CN102426445A - 列检库双余度智能安全保障及联锁监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到铁路机车车辆整备作业安全技术，特别是列检库双余度智能安全保障及联锁监控系统。把三层作业平台翻板控制子系统、监控子系统、双余度安全门禁子系统及语音报警子系统联锁成一体，另各个子系统之间拥有可靠的联锁机制，即各个子系统都拥有双工的通信接口，可以提供有效的命令应答模式与信息的闭环控制，并且具有较高的抗干扰性，并把双余度的概念引入到智能安全保障及联锁监控系统之中，提高系统的可靠性。

Description

列检库双余度智能安全保障及联锁监控系统

技术领域

本发明涉及到铁路机车车辆整备作业安全技术，特别是列检库双余度智能安全保障及联锁监控系统。 

背景技术

电力机车每天运行回库后，在列检库内需进行检修维护或各类检测。在进行检修作业前，必须确保检修人员的人身安全和设备安全，作业区应是被隔离的无电区。但是目前因检修安全设备不尽合理和安全监控还没有建立完整的规章制度，造成在列车检修时，常有安全事故发生，特别是机车使用的电网的额定电压一般均是高压，所以确保人员的人身安全和设备安全是非常必要的。就列检库安全保障及联锁监控来说，国内动车组检修基地中检查库等平台采用独立控制，仅给门禁系统翻板收起到位信号，控制室无法监控平台动作以及对平台I/O寻址，无法实现工作人员平台操作安全监控及平台设备监控，不利于作业安全及设备维护。另外安全门禁系统是列检库安全保障的重要环节之一，高性能的抗干扰性、稳定性的安全门禁系统是非常必要的，但是目前的门禁系统一般都是单总线机制，在通信过程中难免有数据传输错误的现象存在，或者存在总线故障等情况，这就直接威胁到工作人员的人身安全。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术不足之处而设计一种确保工作人员的人身安全和设备安全的列检库双余度智能安全保障及联锁监控系统，该系统不仅具有较高的抗干扰性与可靠性，还可以提供有效的命令应答模式与信息确认机制，使得整个系统的性能有非常明显的提升。 

本发明的目的是通过以下设计方案来完成：视频监视系统、逻辑监控系统、三层作业平台翻板控制系统、双余度安全门禁系统及语音广播系统联锁成一体，控制中心1设有门禁监控计算机2、逻辑监控计算机3、视频监控显示器4、远程控制操作台5和语音广播系统6。 

逻辑监控系统采用PLC控制，由上位机和下位机组成，上位机为逻辑监控计算机3，下位机由PLC主站7和PLC子站9构成。 

PLC主站7采用西门子PLC S7-300，一方面和控制中心1的逻辑监控计算机3进行通讯，另一方面与现场指示灯、检测传感器及各股道的PLC子站9进行连接，根据输入量的各种不同组合状态，通过远程控制操作台5控制库内外信号灯、LED屏、作业门指示灯、声光报警器等设备的状态。 

PLC子站9由每股道的一个西门子PLC S7-200组成，一方面与三层作业平台的门禁控制 器8连接，给安全门提供闭锁条件；另一方面控制该股道三层作业平台翻板11的翻下和收起。 

PLC子站9控制三层作业平台翻板11，一方面可以对三层作业平台翻板11的状态进行监测，另一方面对三层作业平台翻板11出现的故障进行定位。 

双余度安全门禁系统包括硬件双余度安全门禁与软/硬件双余度安全门禁，所谓硬件双余度安全门禁就是采用纯硬件连接来实现余度，例如门禁控制器8、门禁监控计算机2之间的RS485为双总线机制30；软/硬件双余度安全门禁就是采用一路硬件连接与一路软件连接来实现余度，例如安全门禁系统与作业平台控制器(PLC子站9)的接口就是硬件直接连接，另外三层作业平台翻板11、高压隔离开关17等的状态亦可通过软件查询获得，即由硬件直接连接与软件查询构成。 

所述的监控系统包括视频监视系统和逻辑监控系统。其中逻辑监控系统对三层作业平台翻板控制系统、双余度安全门禁系统及语音广播系统进行联锁监控，采用工控计算机与PLC通过DP网络联合形成的现场总线控制技术，上位机用于数据管理与通讯，下位机进行现场数据采集与控制。 

所述的三层作业平台系统由二层平台、三层平台(含翻板)、悬挂悬臂架、安全网栏组成 

(含翻板)、货台、扶梯、风压传动系统、电气控制系统等组成。所述的监控系统会对每组翻板的状态进行监控。 

所述的双余度安全门禁系统可以分为：硬件双余度安全门禁与软/硬件双余度安全门禁。所谓硬件双余度安全门禁就是采用纯硬件连接来实现余度，例如门禁控制器、监控计算机之间的R485为双总线；软/硬件双余度安全门禁就是采用一路硬件连接与一路软件连接来实现余度，例如安全门禁系统与作业平台控制器(PLC子站9)的接口就是硬件直接连接，另外三层作业平台翻板11、高压隔离开关17等的状态亦可通过软件查询获得，即由硬件直接连接与软件查询构成。 

所述的语音广播系统由若干个扬声器、一个前置放大器和一个纯后级广播扩声机构成。 

本发明的优点： 

更大程度的保证了列检库检修维护人员的人身安全和各类设备的安全。本发明充分利用联锁控制方法，引入双余度的概念，提高系统的可靠性。通过分析可以得出双余度智能安全保障及联锁监控系统比当前国内的电力机车检修基地安全保障系统更安全、更稳定、更可靠。 

附图说明

图1-本发明的原理图。 

图2-本发明的逻辑监控系统原理图。 

图3-本发明的双余度安全门禁系统的基本组成示意图。 

附图标号说明 

1-控制中心            13-接地状态               口模块 

2-门禁监控计算机      14-机车位置状态        25-扩展模块 

3-逻辑监控计算机      15-机车受电弓升降状    26-进门读卡器 

4-视频监控显示器         态                  27-出门读卡器 

5-远程控制操作台      16-库大门状态          28-接口 

6-语音广播系统        17-高位隔离开关        29-门锁控制器 

7-PLC主站             18-安全门开关状态      30-双总线(双余度) 

8-门禁控制器          19-报警灯状态             机制 

9-PLC子站             21-IC卡注册模块        31-通信转换器 

10-前端云台摄像头     22-门禁系统监视模块 

11-三层作业平台翻板   23-数据库模块 

12-接触网状态         24-与其它控制系统接 

具体实施方式

结合附图对本实旋例进行说明： 

附图1、2、3 

控制中心1设有门禁监控计算机2、逻辑监控计算机3、视频监控显示器4、远程控制操作台5和语音广播系统6。 

所述的监控系统包括视频监视系统和逻辑监控系统。视频监视系统可以对任一前端云台摄像头10进行控制。逻辑监控系统采用PLC控制，中央控制台是整备场监控和指令发出的核心设备，它主要由逻辑监控计算机3和PLC主站7组成。其中逻辑监控计算机3作为本系统的上位机。逻辑监控计算机3的系统软件基于Windows XP平台，采用组态软件“组态王”编写，以图形界面的形式实时显示各股道的三层作业平台翻板11收到位状态、接触网状态12、接地状态13、机车位置状态14、机车受电弓升降状态15、库大门状态16、隔离开关分合闸到位状态17、安全门开关状态18、报警灯状态19等参数，并24小时记录操作人对隔离开关的操作情况及故障信息。各参数通过点对点(PPI-Point to Point Interface)通讯协议与每股道的控制屏柜内的PLC进行通信，实现对过程参数的监控、分析、统计、记录、指令控 制等处理工作。同时，采用PLC作为本系统的下位机，通过逻辑监控计算机3的串行口实现微机与PLC主站7之间的通信，充分发挥PLC灵活、可靠的控制性能。下位机采用西门子PLC S7-300作为PLC主站7，一方面和控制中心的逻辑监控计算机3进行通讯，一方面与现场指示灯、上述参数状态检测传感器及各股道的PLC子站9进行连接，根据输入量的各种不同组合状态，通过远程控制操作台5控制库内外信号灯、LED屏、作业门指示灯、声光报警器等设备的状态。PLC子站9由每股道的一个西门子PLC S7-200组成，一方面与作业平台的门禁控制器8连接，给安全门提供闭锁条件；另一方面控制该股道三层作业平台翻板11的翻下和收起，并且还可以对该股道三层作业平台翻板11进行状态监测和故障定位。 

所述的双余度安全门禁系统由硬件系统与软件系统构成。其中硬件系统包括：进门读卡器26、出门读卡器27、门锁控制器29、与其它系统(作业平台控制器、视频系统)接口28、通信转换器31和门禁监控计算机2。其中软件系统主要包括：IC卡注册模块21、门禁系统监视模块22、数据库模块23、与其它控制系统接口模块24及扩展模块25。实际上双总线(双余度)机制30可以有三种工作方式：第一种可称为单线工作方式，在工作中始终只有一条总线工作，另一条总线处于等待状态；当第一条总线由于某些原因(干扰、断路等)不能正常通讯(CRC错误，无应答等)时，关闭第一条总线之后，激活第二条总线，然后进行通讯，即其中一条总线为备用；第二种可称为双线同时工作方式，在工作过程中，两条总线分别收发，然后对比结果，相同即视为收发正确，反之重发；第三种工作方式为反馈模式，即第一条总线先进行通讯，然后通过第二条总线进行信息反馈，反馈回来的信息与发送的信息相同，视为信息正确，反之，重新发送。在实际应用过程中，上述三种工作方式可以方便切换。另外，双总线要分开布线。 

所述的语音广播系统6在控制中心1内设计一个前置放大器和一个纯后级广播扩声机；在一个股道内设计10-12个扬声器，用于检修库内的各种提示或广播使用。 

本发明通过逻辑监控系统中的PLC主站7与PLC子站9的网络关系，可以在控制中心不做改动的情况下，方便列检库的扩建与改造；三层作业平台控制系统与安全门禁之间需要一个双工的通讯物理接口，具有硬件联锁机制，而且两大系统都与逻辑监控系统存在被监控与监控的机制，在逻辑监控计算机3上可以很方便的编写联锁控制程序，控制其逻辑状态，即可以实现软件层面上的联锁机制，从而达到余度的作用；门禁系统中的双总线机制30确保了系统的稳定性和可靠性；双余度系统需要反复的通信，虽然系统的响应时间会加长，但是换来的是系统高稳定性与高抗干扰性，最后使得整个系统的性能有非常明显的提升。 

Claims (8)

1.列检库双余度智能安全保障及联锁监控系统，其特征在于将逻辑监控系统、三层作业平台翻板控制系统、双余度安全门禁系统及语音广播系统联锁成一体，控制中心(1)设有门禁监控计算机(2)、逻辑监控计算机(3)、视频监控显示器(4)、远程控制操作台(5)和语音广播系统(6)。

2.根据权利要求1所述的列检库双余度智能安全保障及联锁监控系统，其特征在于所述的逻辑监控系统采用PLC控制，由上位机和下位机组成，上位机为逻辑监控计算机(3)，下位机由PLC主站(7)和PLC子站(9)构成。

3.根据权利要求2所述的列检库双余度智能安全保障及联锁监控系统，其特征在于所述的PLC主站7采用西门子PLC S7-300，一方面和控制中心(1)的逻辑监控计算机(3)进行通讯，另一方面与现场指示灯、检测传感器及各股道的PLC子站(9)进行连接，根据输入量的各种不同组合状态，通过远程控制操作台(5)控制库内外信号灯、LED屏、作业门指示灯、声光报警器等设备的状态。

4.根据权利要求2所述的列检库双余度智能安全保障及联锁监控系统，其特征在于所述的PLC子站(9)由每股道的一个西门子PLC S7-200组成，一方面与三层作业平台的门禁控制器(8)连接，给安全门提供闭锁条件；另一方面控制该股道三层作业平台翻板(11)的翻下和收起。

5.根据权利要求2和4所述的列检库双余度智能安全保障及联锁监控系统，其特征在于所述的PLC子站(9)控制三层作业平台翻板(11)，一方面可以对三层作业平台翻板(11)的状态进行监测，另一方面对三层作业平台翻板(11)出现的故障进行定位。

6.根据权利要求1所述的列检库双余度智能安全保障及联锁监控系统，其特征在于所述的双余度安全门禁系统包括硬件双余度安全门禁与软/硬件双余度安全门禁。

7.根据权利要求6所述的列检库双余度智能安全保障及联锁监控系统，其特征在于所述的硬件双余度安全门禁采用纯硬件连接来实现双余度，例如门禁控制器(8)、门禁监控计算机(2)之间的RS485为双总线机制(30)。

8.根据权利要求6所述的列检库双余度智能安全保障及联锁监控系统，其特征在于所述的软/硬件双余度安全门禁采用一路硬件连接与一路软件连接来实现双余度，例如安全门禁系统与作业平台控制器PLC子站(9)的接口就是硬件直接连接，另外三层作业平台翻板(11)、高压隔离开关(17)等的状态亦可通过软件查询获得，即由硬件直接连接与软件查询构成。

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