铁路沙盘转辙机设计及实现

时间:2022-04-13 03:23:00

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铁路沙盘转辙机设计及实现

摘要:随着铁路沙盘在国内多家院校的广泛应用,针对目前部分沙盘转辙机存在的问题,本文提出了一种沙盘转辙机的设计实现方案,主要包括沙盘转辙机所用元器件的选型、转辙机的结构设计、PCB设计、控制电路设计以及详细的控制电路原理分析。

关键词:铁路沙盘;转辙机;道岔;电路

1概述

铁路沙盘可以实现轨道交通信号、交通运输以及供电接触网等专业的演示与培训要求。铁路沙盘上主要有模型机车、钢轨、道岔、转辙机等部件,其中转辙机质量的好坏直接影响到“接发车作业”、“联锁试验”等专业知识点的实训教学效果,现有部分铁路沙盘转辙机或存在以下问题:1)沙盘转辙机采用步进电机作为动力源,但因转辙机体积有限,设计时,步进电机选型较小,故动力输出小,道岔转换慢、道岔易卡阻。2)部分沙盘转辙机设计时,采用了电源线和道岔表示线等多根控制线,布线凌乱且应用单片机程序控制,加之电路板体积小元件多,故障点难查找,给日常的实训室设备维护工作带来诸多不便。3)对于四线制道岔表示电路,不仅使分线盘凌乱,还可能误导初学者。本文旨设计一种可靠性高、成本低、输出动力强、结构简单、便于维护的沙盘动转辙机。

2沙盘转辙机的结构设计

设计采用DC12V的双向自保持电磁铁作为动力源,推拉行程为5mm,可以良好满足沙盘道岔拉入、伸出位置的转换,采用三个松下继电器(型号分别为TQ2-12V、TQ2-12V、TQ2-L-12V,TQ2-12V继电器特性类似于铁路信号系统当中应用的无极继电器,而TQ2-L-12V相当于有极继电器)实现ZD6转辙机中自动开闭器功能的模拟,PCB如图1所示。图1沙盘转辙机PCB图该转辙机采用4根控制线,与ZD6的实际控制相吻合,同时采用2个整流二极管用于定、反位表示电路中。

3道岔电路的设计及原理分析

1)道岔电路的设计。每组道岔设置一套继电道岔控制电路,由启动和表示两部分电路构成[1]。启动电路在原定型电路的基础上,将1DQJ的1、2线圈短接,利用其3、4线圈从励磁吸起转为落下的缓放时间内,使道岔转换到位。由于1DQJ的3、4线圈缓放时间大于0.4s,双向自保持电磁铁的动作时间小于0.2s,故可满足道岔转换的要求以保证道岔可靠转换到位。电路如图2所示。转辙机的启动电源由原来的DC220V改成DC12V,并将电磁铁并接在X1、X2、X4上,利用组合电路中2DQJ的前后接点切换来实现道岔的定、反位转换;继电器1和继电器2用来与道岔组合配合完成道岔的转换控制,继电器3与电磁铁并联实现道岔表示电路的控制,具体电路设计见图3。图3道岔控制电路图(转辙机部分)2)道岔电路原理分析(1)定位表示电路。沙盘道岔平时处于定位状态,组合中DBJ吸起,其励磁电路如下:BBⅡ3—R1-2—侧面端子05-17—X3—继电器3-11—继电器3-12—二极管1-2—继电器2-13—继电器2-11—X1—分线盘端子—侧面端子05-15—2DQJ112-111—1DQJ11-13—2DQJ131-132—DBJ1-4线圈—BBⅡ4。(2)启动电路(定到反)。当道岔由定位向反位转换(单独操纵)时,在控制台上同时按下总反按钮和道岔操纵按钮后,分别是1DQJ励磁、断开DBJ电路、2DQJ转极、电磁铁动作,从而带动道岔转换,励磁电路为:1DQJ励磁:KZ—CA61-63—6502控制台背部控制端子—侧面端子05-9—SJ81-82—1DQJ3-4—2DQJ141-142—CAJ11-12—KF-ZFJ。2DQJ转极:KZ—1DQJ41-42—2DQJ2-1—CAJ11-12—KF-ZFJ。电机(电磁铁)电路a:DZ12—RD31-2—1DQJ1-2短接线—1DQJ12-11—2DQJ111-113—侧面端子05-16—分线盘端子—X2—继电器1线圈—X4—分线盘端子—侧面端子05-18—1DQJ21-22—2DQJ121-123—RD21-2—DF12。电路b:DZ12—RD31-2—1DQJ1-2短接线—1DQJ12-11—2DQJ111-113—侧面端子05-16—分线盘端子—X2—继电器1-11—继电器1-12—电磁铁—X4—分线盘端子—侧面端子05-18—1DQJ21-22—2DQJ121-123—RD21-2—DF12。(3)反位表示电路。如图2所示,继电器3与电磁铁并联,DC12V电压动作电磁铁时,也同时使继电器3动作,当电磁铁动作且1DQJ缓放落下后,电磁铁动作电路断开,接通X2与X3半波整流电路,从而构成FBJ励磁电路,具体分析如下:BBⅡ4—FBJ1-4线圈—2DQJ133-131—1DQJ13-11—2DQJ111-113—侧面端子05-16—分线盘端子—X2—继电器1-11—继电器1-13—二极管1-2—继电器3-13—继电器3-11—X3—分线盘端子—侧面端子05-17—R2-1—BBⅡ3。(4)启动电路(反到定)。当道岔由反位向定位转换(进路式操纵)时,在控制台上办理经由某组道岔定位的进路后(前提:该组道岔处于反位),分别是1DQJ励磁、断开FBJ电路、2DQJ转极、电磁铁动作,从而带动道岔转换,励磁电路为:1DQJ励磁:KZ—CA61-63—6502控制台背部控制端子—侧面端子05-9—SJ81-82—1DQJ3-4—2DQJ141-143—CAJ11-13—DCJ61-62—KF。2DQJ转极:KZ—1DQJ31-32—2DQJ3-4—CAJ11-13—DCJ61-62—KF。电机(电磁铁)电路a:DZ12—RD31-2—1DQJ1-2短接线—1DQJ12-11—2DQJ111-112—侧面端子05-15—分线盘端子—X1—继电器2线圈—X4—分线盘端子—侧面端子05-18—1DQJ21-22—2DQJ121-122—RD11-2—DF12。电机(电磁铁)电路b:DZ12—RD31-2—1DQJ1-2短接线—1DQJ12-11—2DQJ111-112—侧面端子05-15—分线盘端子—X1—继电器2-11—继电器2-12—继电器1-22—电磁铁—继电器2-22—继电器2-21—X4—分线盘端子—侧面端子05-18—1DQJ21-22—2DQJ121-122—RD11-2—DF12。

4结论

本文设计的沙盘转辙机具有可靠性高、转换力强、结构简单、便于维护、控制线数量及二极管位置与现场实际相同等特点,已经应用在国内多家院校的铁路沙盘中,能够很好地满足实训教学需要。

参考文献:

[1]钱艺主编.车站信号自动控制系统维护[M].北京:中国铁道出版社技,2014.

作者:赵德生 单位:南京铁道职业技术学院