一種高可靠性的地鐵架控制動(dòng)控制器電磁閥控制電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高可靠性的地鐵架控制動(dòng)控制器電磁閥控制電路，它包括功能冗余的主CPU、輔CPU、雙通道邏輯控制電路和閥驅(qū)動(dòng)電路；主CPU和輔CPU之間通過串行外設(shè)接口實(shí)時(shí)通信；雙通道邏輯控制電路包括數(shù)據(jù)選擇器IC1、或門IC2、與門IC3和晶體管陣列IC4；閥驅(qū)動(dòng)電路包括多個(gè)MOSFET管、二極管D1、二極管D2、HV閥和RV閥。本實(shí)用新型電路具有主輔CPU控制、控制雙通道冗余、故障導(dǎo)向安全等特點(diǎn)，在地鐵架控項(xiàng)目中實(shí)際使用效果良好，具有很高的可靠性，保證了列車制動(dòng)力的正常施加，從而保證了列車可靠安全的運(yùn)營。
【專利說明】
-種高可靠性的地鐵架控制動(dòng)控制器電磁閥控制電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種控制電路，尤其設(shè)及一種高可靠性的地鐵架控制動(dòng)控制器電 磁閥控制電路。屬于軌道交通制動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國內(nèi)軌道交通政策的開放，越來越多的城市修建了地鐵和有軌電車。越來越 多的人們選擇軌道方式出行，給生活帶來了很大的便利。帶來便利的同時(shí)，對軌道交通的安 全要求也日益突出。制動(dòng)系統(tǒng)直接關(guān)系到列車安全運(yùn)行，作為列車的核屯、技術(shù)之一，可靠的 安全的制動(dòng)控制技術(shù)尤為關(guān)鍵。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型提供一種控制電路，W解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，實(shí)現(xiàn)高可靠性的控制電 磁閥。
[0004] 為解決本實(shí)用新型的技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：
[0005] -種高可靠性的地鐵架控制動(dòng)控制器電磁閥控制電路，它包括功能冗余的主CPU、 輔CPU、雙通道邏輯控制電路和閥驅(qū)動(dòng)電路；
[0006] 主CPU和輔CPU之間通過串行外設(shè)接口實(shí)時(shí)通信；
[0007] 雙通道邏輯控制電路包括數(shù)據(jù)選擇器IC1、或口 IC2、與口 IC3和晶體管陣列IC4,主 CPU、輔CPU的10 口分別與數(shù)據(jù)選擇器IC1輸入端連接，或口 IC2包括或口 IC2A、IC2B、IC2C，與 ΠIC3包括與口 IC3A、IC3B、IC3C，數(shù)據(jù)選擇器IC1的1Y端與與口 IC3A連接，與口 IC3A的輸入 端與或口 IC2A連接，與口 IC3A的輸出端與晶體管陣列IC4的輸入端連接，數(shù)據(jù)選擇器IC1的 2Y端與與口 IC3C連接，與口 IC3C的輸入端與或口 IC2C連接，與口 IC3C的輸出端與晶體管陣 列IC4的輸入端連接，晶體管陣列IC4的輸入端INA與與口 IC3A輸出端連接，晶體管陣列IC4 的輸入端INB與與口 IC3B輸出端連接，與口 IC3B輸入端與或口 IC2B輸出端連接；
[000引閥驅(qū)動(dòng)電路包括多個(gè)M0S陽T管、二極管D1、二極管D2、HV閥和RV閥，晶體管陣列IC4 的輸出端分別與M0SFET管QUM0SFET管Q2、M0S陽T管Q3的柵極連接，M0SFET管Q1、M0S陽T管 Q2、M0SFET管Q3串聯(lián)連接，M0SFET管Q3的源極和漏極分別連接二極管D1、二極管D2,二極管 D1與HV閥連接，二極管D2與RV閥連接，M0SFET管Q3的漏極通過電容C3接地。
[0009] M0SFET管Q1的源極接24V電源，M0SFET管Q2的源極與M0SFET管Q1的漏極連接， M0S陽T管Q3的源極與M0S陽T管Q2的漏極連接。
[0010] M0SFET管QUM0SFET管Q2、M0SFET管Q3的柵極和源極之間設(shè)置電阻。
[0011] 本實(shí)用新型的有益效果:本電路可W實(shí)現(xiàn)列車的常用制動(dòng)、緊急制動(dòng)和滑行控制 功能。常用制動(dòng)時(shí)，主CPU實(shí)時(shí)采集制動(dòng)缸壓力進(jìn)行閉環(huán)控制，通過控制HV閥和RV閥的得失 電對制動(dòng)缸進(jìn)行充排氣控制，最終建立目標(biāo)制動(dòng)壓力;緊急制動(dòng)時(shí)HV閥和RV閥失電，不再受 主輔CPU的控制，響應(yīng)級別最高;主CPU檢測到滑行時(shí)輸出滑行信號(hào)（SKVR)同時(shí)控制HV閥和 RV閥排出制動(dòng)缸壓力，當(dāng)檢測到速度恢復(fù)粘著滑行解除時(shí)恢復(fù)當(dāng)前制動(dòng)力。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本實(shí)用新型的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。W下實(shí)施例僅用于說明 本實(shí)用新型，不用來限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0014] 如圖1所示，本實(shí)用新型的一種高可靠性的地鐵架控制動(dòng)控制器電磁閥控制電路， 它包括功能冗余的主CPU、輔CPU、雙通道邏輯控制電路和閥驅(qū)動(dòng)電路，主CPU和輔CPU之間通 過串行外設(shè)接口實(shí)時(shí)通信；
[0015] 雙通道邏輯控制電路包括數(shù)據(jù)選擇器IC1、或口 IC2、與口 IC3和晶體管陣列IC4,主 CPU的兩個(gè)10口（101、102)與數(shù)據(jù)選擇器IC1輸入端（1A、2A)連接，輔CPU的四個(gè)10口（101、 102、103、104)與數(shù)據(jù)選擇器IC1輸入端(顯、：A、1B、2B)連接，數(shù)據(jù)選擇器IC1的輸入端 龐、?/Β分別與電阻R2和電阻R1連接，電阻R2和電阻R1再接電源，數(shù)據(jù)選擇器IC1的輸入 端3A、3B、4A、4B與電阻R3連接，電阻R3接電源，或口 IC2包括或口 IC2A、IC2B、IC2C，與口 IC3 包括與口 1〔34、1〔38、1〔3(：，數(shù)據(jù)選擇器1(：1的￥0：端連接電容(：1一端并與電源連接，電容(：1 另一端接地，數(shù)據(jù)選擇器IC1的3Y端、4Y端通過電阻R4接電源，數(shù)據(jù)選擇器IC1的1Y端與與口 IC3A連接，與口 IC3A的輸入端與或口 IC2A連接，與口 IC3A的輸出端與晶體管陣列IC4的輸入 端連接，數(shù)據(jù)選擇器IC1的2Y端與與口 IC3C連接，與口 IC3C的輸入端與或口 IC2C連接，與口 IC3C的輸出端與晶體管陣列IC4的輸入端連接，晶體管陣列IC4的輸入端INA與與口 IC3A輸 出端連接，晶體管陣列IC4的輸入端INB與與口 IC3B輸出端連接，與口 IC3B輸入端與或口 IC2B輸出端連接，晶體管陣列IC4的COM和GND端之間設(shè)置電容C2;
[0016] 閥驅(qū)動(dòng)電路包括多個(gè)M0S陽T管、二極管D1、二極管D2、HV閥和RV閥，晶體管陣列IC4 的輸出端0UTA通過電阻R6與M0SFET管Q1的柵極連接，晶體管陣列IC4的輸出端0UTB通過電 阻R8與M0SFET管Q2的柵極連接，晶體管陣列IC4的輸出端0UTC通過電阻R10與M0SFET管Q3的 柵極連接，M0SFET管Q1的源極接24V電源，M0SFET管Q2的源極與M0SFET管Q1的漏極連接， M0SFET管Q3的源極與M0SFET管Q2的漏極連接，M0SFET管Q1的柵極和源極之間設(shè)置電阻R5， M0SFET管Q2的柵極和源極之間設(shè)置電阻R7，M0SFET管Q3的柵極和源極之間設(shè)置電阻R9， M0SFET管Q3的源極和漏極分別連接二極管D1、二極管D2,二極管D1與HV閥連接，二極管D2與 RV閥連接，M0S陽T管Q3的漏極通過電容C3接地。
[0017] HV閥和RV閥為該電路的最終控制元件，HV閥和RV閥的不同得失電組合狀態(tài)表示了 不同的制動(dòng)狀態(tài)。詳細(xì)的狀態(tài)表見表1:
[001 引
[0019] 表1
[0020] 由表1可知，當(dāng)HV閥失電RV閥得電時(shí)，制動(dòng)控制器處于邊充氣邊排氣狀態(tài)，處于危 險(xiǎn)不穩(wěn)定狀態(tài)。最終惡劣后果是導(dǎo)致制動(dòng)距離延長，影響列車安全運(yùn)營。
[0021] 本實(shí)用新型電路從源頭上杜絕HV閥失電RV閥得電工況的發(fā)生，使制動(dòng)控制器處于 安全狀態(tài)。具體分析如下：
[0022] 如圖1所示，通過91、92、93^個(gè)版)8陽巧空制固詞和1?￥閥。91、92、93^個(gè)騰5。61'相當(dāng) 于立個(gè)串聯(lián)的開關(guān)。當(dāng)Q1、Q2導(dǎo)通時(shí)HV閥得電，當(dāng)Q3導(dǎo)通時(shí)RV閥得電，控制器處于排氣狀態(tài)。 當(dāng)HV閥失電時(shí)，Q1、Q2有一個(gè)或者全部處于截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)在Q3的第Ξ引腳處不會(huì)得電，故 無論RV閥的控制信號(hào)是高電平或是低電平，RV閥都不會(huì)得電。
[0023] 本實(shí)用新型電路的任何元器件在任何故障模式下均不會(huì)出現(xiàn)HV閥失電RV閥得電 工況，故可W使列車可靠施加制動(dòng)。
[0024] 本實(shí)用新型電路的Ξ大功能闡述如下：
[0025] 1、常用制動(dòng)
[0026] 主CPU采集速度信號(hào)、車重信號(hào)和制動(dòng)指令進(jìn)行制動(dòng)力的計(jì)算與分配，從而得到該 車的目標(biāo)制動(dòng)力，即目標(biāo)制動(dòng)缸壓力（W下簡稱BC壓力）。
[0027] 主CPU實(shí)時(shí)采集BC缸實(shí)際壓力并與目標(biāo)BC壓力進(jìn)行比較，實(shí)時(shí)控制HV閥和RV閥充 排氣使實(shí)際BC缸壓力達(dá)到目標(biāo)壓力。
[0028] BC壓力建立過程采用實(shí)時(shí)閉環(huán)控制，控制精度高，響應(yīng)較快滿足系統(tǒng)要求。
[0029] 輔CPU實(shí)時(shí)監(jiān)視HV閥和RV閥的工作狀態(tài)，通過SPI 口與主CPU實(shí)時(shí)通信。當(dāng)檢測到閥 工作異常時(shí)，可W切換到輔CPU進(jìn)行控制。
[0030] 2、緊急制動(dòng)
[0031] 緊急制動(dòng)安全級別與響應(yīng)級別最高，完全通過硬件電路實(shí)現(xiàn)，與控制軟件無關(guān)。
[0032] 緊急制動(dòng)控制邏輯為失電有效，當(dāng)檢測到緊急制動(dòng)時(shí)EB信號(hào)為低電平，控制HV閥 和RV閥均處于失電狀態(tài)，制動(dòng)缸處于充氣狀態(tài)。
[0033] 在非滑行狀態(tài)時(shí)SKVR信號(hào)為低電平，SKVR信號(hào)和EB信號(hào)取或操作后仍為低電平。 取或后的信號(hào)與HV閥和RV閥的控制信號(hào)取與操作，最終HV閥和RV閥的控制信號(hào)為低電平， M0S陽T管QUM0S陽T管Q3處于截止?fàn)顟B(tài)，HV閥和RV閥失電，制動(dòng)器進(jìn)入緊急制動(dòng)狀態(tài)。
[0034] 在非滑行狀態(tài)時(shí)，SKVR信號(hào)為低電平，SKVR信號(hào)和EB信號(hào)取或操作后仍為低電平。 取或后的信號(hào)與OPEN信號(hào)取與操作，最終OPEN控制信號(hào)為低電平，Q2處于截止?fàn)顟B(tài)，HV閥和 RV閥供電回路失電，HV閥和RV閥失電，制動(dòng)器進(jìn)入緊急制動(dòng)狀態(tài)。
[0035] 控制HV閥和RV閥失電的情況下，同時(shí)再控制HV閥和RV閥供電回路失電，最總確保 HV閥和RV閥處于失電狀態(tài)，制動(dòng)器進(jìn)入緊急制動(dòng)狀態(tài)。
[0036] 3、滑行控制
[0037] 主CPU通過檢測速度信號(hào)，實(shí)時(shí)判斷是否處于滑行狀態(tài)。
[003引當(dāng)檢測到某一軸滑行時(shí)，輸出SKVR信號(hào)，同時(shí)控制HV閥和RV閥進(jìn)行排氣操作。當(dāng)主 CPU檢測到速度恢復(fù)粘著時(shí)，恢復(fù)當(dāng)前所需制動(dòng)力。
[0039] 當(dāng)檢測到滑行時(shí)輔CPU監(jiān)視HV閥和RV閥動(dòng)作狀態(tài)，當(dāng)持續(xù)排氣時(shí)間超過5秒時(shí)，停 止滑行控制。
[0040] 輔CPU獨(dú)立的監(jiān)視防滑狀態(tài)，可W中止滑行控制。
[0041] 滑行檢測與滑行控制在制動(dòng)工況、惰行工況和制動(dòng)轉(zhuǎn)牽引3秒內(nèi)工況下進(jìn)行。緊急 制動(dòng)工況下也需要滑行控制。
[0042] 綜上，本實(shí)用新型電路具有主輔CPU控制、控制雙通道冗余、故障導(dǎo)向安全等特點(diǎn)， 在地鐵架控項(xiàng)目中實(shí)際使用效果良好，具有很高的可靠性，保證了列車制動(dòng)力的正常施加， 從而保證了列車可靠安全的運(yùn)營。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高可靠性的地鐵架控制動(dòng)控制器電磁閥控制電路，其特征在于：它包括功能冗 余的主CPU、輔CPU、雙通道邏輯控制電路和閥驅(qū)動(dòng)電路； 主CRJ和輔CRJ之間通過串行外設(shè)接口實(shí)時(shí)通信； 雙通道邏輯控制電路包括數(shù)據(jù)選擇器IC1、或門IC2、與門IC3和晶體管陣列IC4，主CPU、 輔CPU的IO 口分別與數(shù)據(jù)選擇器ICl輸入端連接，或門IC2包括或門IC2A、IC2B、IC2C，與門 IC3包括與門IC3A、IC3B、IC3C，數(shù)據(jù)選擇器ICl的IY端與與門IC3A連接，與門IC3A的輸入端 與或門IC2A連接，與門IC3A的輸出端與晶體管陣列IC4的輸入端連接，數(shù)據(jù)選擇器ICl的2Y 端與與門IC3C連接，與門IC3C的輸入端與或門IC2C連接，與門IC3C的輸出端與晶體管陣列 IC4的輸入端連接，晶體管陣列IC4的輸入端I NA與與門IC3A輸出端連接，晶體管陣列IC4的 輸入端INB與與門IC3B輸出端連接，與門IC3B輸入端與或門IC2B輸出端連接； 閥驅(qū)動(dòng)電路包括多個(gè)MOSFET管、二極管D1、二極管D2、HV閥和RV閥，晶體管陣列IC4的輸 出端分別與MOSFET管Q1、M0SFET管Q2、M0SFET管Q3的柵極連接，MOSFET管Q1、M0SFET管Q2、 MOSFET管Q3串聯(lián)連接，MOSFET管Q3的源極和漏極分別連接二極管Dl、二極管D2,二極管Dl與 HV閥連接，二極管D2與RV閥連接，MOSFET管Q3的漏極通過電容C3接地。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高可靠性的地鐵架控制動(dòng)控制器電磁閥控制電路，其特 征在于= MOSFET管Ql的源極接24V電源，MOSFET管Q2的源極與MOSFET管Ql的漏極連接， MOSFET管Q3的源極與MOSFET管Q2的漏極連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高可靠性的地鐵架控制動(dòng)控制器電磁閥控制電路，其特 征在于= MOSFET管QUM0SFET管Q2、M0SFET管Q3的柵極和源極之間設(shè)置電阻。
【文檔編號(hào)】G05B9/03GK205485356SQ201620167253
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月4日
【發(fā)明人】曾志勇, 徐小磊, 張鳳磊, 付長印, 謝偉超
【申請人】江西華伍制動(dòng)器股份有限公司