專利名稱：火車輪渡渡船船岸交通信號(hào)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種控制系統(tǒng)，特別是為渡船在港裝卸作業(yè) 時(shí)，與渡船的抗橫傾系統(tǒng)控制信號(hào)等聯(lián)動(dòng)，給以火車通行或禁止的 交通信號(hào)，并測量火車的運(yùn)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(hào)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在海灣和海峽等航運(yùn)的節(jié)點(diǎn)，需要修建跨海鐵路輪渡，以大幅 度縮短鐵路交通運(yùn)輸距離和大幅度減少運(yùn)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(shí)現(xiàn)由渡船方?jīng)Q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(dòng)。
這里的技術(shù)難點(diǎn)之一是實(shí)現(xiàn)渡船與火車的安全聯(lián)動(dòng)，并能兼顧 安全聯(lián)動(dòng)功能的可擴(kuò)展性(兼顧未來需求的不確切性)。另一個(gè)技 術(shù)難點(diǎn)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(jì)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(dǎo)致反射板由流動(dòng) 車廂頻繁帶走，信號(hào)系統(tǒng)無法正常使用；另外激光測量不能在危險(xiǎn) 環(huán)境下使用(設(shè)備防爆等級(jí)IIC T5和防護(hù)等級(jí)IP56)。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)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(hào)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(hào)之間的聯(lián)鎖邏輯固定，適應(yīng) 在與渡船本身控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)情形下，滿足火車與船舶信號(hào)之間的邏
輯組合關(guān)系靈活可變的需要。同時(shí)，該系統(tǒng)還采用安全且使用方便 的測速技術(shù)方案。
為解決上述問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是提供一種火車 輪渡渡船船岸交通信號(hào)控制系統(tǒng)，其中本系統(tǒng)包括有驅(qū)動(dòng)板B5、
手動(dòng)控制板B4和PLC組合，以及外圍操作面板接口板B9、工控機(jī) B7、甲板區(qū)信號(hào)接口板B8和測速雷達(dá)B19;該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，操作 指令經(jīng)操作面板接口板B9輸入控制信號(hào)，在自動(dòng)工作模式下信號(hào) 傳輸?shù)絇LC或在手動(dòng)工作模式下信號(hào)傳輸?shù)紹4之一種形式，信號(hào) 經(jīng)過PLC邏輯處理后，再送達(dá)驅(qū)動(dòng)板B5，驅(qū)動(dòng)板B5輸出合適的電 平經(jīng)甲板區(qū)信號(hào)接口板B8輸出甲板區(qū)交通信號(hào)；測速雷達(dá)B19把 采集的信號(hào)送達(dá)工控機(jī)B7進(jìn)行濾波處理，工控機(jī)B7顯示速度信息， 如果速度超限，則B7顯示報(bào)警信息，并傳輸信號(hào)給PLC組合，然 后PLC組合把信息再經(jīng)甲板區(qū)信號(hào)接口板B8傳輸?shù)郊装鍏^(qū)報(bào)警。
所述的PLC組合能夠是單個(gè)主機(jī)、或者是多個(gè)主機(jī)、或者是多 個(gè)主機(jī)帶多個(gè)擴(kuò)展模塊之一種。
所述的PLC組合包括有主機(jī)PLCB0與擴(kuò)展模塊PLCB1、 PLCB2、 PIXB3、 PIXB10構(gòu)成。
所述的測距雷達(dá)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(yùn)行車速。
所述的手動(dòng)控制板B4的控制邏輯芯片采用含嵌入式的芯片實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)用新型的效果是本發(fā)明即渡船船岸交通安全監(jiān)控系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)目標(biāo)是協(xié)調(diào)、控制、和記錄渡船在港裝卸作業(yè)時(shí)的抗橫傾系統(tǒng) 信號(hào)、船橋連接信號(hào)、艉門狀態(tài)信號(hào)、火車速度、火車股道掛脫鉤 信號(hào)、交通信號(hào)系統(tǒng)和報(bào)警信號(hào)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(dāng)股道選擇操作不當(dāng)、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(yīng)的自 動(dòng)/人工報(bào)警或提示。信號(hào)系統(tǒng)狀態(tài)有自檢和恢復(fù)等功能。計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)有相應(yīng)的操作人員登陸注冊、操作日志、信號(hào)系統(tǒng)警示模擬畫 面、報(bào)警日志和數(shù)據(jù)存檔。由于渡船運(yùn)行的安全性要求，艙內(nèi)設(shè)備 控制需要滿足一定的安全要求，如防爆等級(jí)IIC T5標(biāo)準(zhǔn)和防護(hù)等 級(jí)IP56標(biāo)準(zhǔn)等；火車上船時(shí)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(nèi)；信號(hào)系統(tǒng)具有自動(dòng)控制與手動(dòng)控制等功能。
圖1為渡船船岸交通信號(hào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中
PLC B0是主機(jī)
PLCB1、 PLXB2、 PLCB3禾口 PLXB10是PLC擴(kuò)展模土央
B4是手動(dòng)控制板
B5是驅(qū)動(dòng)板
B6是顯示器
B7是工控機(jī)
B8是甲板區(qū)輸入輸出信號(hào)接線板線板
Bll、 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(dá)具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的火車輪渡渡船船岸交通信號(hào)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(hào)聯(lián)鎖聯(lián)動(dòng)的固定 邏輯和靈活可拓展的火車與渡船其它信號(hào)進(jìn)行可重新設(shè)定的連鎖 聯(lián)動(dòng)的控制系統(tǒng)體系，包括實(shí)現(xiàn)保證火車安全的輸入輸出信號(hào)固定
聯(lián)鎖邏輯的驅(qū)動(dòng)板B5;能夠靈活實(shí)現(xiàn)火車信號(hào)與渡船信號(hào)可重新
設(shè)定的連鎖聯(lián)動(dòng)的手動(dòng)控制板B4和由單個(gè)主機(jī)、或者是多個(gè)主機(jī)、 或者是多個(gè)主機(jī)帶多個(gè)擴(kuò)展模塊之一種的PLC組合。本實(shí)施例的 PLC組合包括有主機(jī)PLCB0與擴(kuò)展模塊PLCB1、PLCB2、PLCB3、PLCB10構(gòu)成。
該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，操控臺(tái)面板設(shè)備將操作指令經(jīng)操作面板接口板 B9輸入控制信號(hào)，在自動(dòng)工作模式下信號(hào)傳輸?shù)絇LC組合或在手 動(dòng)工作模式下信號(hào)傳輸?shù)紹4之一種形式，信號(hào)經(jīng)過PLC組合邏輯 處理后，再送達(dá)驅(qū)動(dòng)板B5，驅(qū)動(dòng)板B5輸出合適的電平經(jīng)甲板區(qū)信 號(hào)接口板B8輸出甲板區(qū)交通信號(hào)；測速雷達(dá)B19把采集的信號(hào)送 達(dá)工控機(jī)B7進(jìn)行濾波處理，工控機(jī)B7顯示速度信息，如果速度超 限，則B7顯示報(bào)警信息，并傳輸信號(hào)給PLC組合，然后PLC組合 把信息再經(jīng)甲板區(qū)信號(hào)接口板B8傳輸?shù)郊装鍏^(qū)報(bào)警。所述的測距 雷達(dá)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(yùn)行車速。
實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)信息化管理、監(jiān)控功能的工控機(jī)B7。實(shí)現(xiàn)火車 交通信號(hào)與渡船信號(hào)聯(lián)動(dòng)輸入和輸出的操作面板接口板B9，以及 甲板區(qū)信號(hào)接口板B8，其中含有橫傾信號(hào)、操作按鈕信號(hào)、交通 信號(hào)燈、聲和光報(bào)警器等輸入輸出信號(hào)。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無接觸漫反射 安全型的低速雷達(dá)測速設(shè)備B19。當(dāng)然，火車輪渡渡船船岸交通信 號(hào)控制系統(tǒng)還可以有其它結(jié)構(gòu)，如低速雷達(dá)測速設(shè)備B19可以是其 它漫反射傳感器，五臺(tái)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(fù)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(hào)接線板B9代表的輸入/輸出信號(hào)，6J以由工控機(jī)B7 (或者其它計(jì)算機(jī))上的軟操作/顯示替代。
該火車輪渡渡船船岸交通信號(hào)控制系統(tǒng)的實(shí)施過程說明如下 整個(gè)系統(tǒng)是以驅(qū)動(dòng)板B5為中心的展開，圖1中標(biāo)出了不同功 能模塊之間的具體接線方式及其接線數(shù)量(在實(shí)際布線時(shí)，要考慮 線路的冗余)。
B0采用siemen CPU 266， Bl， 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 EPM 7128 心片；
B5核心部件采用Altera CPLD HD 74 HC148芯片及其歐姆龍 繼電器；
B7是研華工控機(jī)IPC-610P4-30HC; B19是測速雷達(dá)DS-2002C;
其它部件選擇按照各自防爆防護(hù)等級(jí)選擇和設(shè)計(jì)。
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(yán)格的協(xié)調(diào)控制?；疖嚿洗俣纫薅ㄔ谧畹秃妥罡咚俣?之間(速度范圍設(shè)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(shè)定值可以改變)。當(dāng)渡船搖擺傾斜度超過 最大搖擺傾斜角時(shí)，火車上船速度要降低，但不能低于最低速度； 當(dāng)渡船搖擺傾斜度為安全傾斜角時(shí)，火車上船速度可以增加到最高 速度限。
驅(qū)動(dòng)板B5的搖擺傾斜度數(shù)字量輸入信號(hào)來自于B8板24VDC信 號(hào)端子源于甲板區(qū)橫傾角數(shù)字量信號(hào)，經(jīng)PLC組合邏輯處理后，輸 出給B5?；疖囁俣葯z測模擬量輸入信號(hào)來自于雷達(dá)B19經(jīng)過B18 分線箱，再經(jīng)B8板5VDC模擬量信號(hào)端子，送達(dá)工控機(jī)B7，經(jīng)B7 濾波邏輯處理后，再經(jīng)PLC組合，輸出給B5。另外，驅(qū)動(dòng)版B5有 來自于PLC組合或者手動(dòng)控制板B4的最基本的表示合理安全的交 通信號(hào)操作的數(shù)字量邏輯輸入信號(hào)。
驅(qū)動(dòng)板B5的邏輯開關(guān)量輸出信號(hào)接到B8板220VAC開關(guān)量信 號(hào)端子，將送達(dá)甲板區(qū)的交通信號(hào)燈、火車艙內(nèi)的警示燈及報(bào)警器 (D45 D62以及ALM1 ALM8)。驅(qū)動(dòng)板B5向甲板區(qū)輸出開關(guān)量信號(hào) 時(shí)，同時(shí)并行向操作面板B9板輸出24VDC開關(guān)量信號(hào)，將送達(dá)面板 端子排B15，以指示信號(hào)的操作狀態(tài)。
自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，PLC組合根據(jù)工控機(jī)B7的監(jiān)控設(shè)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(hào)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(hào)才能送達(dá) 驅(qū)動(dòng)板B5。在手動(dòng)運(yùn)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(hào)是否合理安全，只有合理安全的操作員操作信號(hào) 才'能送達(dá)驅(qū)動(dòng)版B5。
合理安全的操作信號(hào)邏輯是可以改變的。在自動(dòng)運(yùn)行模式下， 通過PLC組合編程可以實(shí)現(xiàn)；在手動(dòng)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(dòng)模式下，其輸入信號(hào)經(jīng)過輸入輸出端子，經(jīng)隔離濾波保
護(hù)電路，進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換進(jìn)入CPLD芯片，CPLD進(jìn)行邏輯運(yùn)算后，反 轉(zhuǎn)上述過程把輸出信號(hào)送達(dá)輸出端子。CPLD的邏輯程序是可以通 過JTAG接口下載。
驅(qū)動(dòng)板B5的220VAC、 24VDC、 5VDC電平下的數(shù)字量模擬量輸 入信號(hào)和開關(guān)量輸出信號(hào)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(shù)字芯片組成的高速可靠的硬件電路來實(shí)現(xiàn)， 輸入信號(hào)接入B5輸入端口，經(jīng)輸入保護(hù)電路和數(shù)字芯片組外圍電 路，再經(jīng)過繼電器組隔離轉(zhuǎn)換后接入B5信號(hào)輸出端子。
上述結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)思想操控面板信號(hào)的操作面板接 口板B9和甲板區(qū)信號(hào)接口板B8獨(dú)立設(shè)計(jì)，船岸交通信號(hào)系統(tǒng)的輸 入輸出信號(hào)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(shí)現(xiàn)。測距雷達(dá)B19 采用漫反射傳感器將模擬量速度信號(hào)，按照不小于0. 5km/h精度來 測量火車速度小于10km/h的運(yùn)行車速，經(jīng)B8板上的模擬量信號(hào)端 子送達(dá)B7， B7完成交通信號(hào)系統(tǒng)的上層管理功能，PLC組合參數(shù) 的設(shè)置、PLC組合監(jiān)控指令的下達(dá)、數(shù)據(jù)庫的管理、輸入輸出模擬 顯示和速度信號(hào)濾波工作。
權(quán)利要求1、一種火車輪渡渡船船岸交通信號(hào)控制系統(tǒng)，其特征是本系統(tǒng)包括有驅(qū)動(dòng)板(B5)、手動(dòng)控制板(B4)和PLC組合，以及外圍操作面板接口板(B9)、工控機(jī)(B7)、甲板區(qū)信號(hào)接口板(B8)和測速雷達(dá)(B19)；該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，操作指令經(jīng)操作面板接口板(B9)輸入控制信號(hào)，在自動(dòng)工作模式下信號(hào)傳輸?shù)絇LC組合或在手動(dòng)工作模式下信號(hào)傳輸?shù)?B4)之一種形式，信號(hào)經(jīng)過PLC組合邏輯處理后，再送達(dá)驅(qū)動(dòng)板(B5)，驅(qū)動(dòng)板(B5)輸出合適的電平經(jīng)甲板區(qū)信號(hào)接口板(B8)輸出甲板區(qū)交通信號(hào)；測速雷達(dá)(B19)把采集的信號(hào)送達(dá)工控機(jī)(B7)進(jìn)行濾波處理，工控機(jī)(B7)顯示速度信息，如果速度超限，則(B7)顯示報(bào)警信息，并傳輸信號(hào)給(PLC)組合，然后(PLC)組合把信息再經(jīng)甲板區(qū)信號(hào)接口板(B8)傳輸?shù)郊装鍏^(qū)報(bào)警。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火車輪渡渡船船岸交通信號(hào)控制系 統(tǒng)，其特征是所述的PLC組合能夠是單個(gè)主機(jī)或者是多個(gè)主機(jī)或 者是多個(gè)主機(jī)帶多個(gè)擴(kuò)展模塊之一種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火車輪渡渡船船岸交通信號(hào)控制系 統(tǒng)，其特征是所述的PLC組合包括有主機(jī)(PLCB0)與擴(kuò)展模塊 (P1X Bl)、(PLX B2) 、(PLC B3) 、( PLC B10)構(gòu)成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火車輪渡渡船船岸交通信號(hào)控制系 統(tǒng)，其特征是所述的測距雷達(dá)(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(yùn)行車速。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火車輪渡渡船船岸交通信號(hào)控制系 統(tǒng)，其特征是所述的手動(dòng)控制板(B4)的控制邏輯采用含嵌入式 的芯片實(shí)現(xiàn)。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種火車輪渡渡船船岸交通信號(hào)控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)包括有驅(qū)動(dòng)板、手動(dòng)控制板和PLC，以及外圍操作面板接口板、工控機(jī)、甲板區(qū)信號(hào)接口板和測速雷達(dá)；該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，操作指令經(jīng)操作面板接口板輸入控制信號(hào)，在自動(dòng)工作模式下信號(hào)傳輸?shù)絇LC或在手動(dòng)工作模式下信號(hào)傳輸?shù)街环N形式，信號(hào)經(jīng)過處理，再送達(dá)驅(qū)動(dòng)板，驅(qū)動(dòng)板輸出合適的電平經(jīng)甲板區(qū)信號(hào)接口板輸出甲板區(qū)交通信號(hào)；測速雷達(dá)把信號(hào)送達(dá)工控機(jī)進(jìn)行處理，工控機(jī)顯示速度信息。實(shí)現(xiàn)不同電平下對(duì)輸入和輸出信號(hào)的控制，通過自動(dòng)或手動(dòng)控制編程，保證火車上船時(shí)車速限制在3-5kM/h；渡船橫傾角度限定在1.5度內(nèi)的控制。符合船岸交通安全的固定聯(lián)鎖信號(hào)邏輯。
文檔編號(hào)B61L27/00GK201002626SQ20062015222
公開日2008年1月9日 申請日期2006年12月30日 優(yōu)先權(quán)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