一种用于四线制直流转辙机的电子模拟装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于四线制直流转辙机的电子模拟装置。


背景技术：

2.铁路及轨道交通领域中的转辙机是道岔控制系统的执行机构，是用以可靠地转换道岔位置，改变道岔开通方向，锁闭道岔尖轨，反映道岔位置的重要的信号基础设备，它可以很好地保证行车安全，提高运输效率，改善行车人员的劳动强度。zd6系列的四线制直流转辙机是目前用量最大的转辙机之一。在信号接口调试或者开设相关专业的院校科研教学中，如果采用实际的转辙机作调试或演示，有以下诸多的劣势：
3.1.实际的转辙机占地面积至少2m2，重量约为160kg，安装不方便；
4.2.实际的转辙机动作时电机噪音大；
5.3.实际的转辙机转动时动作杆伸缩时力矩大，有人身安全隐患；
6.4.实际的转辙机转动到位时间较长，通常为6s左右；
7.5.实际的转辙机定位驱动，反位驱动，定位表示，反位表示没有直观的状态指示；
8.6.实际的转辙机结构复杂，包含直流电机，开闭器以及机械装置；
9.7.实际的转辙机价格昂贵，一台的价格约2万元人民币。
10.实际的四线制转辙机的自动开闭器具有八个节点，即四个常开节点和四个常闭节点，且常开节点和常闭节点是互斥的，不会同时闭合(见图1)。
11.cn113804995公开了一种四线制直流转辙机的自动模拟装置和操作方法，该技术方案存在以下缺陷：
12.1)该技术方案并不能完全真实的模拟转辙机的特性，对实际道岔控制设备的测试会产生影响；
13.2)该技术方案中用了六个磁保持继电器模拟四线制直流转辙机内部的自动开闭器，加上控制这个六个磁保持继电器还需要额外的电压监控继电器以及两个时间继电器，元器件使用量大；而且采用六个磁保持继电器，就有六个独立的开闭节点，这些节点容易粘连而失效。当采集表示时，可能会使表示电被驱动回路分流，导致采集表示出错。当驱动时，可能会导致驱动和表示回路短路，使导通回路过流短路，有安全风险。
14.3)该技术方案模拟四线制直流转辙机的表示回路使用了两个导通回路，即二极管d1和led1并联，二极管d2和led2并联。而真实的四线制直流转辙机内部表示回路只由一个二极管，根据该二极管的单向导通特性来判断，即表示交流电通过二极管后整流成正半波还是负半波来判断定位或反位。若该二极管开路或短路失效，定位和反位都会采集不到。该技术方案使用了两个二极管来分别表示定位和反位，即使一个二极管失效，另一个二极管还能给出表示，与真实转辙机的情况不符。另外该技术方案将二极管和led并联，由于led也具有二极管的单向导通特性，因此当二极管失效，led就会代替二极管，也无从得知该电路的故障原因。


技术实现要素：

15.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种用于四线制直流转辙机的电子模拟装置，它的结构简单，体积小，重量轻，安装方便，与真实的四线制转辙机的特性更加符合。
16.本发明的目的是这样实现的：一种用于四线制直流转辙机的电子模拟装置，通过第一接口连线至第四接口连线连接到四线制直流转辙机控制电路上并包括强制导向型安全继电器、第一霍尔电流传感器、第二霍尔电流传感器、第一电阻、第二电阻、二极管、定位驱动指示灯、反位驱动指示灯、定位表示指示灯和反位表示指示灯；其中，
17.所述第一接口连线分别与所述强制导向型安全继电器的第一常开节点的一端和第一常闭节点的一端连接，所述第一常开节点的另一端与所述第一霍尔电流传感器的初级线圈的一端连接，所述第一常闭节点的另一端分别与所述二极管的阴极和强制导向型安全继电器的第四常开节点的一端连接；
18.所述第二接口连线分别与所述强制导向型安全继电器的第二常开节点的一端和第二常闭节点的一端连接，所述第二常闭节点的另一端与第二霍尔电流传感器的初级线圈的一端连接，所述第二常开节点的另一端分别与所述二极管的阳极和强制导向型安全继电器的第三常闭节点的一端连接；
19.所述第三接口连线分别与所述强制导向型安全继电器的第三常开节点的一端和第四常闭节点的一端连接；所述第三常开节点的另一端与强制导向型安全继电器的第四常开节点的一端连接；所述第四常闭节点的另一端与强制导向型安全继电器的第三常闭节点的一端连接；
20.所述第四接口连线分别与所述第一电阻的一端和第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与第一霍尔电流传感器的初级线圈的另一端连接，所述第二电阻的另一端与第二霍尔电流传感器的初级线圈的另一端连接；
21.所述第一霍尔电流传感器的次级线圈和第二霍尔电流传感器的次级线圈通过指示灯控制电路控制所述强制导向型安全继电器动作并点亮所述定位驱动指示灯、反位驱动指示灯、定位表示指示灯和反位表示指示灯。
22.上述的用于四线制直流转辙机的电子模拟装置，其中，所述指示灯控制电路包括第一场效应管、第二场效应管和磁保持继电器；所述第一霍尔电流传感器的信号输出端与所述第一场效应管的栅极连接，该第一场效应管的漏极接所述定位驱动指示灯的阴极和所述磁保持继电器的第一线圈的一端，该第一线圈的另一端与数字电源连接，该第一场效应管的栅极与源极之间并联连接第三电阻和第一电容；所述第二霍尔电流传感器的信号输出端与所述第二场效应管的栅极连接，该第二场效应管的漏极接所述反位驱动指示灯的阴极和所述磁保持继电器的第二线圈的一端，该第二线圈的另一端与数字电源连接，该第二场效应管的栅极与源极之间并联连接第四电阻和第二电容；所述定位驱动指示灯的阳极通过第五电阻和反位驱动指示灯的阳极通过第六电阻均与数字电源连接；所述磁保持继电器的第一静触点与所述定位表示指示灯的阳极连接，该磁保持继电器的第二静触点与所述反位表示指示灯的阳极连接，所述磁保持继电器的动触点的一端通过第七电阻与数字电源连接，该动触点的另一端与所述强制导向型安全继电器的线圈的一端连接，强制导向型安全继电器的线圈的另一端与数字电源连接。
23.上述的用于四线制直流转辙机的电子模拟装置，其中，所述定位驱动指示灯、反位驱动指示灯、定位表示指示灯和反位表示指示灯均采用led灯。
24.本发明的用于四线制直流转辙机的电子模拟装置具有以下特点：
25.1)本发明采用一个强制导向型安全继电器和一个磁保持继电器，相比现有技术本发明的经济性更高。
26.2)本发明采用了一个具有四个常开节点和四个常闭节点的强制导向型安全继电器的，常开和常闭节点不会同时闭合，无短路等安全问题。强制导向型安全继电器的节点开闭特性与实际四线制转辙机的自动开闭器的特性相符，保证了转辙机的驱动电和表示电不会由于节点开闭失效而短路在一起。相比现有技术本发明与真实的四线制转辙机的的特性更加符合，安全性更高。
27.3)本发明只使用一个二极管来表示转辙机的定位或反位状态，并且模拟转辙机的定位和反位表示的led指示灯也由独立的指示灯控制电路控制。相比现有技术本发明与实际转辙机的内部电路更相符，可靠性更高。
28.4)本发明的结构简单，体积小，重量轻，安装方便；动作时无噪音；动作时间短，效率高、使用时无需人身安全方面的防护；在模拟转辙机定位驱动、反位驱动、定位表示、反位表示时，分别有指示灯给出指示，直观明了。
附图说明
29.图1是实际的四线制直流转辙机的电路原理图；
30.图2是本发明的用于四线制直流转辙机的电子模拟装置的电路原理图；
31.图3是本发明的用于四线制直流转辙机的电子模拟装置中的指示灯控制电路原理图。
具体实施方式
32.下面将结合附图对本发明作进一步说明。
33.请参阅图2和图3，本发明的用于四线制直流转辙机的电子模拟装置，通过第一接口连线x1、第二接口连线x2、第三接口连线x3和第四接口连线x4连接到四线制直流转辙机控制电路100上并包括强制导向型安全继电器fr、第一霍尔电流传感器h1、第二霍尔电流传感器h2、第一电阻r1、第二电阻r2、二极管d1、定位驱动指示灯l1、反位驱动指示灯l2、定位表示指示灯l3和反位表示指示灯l4；其中，
34.强制导向型安全继电器fr具有四个常开接点和四个常闭节点；
35.第一接口连线x1分别与强制导向型安全继电器fr的第一常开节点no1的一端和第一常闭节点nc1的一端连接，第一常开节点no1的另一端与第一霍尔电流传感器h1的初级线圈的一端连接，第一常闭节点nc1的另一端分别与二极管d1的阴极和强制导向型安全继电器fr的第四常开节点no4的一端连接；
36.第二接口连线x2分别与强制导向型安全继电器fr的第二常开节点no2的一端和第二常闭节点nc2的一端连接，第二常闭节点nc2的另一端与第二霍尔电流传感器h2的初级线圈的一端连接，第二常开节点no2的另一端分别与二极管d1的阳极和强制导向型安全继电器fr的第三常闭节点nc3的一端连接；
37.第三接口连线x3分别与强制导向型安全继电器fr的第三常开节点no3的一端和第四常闭节点nc4的一端连接，第三常开节点no3的另一端与强制导向型安全继电器fr的第四常开节点no4的一端连接；第四常闭节点nc4的另一端与强制导向型安全继电器fr的第三常闭节点nc3的一端连接；
38.第四接口连线x4分别与第一电阻r1的一端和第二电阻r2的一端连接，第一电阻r1的另一端与第一霍尔电流传感器h1的初级线圈的另一端连接，第二电阻r2的另一端与第二霍尔电流传感器h2的初级线圈的另一端连接；
39.第一霍尔电流传感器h1的次级线圈和第二霍尔电流传感器h2的次级线圈通过指示灯控制电路200控制强制导向型安全继电器fr动作并点亮定位驱动指示灯l1、反位驱动指示灯l2、定位表示指示灯l3和反位表示指示灯l4。定位驱动指示灯l1、反位驱动指示灯l2、定位表示指示灯l3和反位表示指示灯l4均采用led灯。
40.指示灯控制电路200(见图3)包括第一场效应管m0s1、第二场效应管mos2和磁保持继电器mr；其中，第一场效应管m0s1和第二场效应管mos2均采用n型场效应管；磁保持继电器mr具有双线圈；
41.第一霍尔电流传感器h1的信号输出端与第一场效应mos1管的栅极连接，该第一场效应管mos1的漏极接定位驱动指示灯l1的阴极和磁保持继电器mr的第一线圈j1的一端，该第一线圈j1的另一端与数字电源vcc连接，该第一场效应管mos1的栅极与源极之间并联连接第三电阻r3和第一电容c1；定位驱动指示灯l1的阳极通过第五电阻r5与数字电源vcc连接；
42.第二霍尔电流传感器h2的信号输出端与第二场效应管mos2的栅极连接，该第二场效应管mos2的漏极接反位驱动指示灯l2的阴极和磁保持继电器mr的第二线圈j2的一端，该第二线圈j2的另一端与数字电源vcc连接，该第二场效应管mos的栅极与源极之间并联连接第四电阻r4和第二电容c2；反位驱动指示灯l2的阳极通过第六电阻r6均与数字电源vcc连接；
43.磁保持继电器mr的第一静触点的一端12与定位表示指示灯l3的阳极连接，磁保持继电器mr的第二静触点的一端14与反位表示指示灯l4的阳极连接，磁保持继电器mr的动触点的一端11通过第七电阻r7与数字电源vcc连接，该动触点的另一端21与强制导向型安全继电器fr的线圈j的一端连接，该强制导向型安全继电器fr的线圈j的另一端与数字电源vcc连接。
44.本发明的用于四线制直流转辙机的电子模拟装置，其中，第一接口连线x1、第二接口连线x2、第三接口连线x3和第四接口连线x4用于连接四线制直流转辙机控制电路；第一电阻r1和第二电阻r2用于模拟四线制直流转辙机内部电机绕组的阻抗；二极管d1用于构成表示回路；强制导向型安全继电器fr用来模拟转辙机内部的开闭器；磁保持继电器mr用来控制强制导向型安全继电器fr的线圈，从而控制强制导向型安全继电器fr的常开节点和常闭节点来回动作并能保持住当前的状态；定位驱动指示灯l1、反位驱动指示灯l2、定位表示指示灯l3和反位表示指示灯l4一一对应地表示转辙机的四种状态；第一霍尔电流传感器h1和第二霍尔电流传感器h2的初级线圈串联在主回路中，用于感应回路电流，第一霍尔电流传感器h1和第二霍尔电流传感器h2的次级线圈给指示灯控制电路提供控制信号，以控制强制导向型安全继电器fr动作并点亮定位驱动指示灯l1、反位驱动指示灯l2、定位表示指示
灯l3和反位表示指示灯l4。
45.本发明的用于四线制直流转辙机的电子模拟装置，与6502电气集中联锁中的四线制直流转辙机控制电路100连接，用于模拟4线制直流转辙机的四个工作状态，即定位驱动、反位驱动、定位表示和反位表示。本发明的电子模拟装置模拟4线制直流转辙机的初始状态为定位表示状态，各个工作状态的切换顺序为:定位表示
→
反位驱动
→
反位表示
→
定位驱动。
46.本发明的电子模拟装置生成的定位表示模拟回路为：第一接口连线x1
→
强制导向型安全继电器fr的第一常闭节点nc1
→
二极管d1
→
强制导向型安全继电器fr的第三常闭节点nc3
→
强制导向型安全继电器fr的第四常闭节点nc4
→
第三接口连线x3。
47.本发明的电子模拟装置生成的反位驱动模拟回路为：第二接口连线x2
→
强制导向型安全继电器fr的第二常闭节点nc2
→
第二霍尔电流传感器h2的初级线圈
→
第二电阻r2
→
第四接口连线x4；其中，第二霍尔电流传感器h2的次级线圈将感应到的电流信号提供给指示灯控制电路200，即驱动第二场效应管mos2，从而驱动磁保持继电器mr的第二线圈j2并点亮反位驱动指示灯led2，用于显示反位驱动有效，此时，磁保持继电器mr的动触点的一端11与第二静触点的一端14闭合，从而点亮反位指示灯led4；磁保持继电器mr的动触点的另一端21和第二静触点的另一端24闭合，使强制导向型安全继电器fr的线圈j得电，使得强制导向型安全继电器fr的第一常开节点no1、第二常开节点no3、第三常开节点no3和第四常开no4均闭合，强制导向型安全继电器fr的第一常闭节点nc1、第二常闭节点nc2、第三常闭节点nc3和第四常闭节点nc4均断开，模拟转辙机转动到了反位。
48.本发明的电子模拟装置生成的反位表示模拟回路为：第二接口连线x2
→
强制导向型安全继电器fr的第二常开节点no2
→
二极管d1
→
强制导向型安全继电器fr的第四常开节点no4
→
强制导向型安全继电器fr的第三常开节点no3
→
第三接口连线x3。
49.本发明的电子模拟装置生成的定位驱动模拟回路为：第一接口连线x1
→
强制导向型安全继电器fr的第一常开节点no1
→
第一霍尔电流传感器h1的初级线圈
→
第一电阻r1
→
第四接口连线x4；其中，第一霍尔电流传感器h1的初级线圈感应到的电流信号提供给指示灯控制电路200，即驱动第一场效应管mos1，从而驱动磁保持继电器mr的第一线圈j1并点亮定位驱动指示灯led1，用于显示定位驱动有效，此时，磁保持继电器mr的动触点的一端11与第一静触点的一端12闭合，从而点亮定位表示指示灯led1，同时磁保持继电器mr的动触点的另一端21和第二静触点的另一端24断开，使强制导向型安全继电器fr的线圈j失电，使得强制导向型安全继电器fr的第一常开节点no1、第二常开节点no3、第三常开节点no3和第四常开no4均断开，强制导向型安全继电器fr的第一常闭节点nc1、第二常闭节点nc2、第三常闭节点nc3和第四常闭节点nc4均闭合，模拟转辙机转动到了定位。
50.以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。