專利名稱：在電子集控站中的電子轉(zhuǎn)接控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在電子集控站中的轉(zhuǎn)接控制。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)接控制用于控制在鐵路網(wǎng)上轉(zhuǎn)轍器的驅(qū)動和監(jiān)控轉(zhuǎn)接道岔的位置。社會對轉(zhuǎn)接控制的故障安全性和運(yùn)行安全性提出非常高的要求。例如正巧當(dāng)火車行駛通過轉(zhuǎn)轍器時(shí)，必須避免由于轉(zhuǎn)接控制的功能失效使轉(zhuǎn)轍器驅(qū)動得到調(diào)節(jié)電壓。當(dāng)前用于負(fù)荷的信號技術(shù)安全控制只使用繼電器。人們認(rèn)為在打開的繼電器觸點(diǎn)之間的空氣間隔距離是有效的隔離點(diǎn)，這實(shí)際上也是經(jīng)過試驗(yàn)確定的。與此相應(yīng)地，人們只用繼電器技術(shù)建立已知的轉(zhuǎn)接控制。
電子集控站的發(fā)展是隨著在集中功能如信號和顯示，安全和元件控制中使用的計(jì)算機(jī)技術(shù)開始的，之后發(fā)展成通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行場元件的控制，逐步地發(fā)展到在軌道空閑信號(軸計(jì)數(shù)器內(nèi)部裝置和計(jì)數(shù)點(diǎn))中，在信號控制以及在并聯(lián)輸出和輸入的接口插件板中使用處理器和微控制器。由于用繼電器技術(shù)的轉(zhuǎn)轍器組具有高可靠性，直到目前沒有理由進(jìn)行技術(shù)更新。
然而用繼電器技術(shù)構(gòu)成的轉(zhuǎn)接控制設(shè)備需要占用空間大。因此希望開發(fā)改進(jìn)的電子轉(zhuǎn)接控制用的電子集控站。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)是提供一種電子轉(zhuǎn)接控制，這種電子轉(zhuǎn)接控制滿足在集控站技術(shù)中其啟動性能方面的高安全性要求。
此任務(wù)是通過按照權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)接控制方案解決的。與之有關(guān)的優(yōu)選實(shí)施例描述在從屬權(quán)利要求中。
按照本發(fā)明的建議，將繼電器觸點(diǎn)和半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)連接在一起，這樣將兩種開關(guān)類型的優(yōu)點(diǎn)統(tǒng)一起來。通過電子開關(guān)和機(jī)械觸點(diǎn)的組合，形成了一個具有信號技術(shù)性能的無磨損開關(guān)。
優(yōu)選的實(shí)施方式是，先后操作兩個開關(guān)。在接通時(shí)，首先繼電器觸點(diǎn)閉合，然后通過半導(dǎo)體開關(guān)接通負(fù)載。當(dāng)斷開負(fù)載時(shí)，首先半導(dǎo)體開關(guān)斷開，然后打開繼電器觸點(diǎn)。因此繼電器觸點(diǎn)在無電流狀態(tài)動作，不會出現(xiàn)燒傷(磨損)。
由于操作無磨損，電子轉(zhuǎn)接控制裝置有非常高的壽命。通過半導(dǎo)體開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)在確定的相位位置上接通。因此在斷開操作時(shí)顯著地降低接通電流和感應(yīng)電壓，而且降低了對相鄰系統(tǒng)的干擾影響。


下面借助于唯一的附圖敘述本發(fā)明的一個實(shí)施例。附圖表示了按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)接控制設(shè)備調(diào)度裝置的接線圖。
具體實(shí)施例方式
轉(zhuǎn)接控制1作為集中控制單元，包括由型號為C167的兩個微控制器組成的一個雙計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10。這種控制器型號和所屬的操作系統(tǒng)已經(jīng)使用和準(zhǔn)入在其它的安全性應(yīng)用中。
一個雙通道接口11a，11b與所述的電子集控站相連接，這種連接例如可以采用并聯(lián)接口(適用于ESTW Alcatel 6111 Lock Track)，采用冗余CAN-接口(適用于ESTW Alcatel 6151 Lock Track)或采用適用于ESTW Alcatel 6131 Lock Trac的連接TTP-模塊(時(shí)間觸發(fā)協(xié)議)的總線接口。還可以根據(jù)應(yīng)用要求考慮采用其他的多種接口。在所述裝置的前面板上的LEDs提供用于故障搜索的診斷功能，或經(jīng)過一個串行接口上的維護(hù)終端進(jìn)入。
所述的轉(zhuǎn)接控制1經(jīng)過一個傳統(tǒng)的四線接口與轉(zhuǎn)轍器驅(qū)動裝置2連接，這允許使用最少的芯線實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)轍器驅(qū)動裝置的接通，并且實(shí)現(xiàn)與已有的外部設(shè)備的兼容。所述的轉(zhuǎn)轍器驅(qū)動裝置包括一個三相電機(jī)211，212，213，用于將轉(zhuǎn)轍器移動到所希望的最終位置上。觸點(diǎn)221-224通過適當(dāng)?shù)臋z查回路121，122識別轉(zhuǎn)轍器的位置，根據(jù)道岔尖軌執(zhí)行閉合或打開動作，這個檢查回路詳細(xì)敘述在由同一個發(fā)明者平行申報(bào)的專利申請說明書中。
電源接口110除了包括三個交流相位L1，L2，L3(380/400V)，零電位導(dǎo)線N和接地點(diǎn)MP之外，還包括一個用于連接60V檢查電壓的接頭。所述的雙計(jì)算機(jī)系統(tǒng)監(jiān)控轉(zhuǎn)轍器的位置，如果應(yīng)該將轉(zhuǎn)轍器從終點(diǎn)位置調(diào)整到其它位置時(shí)，將交流相位L1-L3經(jīng)過四線接口與轉(zhuǎn)轍器驅(qū)動裝置2接通。
通過半導(dǎo)體開關(guān)131和132接通供電電壓。為此使用由場效應(yīng)管和雙極型晶體管組合的所謂的IGBT-模塊(絕緣柵雙極型晶體管)，每個模塊包括兩個IGBT，一個接在正半波，一個接在負(fù)半波。
如果將半導(dǎo)體開關(guān)使用在控制信號技術(shù)的大電流回路上，于是其隔離性能只能達(dá)到半導(dǎo)體的擊穿電壓。當(dāng)超過擊穿電壓時(shí)(通過短時(shí)間的過電壓)，流過半導(dǎo)體的電流在半導(dǎo)體中產(chǎn)生一個高的功率損失。由于熱過載短時(shí)間閉合半導(dǎo)體開關(guān)，供電電壓作用到負(fù)載上，于是轉(zhuǎn)轍器有可能發(fā)生變位，這當(dāng)然在任何情況下是不允許的。
上述問題按照本發(fā)明是這樣避免的，將繼電器WN與兩個半導(dǎo)體131，132串聯(lián)連接。在導(dǎo)線L1，L2的電流路徑上各自將繼電器WN的一個常閉觸點(diǎn)和一個電子開關(guān)(用IGBT插裝的)串聯(lián)在一起。在電子開關(guān)上各配置一個可變電阻V1，V2，如果在高阻抗的電子開關(guān)和打開的繼電器觸點(diǎn)上出現(xiàn)脈沖形狀的過電壓時(shí)，可變電阻V1，V2可以限制這個過電壓，因此在電子開關(guān)上出現(xiàn)的過電壓不會高于半導(dǎo)體的擊穿電壓。所述的過電壓保持在繼電器WN常開觸點(diǎn)的空氣間隔距離上。
這里繼電器使用單穩(wěn)的，強(qiáng)制導(dǎo)向的卡片式繼電器，它的一個觸點(diǎn)對通過微控制器應(yīng)答。WN觸點(diǎn)組的位置始終可以通過可靠的雙計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10閱讀觸點(diǎn)進(jìn)行檢查。
為了達(dá)到繼電器觸點(diǎn)的高壽命，將其作為隔離器運(yùn)行，也就是說它確定電流路徑，但是并不接通功率，這由半導(dǎo)體開關(guān)131，132無磨損地承擔(dān)。當(dāng)接通時(shí)首先繼電器觸點(diǎn)閉合，然后通過半導(dǎo)體開關(guān)接通負(fù)載211，212，213。當(dāng)切斷負(fù)載時(shí)，首先斷開半導(dǎo)體開關(guān)，然后打開繼電器觸點(diǎn)。通過先后接通繼電器WN和IGBT，可以在每次開關(guān)過程中附加地檢查電子開關(guān)。在接通繼電器WN時(shí)和IGBT還斷開時(shí)，在電流轉(zhuǎn)換器I負(fù)載和I斷開端，測量不到電流。
為了避免電壓突然升高或?yàn)榱私档透袘?yīng)電壓，可以優(yōu)選將轉(zhuǎn)轍器電機(jī)接通為電壓零通過狀態(tài)，在所述的電流零通過狀態(tài)時(shí)停止轉(zhuǎn)轍器電機(jī)。這是通過ELDP 1111實(shí)現(xiàn)的(電子可編程電子裝置)。在雙計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10釋放時(shí)，ELDP 1111對轉(zhuǎn)換電壓的相位正確性進(jìn)行控制。
為了控制轉(zhuǎn)轍器的標(biāo)稱位置，使用兩個另外的繼電器R和L，它們同樣是強(qiáng)制導(dǎo)向的卡片式繼電器。為了在運(yùn)行中可以使用轉(zhuǎn)轍器，有必要始終監(jiān)控實(shí)際位置。這個信息是由通過應(yīng)答位置繼電器的轉(zhuǎn)轍器標(biāo)稱位置和通過檢查在監(jiān)控電流回路(60V)上的電流流動狀態(tài)組成的。電流流過監(jiān)控電壓的開關(guān)的串聯(lián)電路，采用進(jìn)入檢查裝置121通報(bào)給報(bào)警器“監(jiān)控”和通報(bào)給報(bào)警器“已經(jīng)進(jìn)入”122。所有這些模塊是用半導(dǎo)體技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。這可以用雙計(jì)算機(jī)監(jiān)控脈沖運(yùn)行。借助于適合的脈沖控制算法，可以公開地循環(huán)檢查監(jiān)控電流回路，芯線接頭和電壓故障的中斷狀態(tài)。因此在運(yùn)行中可以省去對于不使用的轉(zhuǎn)轍器的實(shí)際的轉(zhuǎn)換操作。
隔離變壓器用于電流路徑的電隔離，光電耦合器用于信號路徑的電隔離。
權(quán)利要求
1.轉(zhuǎn)接控制(1)，用于在電子集控站中控制轉(zhuǎn)轍器驅(qū)動裝置(2)，具有至少一個半導(dǎo)體開關(guān)(131，132)，用于接通轉(zhuǎn)轍器驅(qū)動裝置(2)的調(diào)節(jié)電壓(L1，L2)，還具有至少一個繼電器(WN)，其至少一個繼電器觸點(diǎn)對與半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)在一起，用于在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)隔離電壓源(110)。
2.按照權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)轍器驅(qū)動裝置，具有至少一個與至少一個繼電器觸點(diǎn)(WN)串聯(lián)在一起的優(yōu)選的可調(diào)電阻(V1，V2)。
3.按照權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)接控制，具有一個雙計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(10)，這個雙計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由控制至少一個繼電器(WN)和至少一個半導(dǎo)體開關(guān)(131，132)的至少兩個微控制器構(gòu)成的，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是這樣匹配的，當(dāng)接通時(shí)首先繼電器觸點(diǎn)(WN)閉合，然后通過半導(dǎo)體開關(guān)(131，132)接通轉(zhuǎn)轍器驅(qū)動裝置(2)，當(dāng)轉(zhuǎn)轍器驅(qū)動裝置(2)斷開時(shí)，首先半導(dǎo)體開關(guān)(131，132)打開，然后繼電器觸點(diǎn)(WN)打開。
4.按照權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)接控制，在其中至少一個半導(dǎo)體開關(guān)包括至少一個絕緣柵雙極型晶體管。
5.按照權(quán)利要求4的轉(zhuǎn)接控制，在其中至少一個半導(dǎo)體開關(guān)包括正半波和負(fù)半波的絕緣柵雙極型晶體管。
6.按照權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)接控制，在其中至少一個繼電器是具有兩個觸點(diǎn)對的單穩(wěn)、強(qiáng)制導(dǎo)向的繼電器，其中一個觸點(diǎn)對是與半導(dǎo)體開關(guān)(131，132)串聯(lián)連接在一起，一個觸點(diǎn)對是通過雙計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(10)應(yīng)答。
7.按照權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)接控制，具有至少一個電流測量計(jì)檢查至少一個半導(dǎo)體開關(guān)(131，132)所處的狀態(tài)，例如至少一個繼電器(WN)處于接通狀態(tài)，則至少一個半導(dǎo)體開關(guān)(131，132)還處于斷開狀態(tài)。
8.按照權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)接控制，具有一個控制器(111)，用于以如下方式正確控制轉(zhuǎn)換電壓的相位，即在電壓零通過時(shí)接通，在電流零通過時(shí)斷開。
9.按照權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)接控制，具有兩個另外的繼電器(R，L)，用于控制轉(zhuǎn)轍器的標(biāo)稱位置。
10.控制轉(zhuǎn)轍器驅(qū)動裝置(2)的方法，在其中，在接通時(shí)，首先在靜止?fàn)顟B(tài)隔離電源(110)的繼電器觸點(diǎn)(WN)閉合，然后所述的轉(zhuǎn)轍器驅(qū)動裝置(2)通過至少一個半導(dǎo)體開關(guān)(131，132)接通，在轉(zhuǎn)轍器驅(qū)動裝置(2)斷開時(shí)，首先所述的至少一個半導(dǎo)體開關(guān)(131，132)打開，然后重新打開繼電器觸點(diǎn)(WN)。
全文摘要
轉(zhuǎn)接控制(1)，用于在電子集控站中控制轉(zhuǎn)轍器驅(qū)動裝置(2)，包括至少一個半導(dǎo)體開關(guān)(131，132)，用于接通轉(zhuǎn)轍器驅(qū)動裝置(2)的調(diào)節(jié)電壓(L1，L2)，還具有至少一個繼電器(WN)，所述繼電器觸點(diǎn)與半導(dǎo)體開關(guān)(131，132)串聯(lián)連接在一起，從而在靜止?fàn)顟B(tài)隔離電壓源(110)。
文檔編號B61L5/06GK1695996SQ20051006837
公開日2005年11月16日 申請日期2005年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月7日
發(fā)明者貝恩德·克洛澤 申請人:阿爾卡特公司