專利名稱：火車輪渡渡船船岸交通信號控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)，特別是為渡船在港裝卸作業(yè)時，與渡船的抗橫傾系統(tǒng)控制信號等聯(lián)動，給以火車通行或禁止的交通信號，并測量火車的運行速度，確保渡船在港裝卸作業(yè)安全的火車輪渡渡船船岸交通信號控制系統(tǒng)。
背景技術：
在海灣和海峽等航運的節(jié)點，需要修建跨海鐵路輪渡，以大幅度縮短鐵路交通運輸距離和大幅度減少運輸成本等。
原有的鐵路渡船船岸交通控制中的火車上下船軌道選擇及其上下船速度控制是由鐵路方控制的。本方案中實現由渡船方決定火車上下船軌道選擇及其順序鎖定、知曉警示火車上下船速度、并且與渡船的抗橫傾系統(tǒng)安全聯(lián)動。
這里的技術難點之一是實現渡船與火車的安全聯(lián)動，并能兼顧安全聯(lián)動功能的可擴展性(兼顧未來需求的不確切性)。另一個技術難點是測量火車的速度。航行于海峽的鐵路渡船有采用激光測距的方式，通過測量距離，再通過計算以顯示火車的速度。然而，原有方法需要在火車上附加白色300*300反射板，導致反射板由流動車廂頻繁帶走，信號系統(tǒng)無法正常使用；另外激光測量不能在危險環(huán)境下使用(設備防爆等級IIC T5和防護等級IP56)。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是要提供一種使用方便、安全、可靠的火車輪渡渡船船岸交通信號控制系統(tǒng)，在輪渡渡船船岸交通控制中，克服火車的交通控制信號之間的聯(lián)鎖邏輯固定，適應在與渡船本身控制系統(tǒng)聯(lián)動情形下，滿足火車與船舶信號之間的邏輯組合關系靈活可變的需要。同時，該系統(tǒng)還采用安全且使用方便的測速技術方案。
為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術方案是提供一種火車輪渡渡船船岸交通信號控制系統(tǒng)，其中本系統(tǒng)包括有驅動板B5、手動控制板B4和PLC組合，以及外圍操作面板接口板B9、工控機B7、甲板區(qū)信號接口板B8和測速雷達B19；該系統(tǒng)運行時，操作指令經操作面板接口板B9輸入控制信號，在自動工作模式下信號傳輸到PLC或在手動工作模式下信號傳輸到B4之一種形式，信號經過PLC邏輯處理后，再送達驅動板B5，驅動板B5輸出合適的電平經甲板區(qū)信號接口板B8輸出甲板區(qū)交通信號；測速雷達B19把采集的信號送達工控機B7進行濾波處理，工控機B7顯示速度信息，如果速度超限，則B7顯示報警信息，并傳輸信號給PLC組合，然后PLC組合把信息再經甲板區(qū)信號接口板B8傳輸到甲板區(qū)報警；正常情況在自動模式下工作，手動工作模式不考慮同其它船岸設備的安全聯(lián)動，其它安全生產保證將依靠人工進行，僅僅在B4、B5、B8、B9和甲板交通信號正常工作時就可以給出交通信號，以此實現交通信號控制系統(tǒng)的自動/手動工作模式的選擇。
所述的PLC組合能夠是單個主機、或者是多個主機、或者是多個主機帶多個擴展模塊之一種。
所述的PLC組合包括有主機PLCB0與擴展模塊PLCB1、PLCB2、PLCB3、PLCB10構成。
所述的測距雷達B19采用漫反射傳感器，按照不小于0.5km/h的精度來測量火車速度小于10km/h的運行車速。
所述的手動控制板B4的控制邏輯芯片采用含嵌入式的芯片實現。
本發(fā)明的效果是本發(fā)明即渡船船岸交通安全監(jiān)控系統(tǒng)的設計目標是協(xié)調、控制、和記錄渡船在港裝卸作業(yè)時的抗橫傾系統(tǒng)信號、船橋連接信號、艉門狀態(tài)信號、火車速度、火車股道掛脫鉤信號、交通信號系統(tǒng)和報警信號等。渡船船岸交通安全監(jiān)控系統(tǒng)有確保安全操作的軟硬件邏輯與規(guī)范；當股道選擇操作不當、抗橫傾系統(tǒng)故障、船橫傾角超限、火車超速等異常情況下，作出相應的自動/人工報警或提示。信號系統(tǒng)狀態(tài)有自檢和恢復等功能。計算機系統(tǒng)有相應的操作人員登陸注冊、操作日志、信號系統(tǒng)警示模擬畫面、報警日志和數據存檔。由于渡船運行的安全性要求，艙內設備控制需要滿足一定的安全要求，如防爆等級IIC T5標準和防護等級IP56標準等；火車上船時必須保證車速限制在3-5kM/h；渡船橫傾角度限定在1.5度內；信號系統(tǒng)具有自動控制與手動控制等功能。
圖1為渡船船岸交通信號控制系統(tǒng)結構示意圖。
圖中PLCB0是主機PLCB1、PLCB2、PLCB3和PLCB10是PLC擴展模塊B4是手動控制板B5是驅動板B6是顯示器B7是工控機B8是甲板區(qū)輸入輸出信號接線板B9是操作面板輸入輸出信號接線板
B11、B13、B14是電源模塊B15是操作面板模塊B17、B18是接線箱B19是測速雷達具體實施方式
結合附圖及實施例對本發(fā)明的火車輪渡渡船船岸交通信號控制系統(tǒng)加以說明。
如圖1所示，兼顧到船岸交通安全的火車信號聯(lián)鎖聯(lián)動的固定邏輯和靈活可拓展的火車與渡船其它信號進行可重新設定的連鎖聯(lián)動的控制系統(tǒng)體系，包括實現保證火車安全的輸入輸出信號固定聯(lián)鎖邏輯的驅動板B5；能夠靈活實現火車信號與渡船信號可重新設定的連鎖聯(lián)動的手動控制板B4和由單個主機、或者是多個主機、或者是多個主機帶多個擴展模塊之一種的PLC組合。本實施例的PLC組合包括有主機PLCB0與擴展模塊PLCB1、PLCB2、PLCB3、PLCB10構成。
該系統(tǒng)運行時，操控臺面板設備將操作指令經操作面板接口板B9輸入控制信號，在自動工作模式下信號傳輸到PLC組合或在手動工作模式下信號傳輸到B4之一種形式，信號經過PLC組合邏輯處理后，再送達驅動板B5，驅動板B5輸出合適的電平經甲板區(qū)信號接口板B8輸出甲板區(qū)交通信號；測速雷達B19把采集的信號送達工控機B7進行濾波處理，工控機B7顯示速度信息，如果速度超限，則B7顯示報警信息，并傳輸信號給PLC組合，然后PLC組合把信息再經甲板區(qū)信號接口板B8傳輸到甲板區(qū)報警。所述的測距雷達B19采用漫反射傳感器，按照不小于0.5km/h精度來測量火車速度小于10km/h的運行車速。
實現信號系統(tǒng)信息化管理、監(jiān)控功能的工控機B7。實現火車交通信號與渡船信號聯(lián)動輸入和輸出的操作面板接口板B9，以及甲板區(qū)信號接口板B8，其中含有橫傾信號、操作按鈕信號、交通信號燈、聲和光報警器等輸入輸出信號。實現遠距離無接觸漫反射安全型的低速雷達測速設備B19。當然，火車輪渡渡船船岸交通信號控制系統(tǒng)還可以有其它結構，如低速雷達測速設備B19可以是其它漫反射傳感器，五臺低成本的器件組成的PLC組合，代替了中大型的PLC及其模塊的組合。含有CPLD模塊的簡單的控制板B4由其它復雜可編程控制器(如FPGA，PLC等)替代；本系統(tǒng)中操作面板輸入輸出信號接線板B9代表的輸入/輸出信號，可以由工控機B7(或者其它計算機)上的軟操作/顯示替代。
該火車輪渡渡船船岸交通信號控制系統(tǒng)的實施過程說明如下整個系統(tǒng)是以驅動板B5為中心的展開，圖1中標出了不同功能模塊之間的具體接線方式及其接線數量(在實際布線時，要考慮線路的冗余)。
B0采用siemen CPU266，B1，B2，B3，B10采用EM233，為16入/16出I/O板(繼電器型)；B4核心芯片采用含嵌入式的用Altera CPLD MAX EPM7128芯片；B5核心部件采用Altera CPLD HD74 HC148芯片及其歐姆龍繼電器；B7是研華工控機IPC-610P4-30HC；B19是測速雷達DS-2002C；其它部件選擇按照各自防爆防護等級選擇和設計。
船岸交通安全的固定聯(lián)鎖邏輯有火車上船速度與渡船搖擺傾斜度需要嚴格的協(xié)調控制?；疖嚿洗俣纫薅ㄔ谧畹秃妥罡咚俣戎g(速度范圍設定值可以改變)，渡船搖擺傾斜度限定由安全和最大許可傾斜角描述(設定值可以改變)。當渡船搖擺傾斜度超過最大搖擺傾斜角時，火車上船速度要降低，但不能低于最低速度；當渡船搖擺傾斜度為安全傾斜角時，火車上船速度可以增加到最高速度限。
驅動板B5的搖擺傾斜度數字量輸入信號來自于B8板24VDC信號端子源于甲板區(qū)橫傾角數字量信號，經PLC組合邏輯處理后，輸出給B5。火車速度檢測模擬量輸入信號來自于雷達B19經過B18分線箱，再經B8板5VDC模擬量信號端子，送達工控機B7，經B7濾波邏輯處理后，再經PLC組合，輸出給B5。另外，驅動版B5有來自于PLC組合或者手動控制板B4的最基本的表示合理安全的交通信號操作的數字量邏輯輸入信號。
驅動板B5的邏輯開關量輸出信號接到B8板220VAC開關量信號端子，將送達甲板區(qū)的交通信號燈、火車艙內的警示燈及報警器(D45~D62以及ALM1~ALM8)。驅動板B5向甲板區(qū)輸出開關量信號時，同時并行向操作面板B9板輸出24VDC開關量信號，將送達面板端子排B15，以指示信號的操作狀態(tài)。
自動運行狀態(tài)下，PLC組合根據工控機B7的監(jiān)控設置的操作順序，可以通過PLC組合邏輯判斷操作員的操作信號是否符合邏輯和合理安全，只有符合邏輯和合理安全的操作員操作信號才能送達驅動板B5。在手動運行狀態(tài)下，可以通過B4板上CPLD邏輯判斷操作員的操作信號是否合理安全，只有合理安全的操作員操作信號才能送達驅動版B5。
合理安全的操作信號邏輯是可以改變的。在自動運行模式下，通過PLC組合編程可以實現；在手動模式下，可以通過在線下載的方式，改變B4板的CPLD芯片程序。
在手動模式下，其輸入信號經過輸入輸出端子，經隔離濾波保護電路，進行電平轉換進入CPLD芯片，CPLD進行邏輯運算后，反轉上述過程把輸出信號送達輸出端子。CPLD的邏輯程序是可以通過JTAG接口下載。
驅動板B5的220VAC、24VDC、5VDC電平下的數字量模擬量輸入信號和開關量輸出信號的之間符合船岸交通安全的固定聯(lián)鎖邏輯，通過由繼電器、數字芯片組成的高速可靠的硬件電路來實現，輸入信號接入B5輸入端口，經輸入保護電路和數字芯片組外圍電路，再經過繼電器組隔離轉換后接入B5信號輸出端子。
上述結構體現了模塊化設計思想操控面板信號的操作面板接口板B9和甲板區(qū)信號接口板B8獨立設計，船岸交通信號系統(tǒng)的輸入輸出信號的邏輯組合是可以通過PLC組合編程或者B4板嵌入式的CPLD(Complex Programmable Logic Device)編程改變的，符合船岸交通安全的固定聯(lián)鎖邏輯并由B5板來實現。測距雷達B19采用漫反射傳感器將模擬量速度信號，按照不小于0.5km/h精度來測量火車速度小于10km/h的運行車速，經B8板上的模擬量信號端子送達B7，B7完成交通信號系統(tǒng)的上層管理功能，PLC組合參數的設置、PLC組合監(jiān)控指令的下達、數據庫的管理、輸入輸出模擬顯示和速度信號濾波工作。
權利要求
1.一種火車輪渡渡船船岸交通信號控制系統(tǒng)，其特征是本系統(tǒng)包括有驅動板(B5)、手動控制板(B4)和(PLC)組合，以及外圍操作面板接口板(B9)、工控機(B7)、甲板區(qū)信號接口板(B8)和測速雷達(B19)；該系統(tǒng)運行時，操作指令經操作面板接口板(B9)輸入控制信號，在自動工作模式下信號傳輸到(PLC)組合或在手動工作模式下信號傳輸到(B4)之一種形式，信號經過(PLC)組合邏輯處理后，再送達驅動板(B5)，驅動板(B5)輸出合適的電平經甲板區(qū)信號接口板(B8)輸出甲板區(qū)交通信號；測速雷達(B19)把采集的信號送達工控機(B7)進行濾波處理，工控機(B7)顯示速度信息，如果速度超限，則(B7)顯示報警信息，并傳輸信號給(PLC)組合，然后(PLC)組合把信息再經甲板區(qū)信號接口板(B8)傳輸到甲板區(qū)報警；正常情況在自動模式下工作，手動工作模式不考慮同其它船岸設備的安全聯(lián)動，其它安全生產保證將依靠人工進行，僅僅在(B4)、(B5)、(B8)、(B9)和甲板交通信號正常工作時就能夠給出交通信號，以此實現交通信號控制系統(tǒng)的自動/手動工作模式的選擇。
2.根據權利要求1所述的火車輪渡渡船船岸交通信號控制系統(tǒng)，其特征是所述的(PLC)組合能夠是單個主機、或者是多個主機、或者是多個主機帶多個擴展模塊之一種。
3.根據權利要求1所述的火車輪渡渡船船岸交通信號控制系統(tǒng)，其特征是所述的(PLC)組合包括有主機(PLC B0)與擴展模塊(PLC B1)、(PLC B2)、(PLC B3)、(PLC B10)構成。
4.根據權利要求1所述的火車輪渡渡船船岸交通信號控制系統(tǒng)，其特征是所述的測距雷達(B19)采用漫反射傳感器，按照不小于0.5km/h的精度來測量火車速度小于10km/h的運行車速。
5.根據權利要求1所述的火車輪渡渡船船岸交通信號控制系統(tǒng)，其特征是所述的手動控制板(B4)的控制邏輯采用含嵌入式的芯片實現。
全文摘要
本發(fā)明公開一種火車輪渡渡船船岸交通信號控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)包括有驅動板、手動控制板和PLC，以及外圍操作面板接口板、工控機、甲板區(qū)信號接口板和測速雷達；該系統(tǒng)運行時，操作指令經操作面板接口板輸入控制信號，在自動工作模式下信號傳輸到PLC或在手動工作模式下信號傳輸到之一種形式，信號經過處理，再送達驅動板，驅動板輸出合適的電平經甲板區(qū)信號接口板輸出甲板區(qū)交通信號；測速雷達把信號送達工控機進行處理，工控機顯示速度信息。實現不同電平下對輸入和輸出信號的控制，通過自動或手動控制編程，保證火車上船時車速限制在3－5kM/h；渡船橫傾角度限定在1.5度內的控制。符合船岸交通安全的固定聯(lián)鎖信號邏輯。
文檔編號B61L27/00GK101024401SQ200610130719
公開日2007年8月29日 申請日期2006年12月30日 優(yōu)先權日2006年12月30日
發(fā)明者孟憲偉, 楊根科, 陳黎平 申請人:天津新港船廠