铁路道岔轨旁控制装置及方法与流程

本发明涉及铁路信号控制领域，具体地，涉及一种铁路道岔轨旁控制装置及方法。

背景技术

目前，随着铁路运输和城市轨道交通的快速发展，大量采用了直流或交流道岔转辙机设备，对于该信号基础设备的安全控制和状态表示状态监测，采用的都是由数量不一的安全型继电器构成控制逻辑组合电路或表示状态采集电路来实现对道岔转辙机的控制和监测。

而现有的铁路信号控制大多采用集中控制方式，即控制计算机和底层的控制逻辑组合电路和采集电路都是集中放置在室内，采用大量信号电缆将室内的道岔控制逻辑组合电路与室外的直流或交流道岔转辙机设备连接，由于室外道岔转辙机分布较散和较远，控制距离较长时信号电缆受外部干扰信号影响，存在控制中心联锁设备对室外道岔转辙机实时控制和监测的不足，极端情况下甚至会导致室外道岔转辙机异常误动的安全隐患，也不利于对道岔转辙机的高精度数据采集监测，同时也加大了日常维护工作量，施工工程量大和工程造价高等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种铁路道岔轨旁控制装置及方法，以实现至少部分的解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种铁路道岔轨旁控制装置，设置在轨道旁，包括，道岔控制模块、通信模块和电源模块；

所述道岔控制模块：用于与道岔转辙机相连，用于控制所述道岔转辙机并监测所述道岔转辙机的状态；

所述通信模块：与所述道岔控制模块电连接，用于将所述道岔控制模块所监测的所述道岔转辙机的状态发送出去，以及接收控制信息，并将接收的控制信息传输给所述道岔控制模块；

所述电源模块：为所述道岔控制模块和通信模块提供电源；

所述道岔控制模块根据所述控制信息控制所述道岔转辙机。

优选的，所述通信模块将所述道岔转辙机的状态进行封装后发送，且对接收的所述控制信息进行解析。

优选的，所述道岔控制模块中设置有第一自检电路，当所述道岔控制模块出现异常或故障时，所述第一自检电路对出现异常或故障的道岔控制模块的控制输出进行切断，以使出现异常或故障的道岔控制模块进行重启或脱机；

和\或

所述通信模块中设置有第二自检电路，当所述通信模块出现异常或故障时，由所述第二自检电路切断出现异常或故障的通信模块的通信输出，以使出现异常或故障的通信模块进行重启或脱机；

和\或

所述电源模块中设置有自检和保护电路，当所述电源模块出现异常或故障时，由所述自检和保护电路对出现异常的电源模块的电源进行切断，以使出现异常或故障的电源进行脱机。

优选的，至少包括一组道岔控制模块，所述一组道岔控制模块，包括第一道岔控制模块和第二道岔控制模块，所述第一道岔控制模块和第二道岔控制模块均与同一个道岔转辙机电连接。

优选的，所述通信模块，包括第一通信模块和第二通信模块，所述第一通信模块和第二通信模块双向通信连接，所述第一道岔控制模块和所述第二道岔控制模块均与第一通信模块电连接，所述第一道岔控制模块和所述第二道岔控制模块均与第二通信模块电连接。

优选的，所述电源模块，包括第一电源模块和第二电源模块，所述第一电源模块为第一道岔控制模块、第二道岔控制模块、第一通信模块和第二通信模块提供电源，所述第二电源模块为第一道岔控制模块、第二道岔控制模块、第一通信模块和第二通信模块提供电源。

优选的，所述通信模块与控制中心电连接，发送所述道岔转辙机的状态信息至控制中心，并接收来自所述控制中心的控制信息；

所述第一道岔控制模块和第二道岔控制模块均通过道岔控制表示接口与所述道岔转辙机电连接；

所述第一通信模块和第二通信模块均通过通信接口模块与所述控制中心电连接；

所述第一电源和第二电源均通过所述电源接口模块与所述控制中心电连接。

优选的，所述通信接口模块中设置有两路冗余光通信网络，所述第一通信模块和第二通信模块均通过所述通信接口模块的两路冗余光通信网络与所述控制中心的安全通信设备电连接；

所述电源接口模块中设置有两路冗余供电网络，所述第一电源和第二电源均通过所述电源接口模块的两路冗余供电网络与所述控制中心的电源设备相连。

优选的，所述一组道岔控制模块中，同时只有一个道岔控制模块处于主用工作状态，另一个道岔控制模块处于热备工作状态；

处于主用工作状态的道岔控制模块对所述道岔转辙机进行定操、反操、锁闭控制和状态监测，处于热备工作状态的道岔控制模块对所述道岔转辙机进行状态监测；

当处于主用工作状态的道岔控制模块降级或脱机时，处于热备工作状态的道岔控制模块升级为主用工作状态。

本发明的技术方案还公开一种铁路道岔轨旁控制方法，利用本发明技术方案公开的铁路道岔轨旁控制装置对铁路道岔进行控制。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明的技术方案，通过设计一种铁路道岔轨旁控制装置，并将装置设置在轨道旁，从而缩短了道岔转辙机与控制装置之间的距离，减少了电缆长度，从而解决了因控制距离较长时信号电缆受外部干扰信号影响，造成的对道岔转辙机实时控制和监测的不足的问题，从而排除了极端情况下甚至会导致道岔转辙机异常误动的安全隐患，提高了对道岔转辙机的高精度数据采集监测，同时也方便了日常维护工作，减少了施工工程量和工程造价。

而在一组道岔控制模块中，设置两个道岔控制模块，并将两个道岔控制模块分别设置为主用工作状态和热备工作状态，并在主用工作状态的道岔控制模块降级或脱机时，将热备工作状态的道岔控制模块提升为主用工作状态，进一步加强了装置的可靠性。而通信模块和电源模块都配置为两份，进一步加强了装置的可靠性。

而通过设置第一自检电路、第二自检电路和自检和保护电路，使装置具有自检功能，进一步的方便了日常维护工作。

而通过冗余光通信网络和冗余电源网络与远端控制中心进行连接，实现对车站内不同状态的道岔转辙机室外轨旁就近控制和状态采集监测。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一个实施例所述的铁路道岔轨旁控制装置的原理框图；

图2为本发明另一个实施例所述的铁路道岔轨旁控制装置的原理框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有的控制中心联锁设备对室外道岔转辙机实时控制和监测不精确的问题，本发明通过在车站轨道旁放置轨旁控制装置，优选的，在车站咽喉区轨道旁放置轨旁控制装置，通过轨旁控制装置中的道岔控制模块实时地对道岔转辙机的状态进行监测和采集，并通过通信模块将监测和采集到的信息发送给控制中心，以及通信模块将控制中心发送给轨旁控制装置的有效控制信息发送给道岔控制模块，以使道岔控制模块控制道岔转辙机进行定操、反操或锁闭工作。通过本发明的技术方案能够对道岔转辙机的状态进行实时监测，以精确的对道岔转辙机进行控制。

如图1所示，一种铁路道岔轨旁控制装置100，设置在轨道旁，包括，道岔控制模块110、通信模块120和电源模块130；

所述道岔控制模块110：用于与道岔转辙机200相连，用于控制所述道岔转辙机200并监测所述道岔转辙机200的状态；

所述通信模块120：与所述道岔控制模块110电连接，用于将所述道岔控制模块110所监测的所述道岔转辙机200的状态发送出去，以及接收控制信息，并将接收的控制信息传输给所述道岔控制模块110；

通信模块130：将道岔控制模块110所监测的所述道岔转辙机200的状态发送给控制中心300，以及从控制中心300接收控制信息，并将接收的控制信息传输给所述道岔控制模块110；

所述电源模块130：为所述道岔控制模块110和通信模块120提供电源；

所述道岔控制模块110根据所述控制信息控制所述道岔转辙机200。

在上述实施例的基础上，优选的实施例中，所述通信模块110将所述道岔转辙机200的状态进行封装后发送，且对接收的所述控制信息进行解析。

在上述实施例的基础上，优选的实施例中，如图2所示，至少包括一组道岔控制模块，所述一组道岔控制模块，包括第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112，所述第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112均与同一个道岔转辙机200电连接。

所述通信模块，包括第一通信模块121和第二通信模块122，所述第一通信模块121和第二通信模块122双向通信连接，所述第一道岔控制模块111和所述第二道岔控制模块112均与第一通信模块121电连接，所述第一道岔控制模块111和所述第二道岔控制模块112均与第二通信模块122电连接。

第一通信模块121和第二通信模块122用于将第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112所监测的道岔转辙机200的状态发送给控制中心300，以及将控制中心300所发出的控制信息传递给第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112，第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112根据上述控制信息控制道岔转辙机200。

所述电源模块，包括第一电源模块131和第二电源模块132，所述第一电源模块131为第一道岔控制模块111、第二道岔控制模块112、第一通信模块121和第二通信模块122提供电源，所述第二电源模块132为第一道岔控制模块111、第二道岔控制模块112、第一通信模块121和第二通信模块122提供电源。

在上述实施例的基础上，优选的实施例中，装置还包括道岔控制表示接口140、通信接口模块150和电源接口模块160；

其中，所述第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112均通过道岔控制表示接口140与所述道岔转辙机200电连接；

第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112均通过道岔控制表示接口140与道岔转辙机200相连；在道岔转辙机200内部的控制表示端子与道岔控制表示接口140相连，实现设备之间的互连。

所述通信模块与控制中心电连接，发送所述道岔转辙机200的状态信息至控制中心，并接收来自所述控制中心的控制信息；

所述第一通信模块121和第二通信模块122均通过通信接口模块与所述控制中心电连接；

所述第一电源和第二电源均通过所述电源接口模块与所述控制中心电连接。

即第一通信模块121和第二通信模块122均通过通信接口模块150与控制中心300相连；第一电源131和第二电源132均通过电源接口模块160与控制中心相连。同样地，在控制中心侧也设置有相应的通信接口模块和电源接口模块，以实现通信模块和电源模块与控制中心的互连。

在上述实施例的基础上，优选的实施例中，所述通信接口模块150中设置有两路冗余光通信网络，所述第一通信模块121和第二通信模块122均通过所述通信接口模块的两路冗余光通信网络与所述控制中心的安全通信设备电连接；

所述电源接口模块中设置有两路冗余供电网络，所述第一电源和第二电源均通过所述电源接口模块的两路冗余供电网络与所述控制中心的电源设备相连。

第一通信模块121和第二通信模块122对第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112所监测的道岔转辙机200的状态进行封装并发送给控制中心；以及，第一通信模块121和第二通信模块122对控制中心所发送的控制信息进行解析并传递给第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112。

具体地，第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112根据第一通信模块121和第二通信模块122转发的控制中心下发的控制信息进行控制输出，以实现对道岔转辙机200的定操、反操或锁闭的控制；并且，第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112还对道岔转辙机200的状态进行实时监测，以使得第一通信模块121和第二通信模块122对第一道岔控制模块111所监测的道岔转辙机200的状态进行封装，然后发送给控制中心。

在上述实施例的基础上，优选的实施例中，在一组道岔控制模块中，两个道岔控制模块互为冗余热备，即一组道岔控制模块中，同时只有一个道岔控制模块处于主用工作状态，另一个道岔控制模块处于热备工作状态；

处于主用工作状态的道岔控制模块对所述道岔转辙机200进行定操、反操、锁闭控制和状态监测，处于热备工作状态的道岔控制模块对所述道岔转辙机200进行状态监测；

当处于主用工作状态的道岔控制模块降级或脱机时，处于热备工作状态的道岔控制模块升级为主用工作状态。

其中，作为主用工作状态的道岔控制模块的控制输出通过道岔控制表示接口输出，热备工作状态的道岔控制模块的控制输出由道岔控制表示接口中的切换电路切断其输出。

即：上述的第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112互为冗余热备。具体的如第一道岔控制模块111处于主用工作状态，第二道岔控制模块112处于热备工作状态，当第一道岔控制模块111降级或脱机时，第二道岔控制模块112升级为主用工作状态。

或者第二道岔控制模块112处于主用工作状态，第一道岔控制模块111处于热备工作状态，当第二道岔控制模块112降级或脱机时，第一道岔控制模块111升级为主用工作状态。

道岔控制表示接口包括接口端子、切换电路和防雷隔离电路。接口端子分别与第一道岔控制模块111、第二道岔控制模块112和道岔转辙机200内部的道岔控制表示端子连接；切换电路实现对第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112的接口端子进行切换，以便于同时只有一个道岔控制模块对道岔转辙机200进行控制输出；防雷隔离电路主要用于隔离外部信号对本技术方案中的铁路道岔轨旁控制装置中各个模块和电路的干扰。

此外，上述的第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112还通过同步电路进行信息同步；第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112均具有自检电路，当第一道岔控制模块111或第二道岔控制模块112出现异常或故障时，切换其控制输出，异常或故障的道岔控制模块进行重启或脱机。也就是说，在道岔控制模块中设置有第一自检电路，当第一道岔控制模块111或第二道岔控制模块112出现异常或故障时，由第一自检电路对出现异常或故障的道岔控制模块的控制输出进行切断，以使出现异常或故障的道岔控制模块进行重启或脱机。

另外，上述的第一通信模块121和第二通信模块122也同样互为冗余热备，第一通信模块121和第二通信模块122分别通过通信接口模块的两路冗余光通信网络与远端的控制中心的安全通信设备连接，以进行数据报文信息的解析和封装。具体地，第一通信模块121通过通信接口模块的两路冗余光通信网络接收远端的控制中心的联锁计算机发送的控制信息，第一通信模块121将接收到的控制信息的报文信息分别转发给第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112；第二通信模块122通过通信接口模块的两路冗余光通信网络接收远端的控制中心的联锁计算机发送的控制信息，第二通信模块122将接收到控制信息的报文信息分别转发给第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112。

第一通信模块121分别接收第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112发送的状态信息，第一通信模块121将接收到的第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112所监测到的状态信息通过通信接口模块的两路冗余光通信网络发送给远端的控制中心的安全通信设备；第二通信模块122同样的将接收到的第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112所监测到的状态信息通过通信接口模块的两路冗余光通信网络发送给远端的控制中心的安全通信设备。

此外，在通信模块中设置有第二自检电路，当第一通信模块121或第二通信模块122出现异常或故障时，由第二自检电路对出现异常或故障的通信模块的通信输出进行切断，以使出现异常或故障的通信模块进行重启或脱机。也就是说，在第一通信模块121和第二通信模块122中均设置有自检电路，当第一通信模块121或第二通信模块122出现异常或故障时，由各自的自检电路切换其通信输出，出现异常或故障的通信模块进行重启或脱机。

另外，上述的第一电源和第二电源也互为冗余热备，第一电源和第二电源均与第一道岔控制模块111、第二道岔控制模块112、第一通信模块121和第二通信模块122相连，用于为其提供电源转换、电压状态移机均流供电等功能。

其中，在电源模块中设置有自检和保护电路，当第一电源或第二电源出现异常或故障时，自检和保护电路对出现异常的电源进行切断，以使出现异常或故障的电源进行脱机；其中，两个电源模块中的任何一个电源模块均可单独给道岔控制模块和通信模块进行供电。也就是说，上述的第一电源和第二电源均具有自检和过流保护电路，当第一电源或第二电源出现异常或故障时，各自的自检和过流保护电路切换其电源输出，异常或故障的电源模块脱机；第一电源模块131或第二电源模块132均可单独给第一道岔控制模块111、第二道岔控制模块112、第一通信模块121和第二通信模块122供电，并可根据供电需求使用不同类型的电源。

需要说明的是，本发明技术方案公开的铁路道岔轨旁控制装置内可以采用多组道岔控制模块，每组道岔控制模块均由两个独立的道岔控制模块(即第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112)构成，两个道岔控制模块采用冗余热备工作模式。

本发明的技术方案还公开一种铁路道岔轨旁控制方法，利用本发明技术方案公开的铁路道岔轨旁控制装置对铁路道岔进行控制。

一种铁路道岔轨旁控制方法，具体包括如下步骤：

1、将轨旁控制装置放置在车站咽喉区轨道旁，并分别与道岔转辙机200和控制中心相连；

2、轨旁控制装置中的道岔控制模块实时监测和采集道岔转辙机200的状态，并通过通信模块将所监测和采集到的信息发送给控制中心；

3、通信模块将控制中心发送给轨旁控制装置的有效控制信息发送给道岔控制模块，道岔控制模块根据有效控制信息控制道岔转辙机200进行定操、反操或锁闭工作。

更为详细地步骤如下：

(1)将轨旁控制装置放置在车站咽喉区轨道旁，并上电进行初始化和自检；

(2)通过自检的道岔控制模块和通信模块进入工作状态，道岔控制模块对道岔转辙机200的状态进行监测和采集；

(3)通信模块进入通信周期，接收来自远端控制中心的联锁计算机下发的控制命令报文信息，判断控制命令报文信息是否是发送给轨旁控制装置的，如果是，则对控制命令报文信息进行校核，并将有效的控制命令报文信息转发给冗余热备的道岔控制模块；如果不是，则丢弃该控制命令报文信息；

(4)道岔控制模块接收到通信模块转发的控制命令报文信息，经过报文信息校验，从通过校验的报文信息中提取出联锁计算机下发的道岔转辙机200控制信息，如果报文信息没有通过校验，道岔控制模块则将未通过校验的报文信息丢弃不处理；

(5)道岔控制模块通过同步电路将接收到的控制命令进行同步信息交换，即第一道岔控制模块111和第二道岔控制模块112之间的信息交换；

(6)道岔控制模块对控制信息进行有效性判断，按照有效的控制信息输出控制信号控制道岔转辙机200定操、反操或锁闭；

(7)道岔控制表示接口接通处于主用工作状态的道岔控制模块的信号输出；

(8)道岔控制模块在检测到道岔转辙机200转动到位后，停止控制输出，并对道岔转辙机200的状态进行采集；

(9)道岔控制模块将采集到的道岔转辙机200的状态信息及其它监测信息封装成状态报文信息包，分别发送给冗余热备的通信模块，通信模块分别将状态报文信息包通过通信接口模块的冗余光通信网络发送给远端控制中心的联锁计算机，由联锁计算机进行信息处理和后续指令输出；

(10)道岔控制模块在没有收到有效的控制信息时，持续对道岔转辙机200的状态进行采集或控制道岔转辙机200转动到位；

(11)道岔控制模块在控制输出和状态采集时，对控制输出和采集信号进行一致性判断，并进行自检；当检测到异常或故障时，道岔控制模块停止输出，并进行重启或进入脱机状态，处于备用工作状态的道岔控制模块升级为主用工作状态，以持续对道岔转辙机200进行控制输出或状态采集；

(12)在一个通信周期内，冗余热备的通信模块分别完成报文信息解析和报文信息发送，同时将本通信周期解析或发送的报文信息清除；

(13)通信模块在通信过程中同时进行通信链路状态检测和模块自检，两个通信模块通过通信通道进行状态信息同步交换，判断是通信模块自身故障还是通信链路故障；当判断是通信链路故障时，将检测信息通过冗余光通信网络传送给远端控制中心的安全通信设备，以进行报警提示；当判断是通信模块故障时，切换自身的通信输出，进行重启或脱机。

本发明提供的铁路道岔轨旁控制装置及其控制方法，通过采用冗余热备的道岔控制模块来取代现有的室内安全型继电器逻辑组合电路和状态采集电路，以实现对室外道岔转辙机200的控制，从而能够在室外轨旁直接控制直流或交流道岔转辙机200，并对其状态进行实时采集和监测分析，实现对车站内的不同位置的道岔转辙机200的实时控制和高精度监测，进而降低成本和维护工作量，提高安全性和可靠性。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。