火车轮渡渡船船岸交通信号控制系统技术方案

本发明专利技术公开一种火车轮渡渡船船岸交通信号控制系统，本系统包括有驱动板、手动控制板和ＰＬＣ，以及外围操作面板接口板、工控机、甲板区信号接口板和测速雷达；该系统运行时，操作指令经操作面板接口板输入控制信号，在自动工作模式下信号传输到ＰＬＣ或在手动工作模式下信号传输到之一种形式，信号经过处理，再送达驱动板，驱动板输出合适的电平经甲板区信号接口板输出甲板区交通信号；测速雷达把信号送达工控机进行处理，工控机显示速度信息。实现不同电平下对输入和输出信号的控制，通过自动或手动控制编程，保证火车上船时车速限制在３－５ｋＭ／ｈ；渡船横倾角度限定在１．５度内的控制。符合船岸交通安全的固定联锁信号逻辑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种控制系统，特别是为渡船在港装卸作业时，与渡船的抗横倾系统控制信号等联动，给以火车通行或禁止的交通信号，并测量火车的运行速度，确保渡船在港装卸作业安全的火车轮渡渡船船岸交通信号控制系统。
技术介绍
在海湾和海峡等航运的节点，需要修建跨海铁路轮渡，以大幅度缩短铁路交通运输距离和大幅度减少运输成本等。原有的铁路渡船船岸交通控制中的火车上下船轨道选择及其上下船速度控制是由铁路方控制的。本方案中实现由渡船方决定火车上下船轨道选择及其顺序锁定、知晓警示火车上下船速度、并且与渡船的抗横倾系统安全联动。这里的技术难点之一是实现渡船与火车的安全联动，并能兼顾安全联动功能的可扩展性(兼顾未来需求的不确切性)。另一个技术难点是测量火车的速度。航行于海峡的铁路渡船有采用激光测距的方式，通过测量距离，再通过计算以显示火车的速度。然而，原有方法需要在火车上附加白色300*300反射板，导致反射板由流动车厢频繁带走，信号系统无法正常使用；另外激光测量不能在危险环境下使用(设备防爆等级IIC T5和防护等级IP56)。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是要提供一种使用方便、安全、可靠的火车轮渡渡船船岸交通信号控制系统，在轮渡渡船船岸交通控制中，克服火车的交通控制信号之间的联锁逻辑固定，适应在与渡船本身控制系统联动情形下，满足火车与船舶信号之间的逻辑组合关系灵活可变的需要。同时，该系统还采用安全且使用方便的测速技术方案。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是提供一种火车轮渡渡船船岸交通信号控制系统，其中本系统包括有驱动板B5、手动控制板B4和PLC组合，以及外围操作面板接口板B9、工控机B7、甲板区信号接口板B8和测速雷达B19；该系统运行时，操作指令经操作面板接口板B9输入控制信号，在自动工作模式下信号传输到PLC或在手动工作模式下信号传输到B4之一种形式，信号经过PLC逻辑处理后，再送达驱动板B5，驱动板B5输出合适的电平经甲板区信号接口板B8输出甲板区交通信号；测速雷达B19把采集的信号送达工控机B7进行滤波处理，工控机B7显示速度信息，如果速度超限，则B7显示报警信息，并传输信号给PLC组合，然后PLC组合把信息再经甲板区信号接口板B8传输到甲板区报警；正常情况在自动模式下工作，手动工作模式不考虑同其它船岸设备的安全联动，其它安全生产保证将依靠人工进行，仅仅在B4、B5、B8、B9和甲板交通信号正常工作时就可以给出交通信号，以此实现交通信号控制系统的自动/手动工作模式的选择。所述的PLC组合能够是单个主机、或者是多个主机、或者是多个主机带多个扩展模块之一种。所述的PLC组合包括有主机PLCB0与扩展模块PLCB1、PLCB2、PLCB3、PLCB10构成。所述的测距雷达B19采用漫反射传感器，按照不小于0.5km/h的精度来测量火车速度小于10km/h的运行车速。所述的手动控制板B4的控制逻辑芯片采用含嵌入式的芯片实现。本专利技术的效果是本专利技术即渡船船岸交通安全监控系统的设计目标是协调、控制、和记录渡船在港装卸作业时的抗横倾系统信号、船桥连接信号、艉门状态信号、火车速度、火车股道挂脱钩信号、交通信号系统和报警信号等。渡船船岸交通安全监控系统有确保安全操作的软硬件逻辑与规范；当股道选择操作不当、抗横倾系统故障、船横倾角超限、火车超速等异常情况下，作出相应的自动/人工报警或提示。信号系统状态有自检和恢复等功能。计算机系统有相应的操作人员登陆注册、操作日志、信号系统警示模拟画面、报警日志和数据存档。由于渡船运行的安全性要求，舱内设备控制需要满足一定的安全要求，如防爆等级IIC T5标准和防护等级IP56标准等；火车上船时必须保证车速限制在3-5kM/h；渡船横倾角度限定在1.5度内；信号系统具有自动控制与手动控制等功能。附图说明图1为渡船船岸交通信号控制系统结构示意图。图中PLCB0是主机PLCB1、PLCB2、PLCB3和PLCB10是PLC扩展模块B4是手动控制板B5是驱动板B6是显示器B7是工控机B8是甲板区输入输出信号接线板B9是操作面板输入输出信号接线板 B11、B13、B14是电源模块B15是操作面板模块B17、B18是接线箱B19是测速雷达具体实施方式结合附图及实施例对本专利技术的火车轮渡渡船船岸交通信号控制系统加以说明。如图1所示，兼顾到船岸交通安全的火车信号联锁联动的固定逻辑和灵活可拓展的火车与渡船其它信号进行可重新设定的连锁联动的控制系统体系，包括实现保证火车安全的输入输出信号固定联锁逻辑的驱动板B5；能够灵活实现火车信号与渡船信号可重新设定的连锁联动的手动控制板B4和由单个主机、或者是多个主机、或者是多个主机带多个扩展模块之一种的PLC组合。本实施例的PLC组合包括有主机PLCB0与扩展模块PLCB1、PLCB2、PLCB3、PLCB10构成。该系统运行时，操控台面板设备将操作指令经操作面板接口板B9输入控制信号，在自动工作模式下信号传输到PLC组合或在手动工作模式下信号传输到B4之一种形式，信号经过PLC组合逻辑处理后，再送达驱动板B5，驱动板B5输出合适的电平经甲板区信号接口板B8输出甲板区交通信号；测速雷达B19把采集的信号送达工控机B7进行滤波处理，工控机B7显示速度信息，如果速度超限，则B7显示报警信息，并传输信号给PLC组合，然后PLC组合把信息再经甲板区信号接口板B8传输到甲板区报警。所述的测距雷达B19采用漫反射传感器，按照不小于0.5km/h精度来测量火车速度小于10km/h的运行车速。实现信号系统信息化管理、监控功能的工控机B7。实现火车交通信号与渡船信号联动输入和输出的操作面板接口板B9，以及甲板区信号接口板B8，其中含有横倾信号、操作按钮信号、交通信号灯、声和光报警器等输入输出信号。实现远距离无接触漫反射安全型的低速雷达测速设备B19。当然，火车轮渡渡船船岸交通信号控制系统还可以有其它结构，如低速雷达测速设备B19可以是其它漫反射传感器，五台低成本的器件组成的PLC组合，代替了中大型的PLC及其模块的组合。含有CPLD模块的简单的控制板B4由其它复杂可编程控制器(如FPGA，PLC等)替代；本系统中操作面板输入输出信号接线板B9代表的输入/输出信号，可以由工控机B7(或者其它计算机)上的软操作/显示替代。该火车轮渡渡船船岸交通信号控制系统的实施过程说明如下整个系统是以驱动板B5为中心的展开，图1中标出了不同功能模块之间的具体接线方式及其接线数量(在实际布线时，要考虑线路的冗余)。B0采用siemen CPU266，B1，B2，B3，B10采用EM233，为16入/16出I/O板(继电器型)；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芯片及其欧姆龙继电器；B7是研华工控机IPC-610P4-30HC；B19是测速雷达DS-2002C；其它部件选择按照各自防爆防护等级选择和设计。船岸交通安全的固定联锁逻辑有火车上船速度与渡船摇摆倾斜度需要严格的协调控制。火车上船速度要限定在最低和最高速度之间(速度范围设定值可以改变)，渡船摇摆倾斜度限定由安全和最大许可倾斜角描述(设定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种火车轮渡渡船船岸交通信号控制系统，其特征是：本系统包括有驱动板（Ｂ５）、手动控制板（Ｂ４）和（ＰＬＣ）组合，以及外围操作面板接口板（Ｂ９）、工控机（Ｂ７）、甲板区信号接口板（Ｂ８）和测速雷达（Ｂ１９）；该系统运行时，操作指令经操 作面板接口板（Ｂ９）输入控制信号，在自动工作模式下信号传输到（ＰＬＣ）组合或在手动工作模式下信号传输到（Ｂ４）之一种形式，信号经过（ＰＬＣ）组合逻辑处理后，再送达驱动板（Ｂ５），驱动板（Ｂ５）输出合适的电平经甲板区信号接口板（Ｂ８）输出甲板区交通信号；测速雷达（Ｂ１９）把采集的信号送达工控机（Ｂ７）进行滤波处理，工控机（Ｂ７）显示速度信息，如果速度超限，则（Ｂ７）显示报警信息，并传输信号给（ＰＬＣ）组合，然后（ＰＬＣ）组合把信息再经甲板区信号接口板（Ｂ８）传输到甲板区报警；　　正常情况在自动模式下工作，手动工作模式不考虑同其它船岸设备的安全联动，其它安全生产保证将依靠人工进行，仅仅在（Ｂ４）、（Ｂ５）、（Ｂ８）、（Ｂ９）和甲板交通信号正常工作时就能够给出交通信号，以此实现交通信号控制系统的自动／手动工作模式 的选择。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孟宪伟，杨根科，陈黎平，
申请(专利权)人：天津新港船厂，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]