[发明专利]一种复杂平交路口有轨电车信号优先控制装置及方法

权利要求书

1.一种复杂平交路口有轨电车信号优先控制装置，用于实现复杂路口有轨电车的信号优先控制，所述的控制装置分别与调度中心服务器DMS、道路交通控制器TSC和联锁控制器CBI，其特征在于：该装置包括复杂路口优先控制机柜OLC、PLC、电流变送器和路口专用信号机，所述的PLC和电流变送器安装在复杂路口优先控制机柜OLC内，所述的PLC分别连接调度中心服务器DMS、联锁控制器CBI、道路交通控制器TSC和路口专用信号机；所述的PLC通过电流变送器连接路口专用信号机。

2.根据权利要求1所述的一种复杂平交路口有轨电车信号优先控制装置，其特征在于：所述的PLC包括CPU模块、模拟量采集AI模块、状态回采DI模块、点灯DO模块和串口通讯模块；

所述的串口通讯模块、点灯DO模块、状态回采DI模块和模拟量采集AI模块通过Profibus分别与CPU模块连接，所述的模拟量采集AI模块通过电流变送器连接路口专用信号机，所述的PLC通过串口通讯模块与道路交通控制器TSC连接，所述的CPU模块分别连接调度中心服务器DMS和联锁控制器CBI，所述的状态回采DI模块通过状态回采DI模块的继电器连接路口专用信号机，所述的点灯DO模块通过点灯DO模块的继电器连接路口专用信号机。

3.根据权利要求2所述的一种复杂平交路口有轨电车信号优先控制装置，其特征在于：所述的联锁控制器CBI包括联锁主系控制器和联锁备系控制器，所述的CPU模块设有两个，其中一个CPU模块CPU-A分别连接调度中心服务器DMS和联锁主系控制器，另外一个CPU模块CPU-B连接联锁备系控制器。

4.根据权利要求2所述的一种复杂平交路口有轨电车信号优先控制装置，其特征在于：所述的CPU模块为S7-1200型号的CPU模块，包括控制器、运算器和寄存器，所述的控制器、运算器和寄存器集成在一个芯片上；

所述的CPU模块通过地址总线和数据总线分别与I/O接口电路连接，所述的CPU模块提供以太网接口供网络通信使用。

5.根据权利要求2所述的一种复杂平交路口有轨电车信号优先控制装置，其特征在于：所述的点灯DO模块为SM1226型号的数字量输出模块，所述的点灯DO模块的输出接到继电器的线圈上，所述的继电器的触点开关控制接通或者是断开点灯回路。

6.根据权利要求2所述的一种复杂平交路口有轨电车信号优先控制装置，其特征在于：所述的状态回采DI模块包括回采继电器和回采DI单元，其中回采DI单元为SM1226型号的数字量输入模块，所述的状态回采DI模块用来采集信号机开关状态；

所述的回采继电器线圈并接在路口专用信号机两端，所述的回采继电器触点开关接在回采DI单元上，当路口专用信号机点亮时，所述的回采继电器线圈吸起，所述的回采继电器触点开关闭合，回采DI单元采集到高电平，当路口专用信号机灭灯时，所述的回采继电器线圈落下，所述的回采继电器触点开关触点打开，回采DI单元采集到低电平。

7.根据权利要求2所述的一种复杂平交路口有轨电车信号优先控制装置，其特征在于：所述的模拟量采集AI模块为SM1231AI8型号的模拟量采集模块，所述的模拟量采集AI模块共有八个输入通道；

所述的模拟量采集AI模块将电流变送器输送的模拟量电流通过AD转换成整型变量传输给CPU模块；

所述的模拟量采集AI模块具有异常输入保护功能，包括下溢报警和溢出报警，当输入的测量电流不在选定的电流范围之间时，模拟量采集AI模块的诊断检测灯会闪光报警，并将该报警状态通过总线传输给CPU模块。

8.根据权利要求2所述的一种复杂平交路口有轨电车信号优先控制装置，其特征在于：所述的电流变送器串接在路口专用信号机的点灯回路中；

所述的电流变送器具有限流保护功能，当输入电流超过额定范围时，所述的电流变送器的输出电流最大不超过设定值，从而达到保护PLC模拟量采集AI模块的目的；所述的电流变送器具有损坏通路保护功能，当所述的电流变送器击穿或损坏不会导致电路断路，从而保证系统点灯功能与灯丝报警检测功能的独立性。

9.根据权利要求8所述的一种复杂平交路口有轨电车信号优先控制装置，其特征在于：所述的电流变送器的型号根据被检测信号机的数目和型号确定。

10.一种采用权利要求2所述的复杂平交路口有轨电车信号优先控制装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)PLC上电后，进入PLC内部自检阶段，在此阶段，PLC检查CPU模块的硬件是否正常，复位监视定时器；

(2)PLC程序初始化阶段，即PLC加载梯形图或SCL程序，初始化所有定时器和寄存器；

(3)当PLC完成初始化以后，复杂路口优先控制机柜OLC内部两个甚至更多CPU之间开始信息同步，串口通讯模块开始与道路交通控制器TSC进行通信，其中一个CPU模块开始与调度中心服务器DMS及联锁主系控制器进行通信，同时另外一个CPU模块开始与联锁备系控制器进行通信；

(4)PLC内部需要根据数据帧中的序列号对从联锁控制器CBI接收到的主/备系数据帧进行比较，判断数据帧的有效性并获取最新的联锁信号机状态以及进路锁闭状态；

(5)PLC循环扫描监测所有输入干接点状态，通过状态回采DI模块采集道路交通控制器TSC输入的状态信息和点灯指令以及信标输入的请求、进入和离开命令；

(6)PLC结合信标命令以及中心调度命令，通过点灯DO模块发送请求、占用以及状态信息给道路交通控制器TSC，同时结合道路交通控制器TSC的各相位状态信息以及联锁状态信息，通过逻辑判断得到需要办理的最优进路；

(7)PLC结合道路交通控制器TSC送入的点灯命令、联锁信号机状态、进路锁闭状态以及系统状态点亮对应的路口专用信号机；

(8)PLC通过状态回采机制，判断路口专用信号机是否被点亮，从而判断输出的点灯命令是否有效，并通过内部检测判断电路中是否有短路与断路异常，并在异常时给出报警；

(9)在点灯命令输出以及获得回采状态以后，根据模拟量采集AI模块采集得到的路口专用信号机电流信息判断信号机电流是否异常，并在异常时给出报警；

(10)PLC对整个系统的状态进行监测，当道路交通控制器TSC和复杂路口优先控制机柜OLC状态出现异常或者检测到有点灯冲突时，将路口优先控制器设置为降级模式，将所有信号机设置为黄闪模式并通知调度中心服务器DMS。