1 电平为0.5毫秒复位电平。
90.(2)按钮复位
91.本实施例提供的安全回路故障定位装置设置有复位按钮28，连接到控制器26的i0.3，用于手动复位，清除安全回路故障记忆。
92.控制器26与按钮复位相关的内部组件及逻辑输出关系如图7所示，图中右面的与门有输入为所以当复位按钮28被按下时，m0.0代表的故障信号被清零。
93.(3)故障检测
94.根据图4所示的电路，安全回路故障检测信号和门状态指示灯22驱动信号接到控制器26的i0.1和i0.2，内部程序表达式为计时器设定为1500ms，即当安全回路断开故障发生且门状态指示灯没有点亮1.5秒钟以后，t99计时器启动。如图8所示，在安全回路故障发生后1.5 秒转换开关27切换由控制器26驱动，故障3秒后驱动门状
态指示灯22发出断开故障警示信号。
95.(4)故障保持
96.安全回路断开故障发生后，控制器26内部的程序逻辑控制如图9所示，一旦m0.0代表的故障信号被置1之后将得到保持，直到复位按钮28被按下或本装置加电十秒后才能被复位。
97.(5)门状态指示灯告警
98.根据图4所示门状态指示灯22经过转换开关27接入驱动信号，常态下接入门控器23的驱动信号，当q0.2输出高电平时可以驱动转换开关27的线圈，也即是说当安全回路故障发生后，转换开关27的线圈加电，门状态指示灯22由接门控器23驱动改为控制器26的输出q0.0，显示控制器26 通过q0.0输出的告警信号。
99.(5)安全回路故障告警信号的发出与sos脉冲的生成
100.如图10所示，t35计时器为门控器23驱动门状态指示灯熄灭3秒钟后输出高电平，m0.0为安全回路故障记忆保持变量，q0.0输出断开故障告警信号。
101.如图11所示，安全回路故障保持记忆变量m0.0启动断开故障告警的发生电路。
102.如图12所示，计时器t101至t118用于产生断开故障告警电平。
103.通过本实施例提供的安全回路故障定位装置，可达到如下有益效果：
104.(1)在断开故障未被运维人员检查、排除、复位前，故障信号始终保持，期间状态指示灯22仍可用于显示门控器23驱动显示其他警示信息，待门控器23驱动信号结束后，断开故障信号可继续显示。
105.(2)在运维人员完成故障维修后，可通过复位按钮28手动清除某一屏蔽门系统的状态指示灯22的断开故障警示信号，也可以通过自动复位输入端29统一恢复安全回路内全部屏蔽门系统的状态指示灯22的断开故障警示信号。
106.(3)在地铁屏蔽门夜间检修作业时，触发安全回路故障启动，此时控制器26驱动门状态指示灯22持续闪烁，发出断开故障告警信息，通过操作屏蔽门设备间的dc24v空气开关断电再上电，可使得整侧屏蔽门的快速定位装置同时断电并再上电，同时复位清零，避免逐道门复位清零，缩短维保作业时间。
107.本实用新型的另一实施例应用于双回路型地铁屏蔽门安全回路，如图13 所示，该安全回路包括编号1-24的一组24个屏蔽门系统(图中仅示出头尾的1和24号门)，每个屏蔽门系统配置连接器pl14和连接器pl15，其中连接器pl14和连接器pl15均有8个连接端子(1-4号端子与本实用新型的技术特征无关，图中未示出)。
108.安全回路电源正极连接1号门的连接器pl14的端子6，然后依次连接连接器pl14的端子6、2号门连接器pl14和连接器pl15的端子6、3号门连接器pl14和连接器pl15的端子6、
……
直至24号门连接器pl14和连接器 pl15的端子6,通过尾封头电缆连接24号门连接器pl15的端子6和端子8, 再依次连接24-1号门的连接器的端子8,一直到安全继电器线圈正极端子, 形成一条串联所有屏蔽门系统的线路a。
109.同样的方式，在安全回路电源负极与安全继电器线圈负极之间，如图13 所示，也即是依次连接1-24号门的连接器pl14和连接器pl15的端子5，通过尾封电缆连接24号门的连接器pl14和连接器pl15的端子7、再依次连接 24-1号门的连接器的端子7，一直到安全继电器线圈负极端子,形成另一条串联所有屏蔽门系统的线路b。
110.在线路a中每个屏蔽门系统的连接器pl14和连接器pl15的端子7之间可设置固态继电器检测线路a的断开故障，同理在线路b中每个屏蔽门系统的连接器pl14和连接器pl15的端子8之间可设置固态继电器检测线路b的断开故障。
111.因此，对于图13所示的双回路型地铁屏蔽门安全回路，每道滑动门设置的安全回路故障定位装置中用于检测安全回路故障的固态继电器应为2个，一个用来检测pl14和pl15的端子7和7，另一个用来检测pl14和pl15的端子8和8，两个固态继电器的输出端并联后连接控制器26的输入i0.1，可以实现该安全回路的断开故障定位。
112.此实施例中，在地铁屏蔽门系统配置如前文所述的任一款安全回路故障定位装置即可，此处不再赘述。
113.可以理解的是，实施人员可以根据以上原理应用于其他类型的双回路型地铁屏蔽门安全回路。
114.此外，本实用新型还可用于电梯的安全回路监测，其原理与地铁屏蔽门安全回路的行程开关监测相同，此处不再赘述。
115.在双回路型地铁屏蔽门安全回路和电梯安全回路中采用本实用新型提供的安全回路故障定位装置，其有益效果与前面案例相同，此处不再赘述。
116.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
117.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。