CN110159090B - 用于人工道岔扳手的智能锁装置及其使用方法 - Google Patents
用于人工道岔扳手的智能锁装置及其使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于人工道岔扳手的智能锁装置及其使用方法，智能锁装置包括锁具和控制装置；所述控制装置包括MCU以及与MCU电连接的无线通信模块、扳手位置感应器、锁舌位置感应器和身份识别模块；锁具包括设置在锁体外壳内的两套结构相同的锁体，第一锁体的外锁舌和扳手档杆对应定位卡槽槽口，第二锁体的外锁舌和扳手档杆对应反位卡槽槽口；第一锁体的外锁舌将道岔扳手锁定在定位卡槽槽口内或第二锁体的外锁舌将道岔扳手锁定在反位卡槽槽口内。以智能锁装置锁定人工道岔扳手替代现有机械挂锁插销装置的锁定功能，相对于现有的机械锁插销装置具有身份识别、操作动作监控、数据远程自动备份等优点，有效地克服了现有挂锁装置存在的安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及铁道装备技术领域，涉及手动立式道岔扳道器的道岔扳手手柄的锁具，尤其是一种用于人工道岔扳手的智能锁装置及其使用方法。
背景技术
铁道集中区的道岔操作及安全监控，已经使用道岔控制系统进行电子自动化操作和管理；而对于一些偏远小站或者一些矿厂铁路，由于道岔非常分散且规模很小，如果为了一个道岔单独部署一个道岔控制系统成本太高不经济无法部署，所以这些场合仍然采用手动立式道岔扳道器，通过人工扳动道岔扳手手柄控制变道。
这些场所的人工道岔扳手平常通过机械挂锁和插销进行锁定，操作人员使用时打开挂锁，取出插销，将道岔扳手从定位或反位卡槽中提起，从下到上穿过卡槽到达该卡槽上方，水平方向旋转道岔扳手到达另一个卡槽的上方，进行扳道作业，然后将道岔扳手从所述另一个卡槽上方放下，从上到下穿过所述另一个卡槽，完成后再将插销拴上所述另一个卡槽槽口、关闭锁。这种人工道岔操作方式存在如下隐患：
一是机械挂锁过于简单，很容易被破环，导致扳手被非法人员操作；
二是由于是人工操作，且多人拥有机械钥匙，无法识别操作人员的身份和权限，以及判断是否操作规范（比如没有扳往规定股道，忘记上插销或忘记关闭锁）；
三是无法自动对操作进行记录，出现事故无法分析事故原因及责任认定；
四是无法确保固定轨道与可移动轨道完全密贴（比如人工扳手变道不到位，扳手松动，轨道间有异物）；
五是当车辆停靠在岔道上时，原则上不能再扳动道岔，但是现有机制没法控制。由于人工操作可能扳错轨道，导致与钩计划不一致，目前除了人工核查外没有其他预防措施。
上述人工道岔带来的安全隐患，可能导致机车脱轨等事故。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于人工道岔扳手的智能锁装置及其使用方法，旨在解决上述手动立式道岔扳道器的操作存在的安全隐患。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种用于人工道岔扳手的智能锁装置，包括锁具和控制装置；
所述控制装置包括MCU以及与MCU电连接的无线通信模块、扳手位置感应器、锁舌位置感应器、身份识别模块和驱动模块；
所述锁具包括设置在锁体外壳内的两套结构相同的锁体，即第一锁体和第二锁体，第一锁体的外锁舌和扳手档杆对应道岔扳手的定位卡槽槽口，第二锁体的外锁舌和扳手档杆对应道岔扳手的反位卡槽槽口；
所述锁体外壳的侧面板设有可供外锁舌外端部伸出的通孔，以及可供扳手档杆穿过、不阻碍扳手档杆在水平面方向上活动的长形通孔；
第一锁体的外锁舌将道岔扳手锁定在定位卡槽槽口内或第二锁体的外锁舌将道岔扳手锁定在反位卡槽槽口内；
每套锁体包括锁舌总成、扳手档杆总成、电机、电机套、锁销拨杆和锁销，
所述锁舌总成包括外锁舌、内锁舌、闭锁弹簧、开锁弹簧、棘齿条和齿条座，所述外锁舌分为两部分，一部分为可伸出锁体外壳侧面板外的外端部，另一部分为在锁体外壳内的内端部；
所述棘齿条设置在齿条座内，棘齿条前端的棘齿露出齿条座侧面外，棘齿条的后端与齿条座内侧设有棘齿条复位弹簧；
齿条座的后侧挡板往下延伸形成锁舌座后端面，锁舌座的后端面设有可供外锁舌内端部伸出的内通孔；锁舌座和齿条座可在锁体外壳内的滑槽上滑动；
所述内锁舌为一空腔套筒，内锁舌的一端与锁舌座的后端面靠接，内锁舌的另一端与齿条座的前端面平齐，内锁舌围设在外锁舌的外围，外锁舌的内端部从锁舌座后端面的内通孔伸出；内锁舌的内腔中设有闭锁弹簧，闭锁弹簧的一端与锁舌座后端面抵接，另一端与外锁舌外端部和内端部的连接处抵接；内锁舌外设有开锁弹簧，开锁弹簧的一端与锁舌座后端面抵接，另一端与锁体外壳内侧抵接；
所述外锁舌外端部的后端侧设有与锁销前端适配的销孔；
所述锁销呈柱状体形，锁销与外锁舌呈垂直状态，锁销前端在锁销弹簧的弹力下可插入所述外锁舌的销孔中，使外锁舌无法缩回锁体外壳内从而形成闭锁；锁销的中部设有拨块，锁销弹簧的两端分别与拨块后端面、锁体外壳抵接，使锁销有向前的弹力；
所述电机套为一不完全圆形块，电机套套接在电机的转轴上；
所述锁销拨杆为一可绕其中部支点旋转的条状杆，所述锁销拨杆的一端与电机套相配合，另一端与拨块的前端面靠接，当电机套转动时，电机套迫使锁销拨杆的一端转动，带动锁销拨杆的另一端从锁销拨块的前端面向后端方向拨动拨块，使锁销向后运动，锁销前端脱离销孔，外锁舌外端部在开锁弹簧的作用下缩回锁体外壳内，形成开锁状态，道岔扳手可从卡槽槽口中向上提起；
所述扳手档杆总成包括扳手档杆、档杆复位扭簧和不完全棘轮；所述扳手档杆为一长条状杆，其前端部从锁体外壳侧面板的长形通孔伸出，扳手档杆的后端部与不完全棘轮连接，扳手档杆与不完全棘轮呈垂直状水平设置，并可绕不完全棘轮的轴心支杆旋转，不完全棘轮的棘齿与棘齿条的棘齿相啮合，使扳手档杆在岔道扳手从卡槽槽口外部放下回到定位卡槽或反位卡槽的过程中被岔道扳手推动时，扳手档杆从靠近外锁舌端向远离外锁舌的方向滑动，带动不完全棘轮旋转，带动与不完全棘轮啮合的棘齿条使齿条座和锁舌座向有外锁舌通孔的侧面板的方向滑动，使外锁舌前端部从锁体外壳内伸出，伸出的外锁舌被锁销插入外锁舌销孔中，外锁舌被固定住无法缩回锁体外壳内，形成闭锁状态，卡槽槽口被伸出的外锁舌锁定，道岔扳手被锁在卡槽内不能穿过卡槽槽口向上提起；
所述复位扭簧设置在不完全棘轮的支杆上，使扳手档杆的初始位置为靠近外锁舌端，外锁舌前端部缩回锁体外壳内，呈开锁状态；
所述锁销后端的锁体外壳内设有与锁销后端对应的锁舌位置感应器，当锁销向后运动，锁销前端脱离销孔后，外锁舌外端部缩回锁体外壳内，呈开锁状态，锁销后端与锁舌位置感应器接触；当锁销后端部不与锁舌位置感应器接触时，锁舌位置感应器向MCU发出闭锁信号；
所述扳手档杆后端部的锁体外壳内设有扳手位置感应器，当扳手档杆旋转到处于远离外锁舌的位置时（闭锁状态），扳手档杆的后端部与扳手位置感应器接触，扳手位置感应器向MCU发出道岔扳手放置到位信号；
所述电机通过驱动模块与MCU电连接。
进一步地，所述棘齿条为两条，两条棘齿条平行叠置，棘齿方向相反；
所述不完全棘轮为两个，两个不完全棘轮平行叠置，棘齿方向相反；
上层的棘齿条与上层的不完全棘轮相啮合；下层的棘齿条与下层的不完全棘轮相啮合。其中一层不完全棘轮和棘齿条的作用是实现上述的“扳手档杆从靠近外锁舌端向远离外锁舌的方向滑动，带动不完全棘轮旋转，带动与不完全棘轮啮合的棘齿条使齿条座和锁舌座向有外锁舌通孔的侧面板的方向滑动”，另一层不完全棘轮和棘齿条的作用是防止外锁舌在闭锁的状况下回退。
进一步地，所述扳手位置感应器、锁舌位置感应器为微动开关。
进一步地，所述身份识别模块包括用于读取操作人员的身份信息的感应卡识别模块和/或生物特征识别模块。
进一步地，包括声光警示模块，所述声光警示模块与MCU电连接。
进一步地，包括电池，所述控制装置与电池连接。
进一步地，包括车轮传感器，所述车轮传感器设置在道岔区两侧的轨道上，用于检测进路和出清的机车轮轴数，所述车轮传感器与MCU电连接。所述车轮传感器为行程开关。
进一步地，包括道岔密贴检测器，所述道岔密贴检测器设置在与每组道岔的尖轨连接的连杆上，用于检测基本轨与尖轨的密贴情况，所述道岔密贴检测器与MCU电连接。
智能锁装置的锁体固定在手动立式道岔扳道器上，与手动立式道岔扳道器上的道岔扳手固定台叠接，智能锁的外锁舌外端部伸出时横向插入道岔扳手起落的卡槽中形成闭锁状态，扳手档杆横向插入卡槽中，并可在水平方向上在卡槽中前后滑动，道岔扳手被外锁舌的外端部锁定在定位、反位两个起落卡槽中的其中一个卡槽内，道岔扳手位于外锁舌外端部与扳手档杆之间。身份识别模块感应到正确的操作人员信息时，MCU通过驱动模块使电机转动，同时带动电机套转动，电机套迫使锁销拨杆的一端转动，带动锁销拨杆的另一端从锁销拨块的前端面向后端方向拨动拨块，使锁销向后运动，锁销前端脱离销孔，外锁舌在开锁弹簧的作用下缩回锁体外壳内，形成开锁状态，开锁后外锁舌外端部缩回锁体外壳内，卡槽的槽口打开，人工手动提起道岔扳手从下到上穿过卡槽，道岔扳手离开卡槽到该卡槽的上方，水平方向旋转道岔扳手完成变道操作，此时道岔扳手到达另一个卡槽的上方，再将道岔扳手从所述另一个卡槽的上方放下，道岔扳手从上到下穿过所述另一个卡槽，推动扳手档杆向卡槽的后方移动，同时通过不完全棘轮带动外锁舌从锁体外壳内伸出，将变道后的道岔扳手锁定在所述另一个卡槽内；道岔扳手推动扳手档杆到达所述另一个卡槽的底部时，扳手位置感应器向MCU发出扳手放置到位信号，确认道岔扳手完成变道，不完全棘轮带动外锁舌从锁体外壳内伸出，伸出的外锁舌被锁销插入外锁舌销孔中，外锁舌被固定住无法缩回锁体外壳内，形成闭锁状态，锁舌位置感应器向MCU发出闭锁信号，卡槽槽口被伸出的外锁舌锁定，道岔扳手被锁在卡槽内不能穿过卡槽槽口向上提起，这样就将变道后的道岔扳手锁定在另一个卡槽内；需要再变道时，重复上述操作。
在变道操作过程中，如果MCU接收到同一个锁体的扳手位置感应器发来的道岔扳手放置到位信号和锁舌位置感应器发来的闭锁信号，则判断为道岔扳手变道到位，操作正确；其他情况下，对于同一个锁体，如果MCU不能同时接收到扳手位置感应器发来的道岔扳手放置到位信号和锁舌位置感应器发来的闭锁信号，则判断为变道不到位，操作不正确，则通过声光警示模块发出警示信号，提醒操作人员注意排除故障；同时，MCU通过无线通信模块将信息传输到远程服务器。
无线通信模块可通过基于物联网等的无线通信方式与远程服务器应用管理系统无线连接，进行双向数据交换，如NB-IoT（窄带物联网，Narrow Band Internet of Things，简称NB-IoT）或者LoRa物联网。
本智能锁装置在使用时，控制装置通过身份识别模块可以对操作人员身份进行识别，通过扳手位置感应器、锁舌位置感应器判断操作人员动作是否规范到位，并在现场进行相应的声光警示，并可以将作业人员、作业道岔、作业时间、扳手定、反位位置、智能锁编号等信息通过无线通信模块传输给远程服务器进行备案，提供责任事故认定依据。
本技术方案的智能锁直接叠接在手动立式道岔扳道器的固定台上，以智能锁装置锁定人工道岔扳手替代现有机械挂锁插销装置的锁定功能，现有的手动立式道岔扳道器不需要进行任何改造，相对于现有的机械锁插销装置具有身份识别、操作动作监控、数据远程自动备份等优点，本装置体积小，安装简单，有效地克服了现有挂锁装置存在的安全隐患。
附图说明
图1为实施例中用于人工道岔扳手的智能锁装置的结构示意图；
图2为实施例中用于人工道岔扳手的智能锁装置的爆炸结构示意图；
图3为实施例中锁舌总成的结构示意图；
图4a、图4b为实施例中本智能锁装置与手动立式道岔扳道器的配装示意图；
图5为实施例中用于人工道岔扳手的智能锁装置的电路连接方框示意图。
图中，1-1.锁体外壳 1-2.通孔 1-3.长形通孔 1-4.滑槽 1-5.支杆 2-1.外锁舌2-1-1.外端部 2-1-2.内端部 2-1-3.销孔 2-2.内锁舌 2-3.闭锁弹簧 2-4.开锁弹簧 2-5.棘齿条 2-6.齿条座 2-7.棘齿条复位弹簧 2-8.锁舌座后端面 2-9.内通孔 3-1.扳手档杆 3-2.复位扭簧 3-3.不完全棘轮 4-1.锁销 4-2.锁销弹簧 4-3.拨块 5-1.锁舌位置感应器 5-2.扳手位置感应器 6-1.电机 6-2.电机套 6-3.锁销拨杆 7-1.手动立式道岔扳道器 7-2.固定台 7-3.卡槽 7-4.道岔扳手 7-5.扳手支杆。
具体实施方式
以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。应当理解的是，在全部附图中，对应的附图标记表示相同或对应的部件和特征。下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。
实施例：
如图1-图5所示，一种用于人工道岔扳手的智能锁装置，包括锁具和控制装置；
所述控制装置包括MCU以及与MCU电连接的无线通信模块、扳手位置感应器、锁舌位置感应器、身份识别模块和驱动模块；
所述锁具包括设置在锁体外壳1-1内的两套结构相同的锁体，即第一锁体和第二锁体，第一锁体的外锁舌和扳手档杆对应道岔扳手的定位卡槽槽口，第二锁体的外锁舌和扳手档杆对应道岔扳手的反位卡槽槽口；
所述锁体外壳1-1的侧面板设有可供外锁舌2-1外端部2-1-1伸出的通孔1-2，以及可供扳手档杆3-1穿过、不阻碍扳手档杆3-1在水平面方向上活动的长形通孔1-3；
第一锁体的外锁舌将道岔扳手锁定在定位卡槽槽口内或第二锁体的外锁舌将道岔扳手锁定在反位卡槽槽口内；
每套锁体包括锁舌总成、扳手档杆总成、电机6-1、电机套6-2、锁销拨杆6-3和锁销4-1，
所述锁舌总成包括外锁舌2-1、内锁舌2-2、闭锁弹簧2-3、开锁弹簧2-4、棘齿条2-5和齿条座2-6，所述外锁舌2-1分为两部分，一部分为可伸出锁体外壳1-1侧面板外的外端部2-1-1，另一部分为在锁体外壳1-1内的内端部2-1-2，外端部2-1-1的直径大于内端部2-1-2的直径；
所述棘齿条2-5设置在齿条座2-6内，棘齿条2-5前端的棘齿露出齿条座2-6侧面外，棘齿条2-5的后端与齿条座2-6内侧设有棘齿条复位弹簧2-7，使棘齿条有向前的弹力；
齿条座2-6的后侧挡板往下延伸形成锁舌座后端面2-8，锁舌座后端面2-8设有可供外锁舌内端部2-1-2伸出的内通孔2-9；锁舌座和齿条座2-6可在锁体外壳1-1内的滑槽1-4上滑动；
所述内锁舌2-2为一空腔套筒，内锁舌2-2的一端与锁舌座后端面2-8靠接，内锁舌2-2的另一端与齿条座2-6的前端面平齐，内锁舌2-2围设在外锁舌2-1的外围，外锁舌2-1的内端部2-1-2从锁舌座后端面2-8的内通孔2-9伸出；内锁舌2-2的内腔中设有闭锁弹簧2-3，闭锁弹簧2-3的一端与锁舌座后端面2-8抵接，另一端与外锁舌外端部2-1-1和内端部2-1-2的连接处抵接，使外锁舌有向前的弹力；内锁舌2-2外设有开锁弹簧2-4，开锁弹簧2-4的一端与锁舌座后端面2-8抵接，另一端与锁体外壳1-1内侧抵接，闭锁时，使连在一起的齿条座2-6和锁舌座有向锁体外壳1-1内部方向的弹力，开锁时在开锁弹簧2-4的作用下，齿条座2-6和锁舌座向锁体外壳1-1内部运动，带动外锁舌外端部2-1-1缩回锁体外壳1-1内，形成开锁状态；
所述外锁舌外端部2-1-1的后端侧设有与锁销前端适配的销孔2-1-3；
所述锁销4-1呈柱状体形，锁销4-1与外锁舌2-1呈垂直状态，锁销4-1前端在锁销弹簧4-2的弹力下可插入所述外锁舌的销孔2-1-3中，使外锁舌2-1无法缩回锁体外壳1-1内从而形成闭锁；锁销4-1的中部设有拨块4-3，锁销弹簧4-2的两端分别与拨块4-3后端面、锁体外壳1-1抵接，使锁销4-1有向前插入销孔2-1-3的弹力；
所述电机套6-2为一不完全圆形块，电机套6-2套接在电机6-1的转轴上；
所述锁销拨杆6-3为一可绕其中部支点旋转的条状杆，所述锁销拨杆6-3的一端与电机套6-2相配合，另一端与拨块4-3的前端面靠接，当电机套6-2转动时，电机套6-2迫使锁销拨杆6-3的一端转动，带动锁销拨杆6-3的另一端从锁销拨块的前端面向后端方向拨动拨块4-3，抵消锁销弹簧4-2的弹力后使锁销4-1向后运动，锁销4-1前端脱离销孔2-1-3，外锁舌外端部2-1-1在开锁弹簧2-4的作用下缩回锁体外壳1-1内，形成开锁状态，道岔扳手7-4可从卡槽槽口中向上提起；
所述扳手档杆总成包括扳手档杆3-1、档杆复位扭簧3-2和不完全棘轮3-3；所述扳手档杆3-1为一长条状杆，其前端部从锁体外壳1-1侧面板的长形通孔1-3伸出，扳手档杆3-1的后端部与不完全棘轮3-3连接，扳手档杆3-1与不完全棘轮3-3呈垂直状水平设置，并可绕不完全棘轮3-3的轴心支杆1-5旋转，不完全棘轮3-3的棘齿与棘齿条2-5的棘齿相啮合，使扳手档杆3-1在岔道扳手7-4从卡槽槽口上方放下回到定位卡槽或反位卡槽的过程中被岔道扳手7-4推动时，扳手档杆3-1从靠近外锁舌2-1端向远离外锁舌2-1的方向滑动，带动不完全棘轮3-3旋转，带动与不完全棘轮3-3啮合的棘齿条2-5使齿条座2-6和锁舌座向有外锁舌通孔1-2的侧面板的方向滑动，使外锁舌前端部2-1-1从锁体外壳1-1内伸出，伸出的外锁舌2-1被锁销4-1插入外锁舌销孔2-1-3中，外锁舌2-1被固定住无法缩回锁体外壳1-1内，形成闭锁状态，卡槽槽口被伸出的外锁舌2-1锁定，道岔扳手7-4被锁在卡槽内不能穿过卡槽槽口向上提起；
外锁舌前端部2-1-1在扳手档杆3-1的作用下从锁体外壳1-1内伸出的过程中，在闭锁弹簧2-3的作用下，外锁舌2-1有向前的弹力，由于道岔扳手7-4的侧面有一定的宽度，外锁舌前端部2-1-1刚开始伸出时，外锁舌前端部2-1-1抵住道岔扳手7-4的侧面停止前进，而齿条座2-6和锁舌座在扳手档杆3-1的作用下压缩闭锁弹簧2-3继续向前，当道岔扳手7-4完全划过卡槽槽口后，外锁舌前端部2-1-1解除抵住道岔扳手7-4侧面的状态，在闭锁弹簧2-3的作用下完全伸出，被锁销4-1插入外锁舌销孔2-1-3中，形成闭锁状态；
所述复位扭簧3-2设置在不完全棘轮3-3的支杆1-5上，使扳手档杆3-1的初始位置为靠近外锁舌2-1端，外锁舌前端部2-1-1缩回锁体外壳1-1内，呈开锁状态；
所述锁销4-1后端的锁体外壳1-1内设有与锁销4-1后端对应的锁舌位置感应器5-1，当锁销4-1向后运动，锁销4-1前端脱离销孔2-1-3后，外锁舌外端部2-1-1缩回锁体外壳1-1内，呈开锁状态，锁销4-1后端与锁舌位置感应器5-1接触；当锁销4-1后端部不与锁舌位置感应器5-1接触时，锁舌位置感应器5-1向MCU发出闭锁信号；
所述扳手档杆3-1后端部的锁体外壳1-1内设有扳手位置感应器5-2，当扳手档杆3-1旋转到处于远离外锁舌2-1的位置时（闭锁状态），扳手档杆3-1的后端部与扳手位置感应器5-2接触，扳手位置感应器5-2向MCU发出道岔扳手放置到位信号；
所述电机6-1通过驱动模块与MCU电连接。
所述MCU为STM32系列。
进一步地，所述棘齿条2-5为两条，两条棘齿条平行叠置，棘齿方向相反；
所述不完全棘轮3-3为两个，两个不完全棘轮平行叠置，棘齿方向相反；
上层的棘齿条与上层的不完全棘轮相啮合；下层的棘齿条与下层的不完全棘轮相啮合。
进一步地，所述扳手位置感应器5-2、锁舌位置感应器5-1均为微动开关。
进一步地，所述身份识别模块包括用于读取操作人员的身份信息的感应卡识别模块和/或生物特征识别模块，感应卡识别模块包括IC卡、NFC卡等，生物特征识别包括指纹识别、虹膜识别和面相识别等。
进一步地，包括声光警示模块，所述声光警示模块与MCU电连接。
进一步地，包括电池，所述控制装置与电池连接，由电池进行供电。
进一步地，还可设置紧急开锁钥匙，将紧急开锁钥匙插入锁体外壳1-1内，旋转，直接扭动锁销拨杆6-3，使锁销4-1向后运动，锁销4-1前端脱离销孔2-1-3，外锁舌2-1外端部2-1-1在开锁弹簧2-4的作用下缩回锁体外壳1-1内，形成开锁状态。
进一步地，包括车轮传感器，所述车轮传感器设置在道岔区两侧的轨道上，用于检测进路和出清的机车轮轴数，所述车轮传感器与MCU电连接。所述车轮传感器为行程开关。
进一步地，包括道岔密贴检测器，所述道岔密贴检测器设置在与每组道岔的尖轨连接的连杆上，用于检测基本轨与尖轨的密贴情况，所述道岔密贴检测器与MCU电连接。
智能锁锁体固定在手动立式道岔扳道器7-1上，与手动立式道岔扳道器7-1上的道岔扳手固定台7-2叠接，叠置在固定台7-2的下端面，智能锁的外锁舌外端部2-1-1伸出时横向插入道岔扳手7-4起落卡槽7-3中形成闭锁状态，扳手档杆3-1横向插入起落卡槽7-3中，并可在水平方向上在起落卡槽7-3中前后滑动，道岔扳手7-4被外锁舌的外端部2-1-1锁定在定位、反位卡槽两个起落卡槽中的其中一个卡槽内，道岔扳手7-4位于外锁舌外端部2-1-1与扳手档杆3-1之间，其中第一锁体的扳手档杆和外锁舌对应定位卡槽，第二锁体的扳手档杆和外锁舌对应反位卡槽。
身份识别模块感应到正确的操作人员信息时，MCU通过驱动模块使电机6-1转动，同时带动电机套6-2转动，电机套6-2迫使锁销拨杆6-3的一端转动，带动锁销拨杆6-3的另一端从锁销拨块4-3的前端面向后端方向拨动拨块4-3，使锁销4-1向后运动，锁销4-1前端脱离销孔2-1-3，外锁舌2-1在开锁弹簧2-4的作用下缩回锁体外壳1-1内，形成开锁状态，开锁后外锁舌外端部2-1-1缩回锁体外壳1-1内，起落卡槽7-3的槽口打开，人工手动提起道岔扳手7-4，道岔扳手7-4绕扳手支杆7-5转动，从下到上穿过卡槽，道岔扳手7-4离开卡槽到该卡槽的上方，水平方向旋转道岔扳手7-4完成变道操作，此时道岔扳手7-4到达另一个卡槽的上方，再将道岔扳手7-4从所述另一个卡槽的上方放下，道岔扳手7-4从上到下穿过所述另一个卡槽，推动扳手档杆3-1向卡槽的后方移动，同时通过不完全棘轮3-3带动外锁舌2-1从锁体外壳1-1内伸出，将变道后的道岔扳手7-4锁定在所述另一个卡槽内；道岔扳手7-4推动扳手档杆3-1到达所述另一个卡槽的底部时，扳手位置感应器5-2微动开关向MCU发出道岔扳手放置到位信号，确认道岔扳手完成变道，不完全棘轮3-3带动外锁舌2-1从锁体外壳1-1内伸出，伸出的外锁舌2-1被锁销4-1插入外锁舌销孔2-1-3中，外锁舌2-1被固定住无法缩回锁体外壳1-1内，形成闭锁状态，锁舌位置感应器5-1微动开关向MCU发出闭锁信号，卡槽槽口被伸出的外锁舌2-1锁定，道岔扳手7-4被锁在卡槽内不能穿过卡槽槽口向上提起，这样就将变道后的道岔扳手7-4锁定在所述另一个卡槽内；需要再变道时，重复上述操作。
在变道操作过程中，如果MCU接收到同一个锁体的扳手位置感应器5-2发来的道岔扳手放置到位信号和锁舌位置感应器5-1发来的闭锁信号，则判断为道岔扳手7-4变道到位，操作正确；其他情况下，对于同一个锁体，如果MCU不能同时接收到扳手位置感应器5-2发来的道岔扳手放置到位信号和锁舌位置感应器5-1发来的闭锁信号，则判断为变道不到位，操作不正确，则通过声光警示模块发出警示信号，提醒操作人员注意排除故障；同时，MCU通过无线通信模块将信息传输到远程服务器。
无线通信模块可通过基于物联网等的无线通信方式将MCU与远程服务器应用管理系统无线连接，应用管理系统用来设置能够开启该智能锁装置的授权身份。
本智能锁装置在使用时，控制装置通过感应卡识别模块和/或生物特征识别模块等对操作人员的IC卡等身份进行识别；判断操作人员动作是否规范到位，并在现场进行相应的声光警示；可以将作业人员、作业道岔、作业时间、扳手定反位位置、智能锁编号等信息通过无线通信模块传输给远程服务器应用管理系统进行备案，提供责任事故认定依据。
发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所做的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。
Claims (7)
1.一种用于人工道岔扳手的智能锁装置，其特征在于，包括锁具和控制装置；
所述控制装置包括MCU以及与MCU电连接的无线通信模块、扳手位置感应器、锁舌位置感应器、身份识别模块和驱动模块；
所述锁具包括设置在锁体外壳内的两套结构相同的锁体，即第一锁体和第二锁体，第一锁体的外锁舌和扳手档杆对应道岔扳手的定位卡槽槽口，第二锁体的外锁舌和扳手档杆对应道岔扳手的反位卡槽槽口；
所述锁体外壳的侧面板设有可供外锁舌外端部伸出的通孔，以及可供扳手档杆穿过、不阻碍扳手档杆在水平面方向上活动的长形通孔；
第一锁体的外锁舌将道岔扳手锁定在定位卡槽槽口内或第二锁体的外锁舌将道岔扳手锁定在反位卡槽槽口内；
每套锁体包括锁舌总成、扳手档杆总成、电机、电机套、锁销拨杆和锁销，
所述锁舌总成包括外锁舌、内锁舌、闭锁弹簧、开锁弹簧、棘齿条和齿条座，所述外锁舌分为两部分，一部分为可伸出锁体外壳侧面板外的外端部，另一部分为在锁体外壳内的内端部；
所述棘齿条设置在齿条座内，棘齿条前端的棘齿露出齿条座侧面外，棘齿条的后端与齿条座内侧设有棘齿条复位弹簧；
齿条座的后侧挡板往下延伸形成锁舌座后端面，锁舌座的后端面设有可供外锁舌内端部伸出的内通孔；锁舌座和齿条座可在锁体外壳内的滑槽上滑动；
所述内锁舌为一空腔套筒，内锁舌的一端与锁舌座的后端面靠接，内锁舌的另一端与齿条座的前端面平齐，内锁舌围设在外锁舌的外围，外锁舌的内端部从锁舌座后端面的内通孔伸出；内锁舌的内腔中设有闭锁弹簧，闭锁弹簧的一端与锁舌座后端面抵接，另一端与外锁舌外端部和内端部的连接处抵接；内锁舌外设有开锁弹簧，开锁弹簧的一端与锁舌座后端面抵接，另一端与锁体外壳内侧抵接；
所述外锁舌外端部的后端侧设有与锁销前端适配的销孔；
所述锁销呈柱状体形，锁销与外锁舌呈垂直状态，锁销前端在锁销弹簧的弹力下可插入所述外锁舌的销孔中，使外锁舌无法缩回锁体外壳内从而形成闭锁；锁销的中部设有拨块，锁销弹簧的两端分别与拨块后端面、锁体外壳抵接，使锁销有向前的弹力；
所述电机套为一不完全圆形块，电机套套接在电机的转轴上；
所述锁销拨杆为一可绕其中部支点旋转的条状杆，所述锁销拨杆的一端与电机套相配合，另一端与拨块的前端面靠接，当电机套转动时，电机套迫使锁销拨杆的一端转动，带动锁销拨杆的另一端从锁销拨块的前端面向后端方向拨动拨块，使锁销向后运动，锁销前端脱离销孔，外锁舌外端部在开锁弹簧的作用下缩回锁体外壳内，形成开锁状态；
所述扳手档杆总成包括扳手档杆、档杆复位扭簧和不完全棘轮；所述扳手档杆为一长条状杆，其前端部从锁体外壳侧面板的长形通孔伸出，扳手档杆的后端部与不完全棘轮连接，扳手档杆与不完全棘轮呈垂直状水平设置，并可绕不完全棘轮的轴心支杆旋转，不完全棘轮的棘齿与棘齿条的棘齿相啮合，使扳手档杆在岔道扳手从卡槽槽口外部放下回到定位卡槽或反位卡槽的过程中被岔道扳手推动时，扳手档杆从靠近外锁舌端向远离外锁舌的方向滑动，带动不完全棘轮旋转，带动与不完全棘轮啮合的棘齿条使齿条座和锁舌座向有外锁舌通孔的侧面板的方向滑动，使外锁舌前端部从锁体外壳内伸出，伸出的外锁舌被锁销插入外锁舌销孔中，外锁舌被固定住无法缩回锁体外壳内，形成闭锁状态；
所述复位扭簧设置在不完全棘轮的支杆上，使扳手档杆的初始位置为靠近外锁舌端，外锁舌前端部缩回锁体外壳内，呈开锁状态；
所述锁销后端的锁体外壳内设有与锁销后端对应的锁舌位置感应器，当锁销向后运动，锁销前端脱离销孔后，外锁舌外端部缩回锁体外壳内，呈开锁状态，锁销后端与锁舌位置感应器接触；当锁销后端部不与锁舌位置感应器接触时，锁舌位置感应器向MCU发出闭锁信号；
所述扳手档杆后端部的锁体外壳内设有扳手位置感应器，当扳手档杆旋转到处于远离外锁舌的位置时，扳手档杆的后端部与扳手位置感应器接触，扳手位置感应器向MCU发出道岔扳手放置到位信号；
所述电机通过驱动模块与MCU电连接。
2.根据权利要求1所述的用于人工道岔扳手的智能锁装置，其特征在于，所述棘齿条为两条，两条棘齿条平行叠置，棘齿方向相反；
所述不完全棘轮为两个，两个不完全棘轮平行叠置，棘齿方向相反；
上层的棘齿条与上层的不完全棘轮相啮合；下层的棘齿条与下层的不完全棘轮相啮合。
3.根据权利要求1所述的用于人工道岔扳手的智能锁装置，其特征在于，所述扳手位置感应器、锁舌位置感应器为微动开关。
4.根据权利要求1所述的用于人工道岔扳手的智能锁装置，其特征在于，所述身份识别模块包括用于读取操作人员的身份信息的感应卡识别模块和/或生物特征识别模块。
5.根据权利要求1所述的用于人工道岔扳手的智能锁装置，其特征在于，包括声光警示模块，所述声光警示模块与MCU电连接。
6.根据权利要求1所述的用于人工道岔扳手的智能锁装置，其特征在于，包括电池，所述控制装置与电池连接。
7.权利要求1-6任一项所述的用于人工道岔扳手的智能锁装置的使用方法，其特征在于，所述锁体固定在手动立式道岔扳道器上，与手动立式道岔扳道器上的道岔扳手固定台叠接，智能锁的外锁舌外端部伸出时横向插入道岔扳手起落卡槽中形成闭锁状态，扳手档杆横向插入起落卡槽中，并可在水平方向上在起落卡槽中前后滑动，道岔扳手被外锁舌的外端部锁定在定位、反位两个起落卡槽中的其中一个卡槽内，道岔扳手位于外锁舌外端部与扳手档杆之间；
身份识别模块感应到正确的操作人员信息时，MCU通过驱动模块使电机转动，同时带动电机套转动，电机套迫使锁销拨杆的一端转动，带动锁销拨杆的另一端从锁销拨块的前端面向后端方向拨动拨块，使锁销向后运动，锁销前端脱离销孔，外锁舌在开锁弹簧的作用下缩回锁体外壳内，形成开锁状态，开锁后外锁舌外端部缩回锁体外壳内，起落卡槽的槽口打开，人工手动提起道岔扳手，从下到上穿过卡槽，道岔扳手离开卡槽到该卡槽的上方，水平方向旋转道岔扳手完成变道操作，此时道岔扳手到达另一个卡槽的上方，再将道岔扳手从所述另一个卡槽的上方放下，道岔扳手从上到下穿过所述另一个卡槽，推动扳手档杆向卡槽的后方移动，同时通过不完全棘轮带动外锁舌从锁体外壳内伸出，将变道后的道岔扳手锁定在所述另一个卡槽内；道岔扳手推动扳手档杆到达所述另一个卡槽的底部时，扳手位置感应器向MCU发出道岔扳手放置到位信号，确认道岔扳手完成变道，不完全棘轮带动外锁舌从锁体外壳内伸出，伸出的外锁舌被锁销插入外锁舌销孔中，外锁舌被固定住无法缩回锁体外壳内，形成闭锁状态，锁舌位置感应器向MCU发出闭锁信号，卡槽槽口被伸出的外锁舌锁定，道岔扳手被锁在卡槽内不能穿过卡槽槽口向上提起，将变道后的道岔扳手锁定在所述另一个卡槽内；需要再变道时，重复上述操作。
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Denomination of invention: Intelligent lock device and its usage method for manual turnout wrench Effective date of registration: 20231127 Granted publication date: 20230728 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Guilin branch Pledgor: GUILIN SAIPU ELECTRONIC TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023450000149 |