CN110428714B - 一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置，包括：电路板、电机固定片、第一弹簧、第二弹簧、蜗杆推拉片、第一导轨、第二导轨、导轨固定片、道岔推拉杆、动力机构、螺帽和上盖板，本发明解决了现有铁路沙盘对道岔的控制采用电磁铁动作造成瞬时电流影响电源质量和其余设备误动以及岔尖无法与直轨实现密贴的问题。

Description

一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置

技术领域

本发明涉及铁路沙盘转辙机领域，具体涉及一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置。

背景技术

轨道交通行业是我国迅速发展的基础行业，随着现代通信技术、计算机技术、微电子技术、物联网技术等的发展，进一步提高轨道交通的可靠性、安全性、提高铁路运行速度和密度，是铁路管理和运营的关键性问题。轨道交通沙盘动态仿真铁路管理和运营，可仿真现场，也可以设置各类故障，既可以验证铁路运营模式效率和安全可靠性、也可以培训铁路站务人员和电务人员。

全国各个铁路相关高校和铁路运营部门正在大力建设铁路沙盘，而动态仿真的沙盘的关键技术在于沙盘模型的控制系统。沙盘模型控制系统是运用轨道交通铁道信号专业的知识及单片机相关知识，通过对信号灯、道岔、发车表示器、停车紧急按钮主控板硬件电路设计，给出列车信息表示，控制模型列车在沙盘轨道上按指令运行，实现列车运行的高效性、安全性、可靠性。

现有铁路沙盘对道岔控制不足之处在于：对沙盘模型的道岔控制采用电磁铁动作，电磁铁动作电压一般是直流24V或交流16V，道岔动作的瞬时电流会影响电源质量，造成其余信号设备误动，另一方面电磁铁操控道岔时没有锁闭岔尖机构，岔尖无法与直轨实现密贴，机车通过时振动容易使岔尖与直轨间产生缝隙，导致机车脱轨。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置解决了现有铁路沙盘对道岔的控制采用电磁铁动作造成瞬时电流影响电源质量和其余设备误动以及岔尖无法与直轨实现密贴的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置，包括：电路板、电机固定片、第一弹簧、第二弹簧、蜗杆推拉片、第一导轨、第二导轨、导轨固定片、道岔推拉杆、动力机构、螺帽和上盖板；

所述动力机构包括：电机、减速机构和蜗杆，所述电机的转动轴伸入减速机构内，并与减速机构固定连接，所述减速机构与蜗杆固定连接；

所述电路板的一面固定安装有电机固定片和导轨固定片；

所述第一导轨依次穿过电机固定片、蜗杆推拉片、第一弹簧、道岔推拉杆和导轨固定片，并分别与电机固定片和导轨固定片固定连接；

所述第二导轨依次穿过电机固定片、道岔推拉杆、第二弹簧、蜗杆推拉片和导轨固定片，并分别与电机固定片和导轨固定片固定连接；

所述第一弹簧和第二弹簧分别设置于电机的两侧；

所述第一弹簧的一端与蜗杆推拉片固定连接，其另一端与道岔推拉杆固定连接；

所述第二弹簧的一端与道岔推拉杆固定连接，其另一端与蜗杆推拉片固定连接；

所述蜗杆依次穿过电机固定片、蜗杆推拉片和导轨固定片，并分别与电机固定片、蜗杆推拉片、螺帽和导轨固定片转动连接；

所述螺帽固定安装于蜗杆推拉片内部；

所述减速机构与电机固定片固定连接；

所述道岔推拉杆设置于电路板的一面和蜗杆推拉片之间，其位于蜗杆推拉片的下方，并分别与电路板和蜗杆推拉片滑动连接，所述电机设置于蜗杆推拉片上方；

所述上盖板与导轨固定片固定连接；

所述电路板的另一面用于固定安装控制电路的电子元器件。

进一步地：电路板设置有第一凹型缺口、第二凹型缺口、第三凹型缺口、第四凹型缺口和第一长方形缺口；所述第一长方形缺口设置于电路板的一端的中心位置，所述第三凹型缺口和第四凹型缺口分别设置于电路板一端的两侧，所述第一凹型缺口和第二凹型缺口分别设置于电路板另一端的两侧；

所述电机固定片上设置有第一导轨孔、第二导轨孔、第一螺钉孔、第二螺钉孔、第一蜗杆孔和凸字形缺口；

所述电机固定片的一侧设置有凸字形缺口，其与凸字形缺口相对的另一侧设置有第一螺钉孔，所述第一螺钉孔和凸字形缺口之间依次设置有第一蜗杆孔和第二螺钉孔；所述第一导轨孔和第二导轨孔分别设置于电机固定片的剩余两侧，并分别位于第一蜗杆孔的两侧；

所述第一导轨伸入第一导轨孔中，并与第一导轨孔固定连接；所述第二导轨伸入第二导轨孔中，并与第二导轨孔固定连接；所述第一螺钉孔和第二螺钉孔通过螺钉与减速机构固定连接，所述蜗杆伸入第一蜗杆孔中，所述第一蜗杆孔的直径大于蜗杆的大径，所述凸字形缺口两侧的电机固定片分别对应插入电路板的第一凹型缺口和第二凹型缺口，并与电路板固定连接。

上述进一步地方案的有益效果为：减速机构设置有与电机固定片的第一螺钉孔和第二螺钉孔相对应的两个螺钉孔，用于固定动力机构的位置，电机固定片带凸字形缺口一端插入到电路板的第一凹型缺口和第二凹型缺口中，固定电机固定片的位置，电机固定片上的第一导轨孔和第二导轨孔用于固定第一导轨和第二导轨的位置。

进一步地：蜗杆推拉片包括：第一长方体部件、第二长方体部件和三级阶梯部件；

所述第二长方体部件的一端固定安装于第一长方体部件一端的一个侧面下方，并与第一长方体部件固定连接；所述三级阶梯部件固定安装于第一长方体部件另一端的与第二长方体部件所在侧面相对应的侧面的上方，其第一级阶梯的台阶垂面与第一长方体部件的侧面固定连接；

所述第一长方体部件的内部设置有用于固定螺帽的螺帽卡槽和用于穿过蜗杆的第二蜗杆孔，所述螺帽卡槽的形状为长方体，其贯穿于第一长方体部件的其余两个侧面；所述第二蜗杆孔贯穿第一长方体部件的上底面和下底面，其直径大于蜗杆的大径；所述第二长方体部件内部设置有用于穿过第一导轨的第三导轨孔，所述第三导轨孔贯穿第二长方体部件的两个侧面，并与第二蜗杆孔平行；所述三级阶梯部件的第一级阶梯内部设置有用于穿过第二导轨的第四导轨孔，所述三级阶梯部件的第二级阶梯的踏面与电路板接触，所述三级阶梯部件的第三级阶梯穿过电路板的第四凹型缺口，并与第四凹型缺口的电路板边缘滑动连接。

上述进一步地方案的有益效果为：将螺帽插入螺帽卡槽中，蜗杆伸入第二蜗杆孔中，与螺帽的内螺纹啮合后，再伸出第二蜗杆孔，螺帽的六角对边长度大于第二蜗杆孔的内径，使螺帽能够带动蜗杆推拉片一起运动；

第四导轨孔和第三导轨孔的内径大于第一导轨和第二导轨的外径，使蜗杆推拉片在第一导轨和第二导轨上滑动；

三级阶梯部件的第二级阶梯的踏面与电路板接触，第三级阶梯的垂面与电路板的边缘接触；

蜗杆的自身旋转与电路板不产生相对位移，并带动螺母在蜗杆上移动，将蜗杆摆放至水平位置，在蜗杆的螺纹为左旋的情况下，在蜗杆顺时针旋转时，螺母向右移动，在蜗杆逆时针旋转时，螺母向左移动，在蜗杆的螺纹为右旋的情况下，螺母移动方向相反。

进一步地：道岔推拉杆包括：第一拉杆导轨连接件、推拉杆和第二拉杆导轨连接件；

所述推拉杆由长方体的推拉杆体和纵切的带螺孔的圆柱体构成，所述纵切的带螺孔的圆柱体的纵切面与长方体的推拉杆体一端的底面固定连接；

所述第一拉杆导轨连接件的形状为长方体，其一端的一个侧面与长方体的推拉杆体的另一端的一个侧面固定连接，其另一端的另外两个相对的侧面上设置有用于第二导轨穿过的第五导轨孔；所述第二拉杆导轨连接件由长方体导轨连接件和长方体滑动变阻器连接件构成，所述长方体导轨连接件一端的两个相对的侧面设置有用于第一导轨穿过的第六导轨孔，其另一端的一个侧面与长方体的推拉杆体上固定第一拉杆导轨连接件的相对的侧面固定连接，并位于所在侧面的中间位置；所述长方体滑动变阻器连接件的一端的底面与长方体导轨连接件另一端的底面固定连接，其另一端靠近推拉杆的侧面上设置有固定滑动变阻器滑动端的凹糟，所述长方体滑动变阻器连接件伸入电路板的第三凹型缺口，并与第三凹型缺口的电路板边缘滑动连接。

上述进一步地方案的有益效果为：第一弹簧的一端与第二长方体部件设有第三导轨孔的一面固定连接，第一弹簧的另一端与长方体导轨连接件带第六导轨孔的一面固定连接；第二弹簧的一端与三级阶梯部件带第四导轨孔的一面固定连接，第二弹簧的另一端与第一拉杆导轨连接件带第五导轨孔的一面固定连接；

将蜗杆水平放置，蜗杆推拉片向右移动，第一弹簧压缩，第二弹簧拉伸，带动道岔推拉杆整体向右移动；蜗杆推拉片向左移动，第一弹簧拉伸，第二弹簧压缩，带动道岔推拉杆整体向左移动，蜗杆推拉片和道岔推拉杆通过弹簧实现柔性连接。

进一步地：上盖板一端设置有凸字形电机缺口，其另一端设置有长方形固定片缺口；

所述导轨固定片包括：第一长方体固定片、第二长方体固定片和第三长方体固定片，所述第一长方体固定片、第二长方体固定片和第三长方体固定片一体成型；所述第一长方体固定片伸入上盖板的长方形固定片缺口中，并与上盖板固定连接；所述第三长方体固定片伸入电路板的第一长方形缺口中，并与电路板固定连接；所述第二长方体固定片上设置有第三蜗杆孔、第七导轨孔、第八导轨孔和蜗杆推拉片孔；所述第三蜗杆孔和蜗杆推拉片孔依次设置于第一长方体固定片和第三长方体固定片之间的第二长方体固定片上，所述第七导轨孔设置于第三蜗杆孔的一侧，所述第八导轨孔设置于第三蜗杆孔的另一侧；所述第七导轨孔用于穿过第一导轨，并与第一导轨固定连接；所述第八导轨孔用于穿过第二导轨，并与第二导轨固定连接，所述第三蜗杆孔用于穿过蜗杆，所述蜗杆推拉片孔用于穿过推拉杆。

进一步地：控制电路包括：主控模块、滑动变阻器模块、开关模块、电机驱动模块和通讯接口模块；所述主控模块分别与滑动变阻器模块、开关模块、电机驱动模块和通讯接口模块连接。

进一步地：主控模块包括：接口J1和主控芯片U1；所述接口J1包括：VPP引脚、VCC引脚、GND引脚、PGD引脚和PGC引脚；所述主控芯片U1的RA3引脚与接口J1的VPP引脚连接，所述主控芯片U1的VDD引脚与接口J1的VCC引脚连接，所述主控芯片U1的VSS引脚与接口J1的GND引脚连接，所述主控芯片U1的RA0引脚与接口J1的PGD引脚连接，所述主控芯片U1的RA1引脚与接口J1的PGC引脚连接；

所述滑动变阻器模块包括：接地电容C2、电阻R2和滑动变阻器W1；所述滑动变阻器W1的一个固定端与接口J1的GND引脚连接，所述滑动变阻器W1的另一个固定端与接口J1的VCC引脚连接，所述滑动变阻器W1的动端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端分别与接地电容C2和主控芯片U1的RA2引脚连接，所述接地电容C2的接地端与接口J1的GND引脚连接；

所述开关模块包括：电阻R1、电阻R3、限位开关KB1和限位开关KB2；所述限位开关KB1的一端与接口J1的GND引脚连接，其另一端分别与电阻R1的一端和主控芯片U1的SDI/RC1引脚连接；所述限位开关KB2的一端与接口J1的GND引脚连接，其另一端分别与电阻R3的一端和主控芯片U1的RC2引脚连接；所述电阻R1的另一端与接口J1的VCC引脚连接，所述电阻R3的另一端与接口J1的VCC引脚连接。

上述进一步地方案的有益效果为：通过滑动变阻器W1的滑动端伸入道岔推拉杆的凹糟内部，滑动变阻器W1的不动端2输出电压随着道岔推拉杆移动而变化，用于检测道岔推拉杆的位置；根据道岔推拉杆的位置判断电机是否出现了堵转，若是，则控制电机停止转动，保护转辙机装置和电路。

限位开关KB1和限位开关KB2分别设置在电路板的第三凹型缺口的两端，并且限位开关KB1和限位开关KB2的拨动端均伸出电路板外，使得蜗杆推拉片的三级阶梯部件上的第三级阶梯在第四凹型缺口内滑动并可来回拨动限位开关KB1和限位开关KB2的拨动端，检测限位开关KB1和限位开关KB2输出的电压判断蜗杆推拉片的位置。

进一步地：电机驱动模块包括：电机驱动芯片U2、接口J2、电阻R4、接地电容C3、接地电容C1和接地电阻R5；所述电机驱动芯片U2的VCC1引脚分别与电机驱动芯片U2的VCC2引脚、接地电容C1和接口J1的VCC引脚连接；所述电机驱动芯片U2的IN-B引脚与主控芯片U1的SCK/RC0引脚连接；所述电机驱动芯片U2的IN-A引脚与主控芯片U1的RC3引脚连接；所述电机驱动芯片U2的GND1引脚分别与电机驱动芯片U2的GND2引脚、接地电阻R5、接地电容C3和电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与主控芯片U1的RA4/SDO引脚连接，所述电机驱动芯片U2的OUT-A引脚与接口J2的第2引脚连接，所述电机驱动芯片U2的OUT-B引脚与接口J2的第1引脚连接；所述接地电容C1的接地端、接地电容C3的接地端和接地电阻R5的接地端均与接口J1的GND引脚连接。

上述进一步地方案的有益效果为：将电机的接线端接入接口J2。

进一步地：通讯接口模块包括：通讯芯片U3、接地电容C4、电阻R6、接地电阻R7和485接口P1；所述通讯芯片U3的RO引脚与主控芯片U1的RC5/RX引脚连接，所述通讯芯片U3的R引脚分别与通讯芯片U3的T引脚和主控芯片U3的RA5引脚连接，所述通讯芯片U3的DI引脚与主控芯片U1的RC4/TX引脚连接；所述通讯芯片U3的VCC引脚分别与电阻R6的一端、接口J1的VCC引脚和接地电容C4连接；所述通讯芯片U3的A引脚分别与电阻R6的另一端和485接口P1的第2引脚连接，所述通讯芯片U3的B引脚分别与接地电阻R7和485接口P1的第3引脚连接，所述485接口P1的第1引脚与接口J1的VCC引脚连接；所述通讯芯片U3的GND引脚、接地电阻R7的接地端、接地电容C4的接地端和485接口P1的第4引脚均与接口J1的GND引脚连接。

上述进一步地方案的有益效果为：通讯接口模块与电脑连接，通过电脑发送电机转动指令，当主控模块接收到电机转动指令时，读取限位开关KB1和限位开关KB2的值判断道岔处于定位或者是反位，如果接收的电机转动指令与道岔所处位置不同，则控制电机转动，电机在转动过程中，通过蜗杆推拉片、第一弹簧、第二弹簧和道岔推拉杆构成的柔性连接机构变换道岔，当转换到位后，限位开关KB1和限位开关KB2的值会变化，从而实现轨道的定位与反位的位置变换。

本发明的有益效果为：一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置通过柔性连接机构变换道岔，当本装置处于定位或反位时，都能使岔尖和直轨间保持一定的密贴力，同时又不会产生过大的力量损坏道岔。

附图说明

图1为一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置的结构示意图；

图2为一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置安装上盖板的结构示意图；

图3为一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置的动力机构结构示意图；

图4为一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置的电路板结构示意图；

图5为一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置的电机固定片结构示意图；

图6为一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置的蜗杆推拉片结构示意图；

图7为一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置的蜗杆推拉片安装结构示意图；

图8为一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置的道岔推拉杆结构示意图；

图9为一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置的上盖板结构示意图；

图10为一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置的导轨固定片结构示意图；

图11为一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置的主控模块电路图；

图12为一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置的滑动变阻器模块电路图；

图13为一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置的开关模块电路图；

图14为一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置的电机驱动模块电路图；

图15为一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置的通讯接口模块电路图；

图16为一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置与轨道的安装示意图。

其中：1、电路板；101、第一凹型缺口；102、第二凹型缺口；103、第三凹型缺口；104、第四凹型缺口；105、第一长方形缺口；2、电机固定片；201、第一导轨孔；202、第二导轨孔；203、第一螺钉孔；204、第二螺钉孔；205、第一蜗杆孔；206、凸字形缺口；3、第一弹簧；4、第二弹簧；5、蜗杆推拉片；501、第一长方体部件；5011、螺帽卡槽；5012、第二蜗杆孔；502、第二长方体部件；5021、第三导轨孔；503、三级阶梯部件；5031、第四导轨孔；6、第一导轨；7、第二导轨；8、导轨固定片；801、第一长方体固定片；802、第二长方体固定片；8022、第三蜗杆孔；8021、第七导轨孔；8023、第八导轨孔；8024、蜗杆推拉片孔；803、第三长方体固定片；9、道岔推拉杆；901、第一拉杆导轨连接件；9011、第五导轨孔；902、推拉杆；9021、螺孔；903、第二拉杆导轨连接件；9031、长方体导轨连接件；90311、第六导轨孔；9032、长方体滑动变阻器连接件；90321、凹糟；10、动力机构；1001、电机；1002、减速机构；1003、蜗杆；11、螺帽；12、上盖板；1201、长方形固定片缺口；1202、凸字形电机缺口；13、螺钉；14；连接件；15、直轨；16、岔尖；17、道岔。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1～2所示，一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置，包括：电路板1、电机固定片2、第一弹簧3、第二弹簧4、蜗杆推拉片5、第一导轨6、第二导轨7、导轨固定片8、道岔推拉杆9、动力机构10、螺帽11和上盖板12；

如图3所示，所述动力机构10包括：电机1001、减速机构1002和蜗杆1003，所述电机1001的转动轴伸入减速机构1002内，并与减速机构1002固定连接，所述减速机构1002与蜗杆1003固定连接；

所述电路板1的一面固定安装有电机固定片2和导轨固定片8；

所述第一导轨6依次穿过电机固定片2、蜗杆推拉片5、第一弹簧3、道岔推拉杆9和导轨固定片8，并分别与电机固定片2和导轨固定片8固定连接；

所述第二导轨7依次穿过电机固定片2、道岔推拉杆9、第二弹簧4、蜗杆推拉片5和导轨固定片8，并分别与电机固定片2和导轨固定片8固定连接；

所述第一弹簧3和第二弹簧4分别设置于电机1001的两侧；

所述第一弹簧3的一端与蜗杆推拉片5固定连接，其另一端与道岔推拉杆9固定连接；

所述第二弹簧4的一端与道岔推拉杆9固定连接，其另一端与蜗杆推拉片5固定连接；

所述蜗杆1003依次穿过电机固定片2、蜗杆推拉片5和导轨固定片8，并分别与电机固定片2、蜗杆推拉片5、螺帽11和导轨固定片8转动连接；

所述螺帽11固定安装于蜗杆推拉片5内部；

所述减速机构1002与电机固定片2固定连接；

所述道岔推拉杆9设置于电路板1的一面和蜗杆推拉片5之间，其位于蜗杆推拉片5的下方，并分别与电路板1和蜗杆推拉片5滑动连接，所述电机1001设置于蜗杆推拉片5上方；

所述上盖板12与导轨固定片8固定连接；

所述电路板1的另一面用于固定安装控制电路的电子元器件。

如图4所示，电路板1设置有第一凹型缺口101、第二凹型缺口102、第三凹型缺口103、第四凹型缺口104和第一长方形缺口105；所述第一长方形缺口105设置于电路板1的一端的中心位置，所述第三凹型缺口103和第四凹型缺口104分别设置于电路板1一端的两侧，所述第一凹型缺口101和第二凹型缺口102分别设置于电路板1另一端的两侧；

如图5所示，所述电机固定片2上设置有第一导轨孔201、第二导轨孔202、第一螺钉孔203、第二螺钉孔204、第一蜗杆孔205和凸字形缺口206；

所述电机固定片2的一侧设置有凸字形缺口206，其与凸字形缺口206相对的另一侧设置有第一螺钉孔203，所述第一螺钉孔203和凸字形缺口206之间依次设置有第一蜗杆孔205和第二螺钉孔204；所述第一导轨孔201和第二导轨孔202分别设置于电机固定片2的剩余两侧，并分别位于第一蜗杆孔205的两侧；

所述第一导轨6伸入第一导轨孔201中，并与第一导轨孔201固定连接；所述第二导轨7伸入第二导轨孔202中，并与第二导轨孔202固定连接；所述第一螺钉孔203和第二螺钉孔204通过螺钉与减速机构1002固定连接，所述蜗杆1003伸入第一蜗杆孔205中，所述第一蜗杆孔205的直径大于蜗杆1003的大径，所述凸字形缺口206两侧的电机固定片分别对应插入电路板1的第一凹型缺口101和第二凹型缺口102，并与电路板1固定连接。

减速机构1002设置有与电机固定片2的第一螺钉孔203和第二螺钉孔204相对应的两个螺钉孔，用于固定动力机构10的位置，电机固定片2带凸字形缺口206一端插入到电路板1的第一凹型缺口101和第二凹型缺口102中，固定电机固定片2的位置，电机固定片2上的第一导轨孔201和第二导轨孔202用于固定第一导轨6和第二导轨7的位置。

如图6～7所示，蜗杆推拉片5包括：第一长方体部件501、第二长方体部件502和三级阶梯部件503；

所述第二长方体部件502的一端固定安装于第一长方体部件501一端的一个侧面下方，并与第一长方体部件501固定连接；所述三级阶梯部件503固定安装于第一长方体部件501另一端的与第二长方体部件502所在侧面相对应的侧面的上方，其第一级阶梯的台阶垂面与第一长方体部件501的侧面固定连接；

所述第一长方体部件501的内部设置有用于固定螺帽11的螺帽卡槽5011和用于穿过蜗杆1003的第二蜗杆孔5012，所述螺帽卡槽5011的形状为长方体，其贯穿于第一长方体部件501的其余两个侧面；所述第二蜗杆孔5012贯穿第一长方体部件501的上底面和下底面，其直径大于蜗杆1003的大径；所述第二长方体部件502内部设置有用于穿过第一导轨6的第三导轨孔5021，所述第三导轨孔5021贯穿第二长方体部件502的两个侧面，并与第二蜗杆孔5012平行；所述三级阶梯部件503的第一级阶梯内部设置有用于穿过第二导轨7的第四导轨孔5031，所述三级阶梯部件503的第二级阶梯的踏面与电路板1接触，所述三级阶梯部件503的第三级阶梯穿过电路板1的第四凹型缺口104，并与第四凹型缺口104的电路板1边缘滑动连接。

将螺帽11插入螺帽卡槽5011中，蜗杆1003伸入第二蜗杆孔5012中，与螺帽11的内螺纹啮合后，再伸出第二蜗杆孔5012，螺帽11的六角对边长度大于第二蜗杆孔5012的内径，使螺帽11能够带动蜗杆推拉片5一起运动；

第四导轨孔5031和第三导轨孔5021的内径大于第一导轨6和第二导轨7的外径，使蜗杆推拉片5在第一导轨6和第二导轨7上滑动；

三级阶梯部件503的第二级阶梯的踏面与电路板1接触，第三级阶梯的垂面与电路板1的边缘接触；

蜗杆1003的自身旋转与电路板1不产生相对位移，并带动螺母11在蜗杆1003上移动，将蜗杆1003摆放至水平位置，在蜗杆1003的螺纹为左旋的情况下，在蜗杆1003顺时针旋转时，螺母11向右移动，在蜗杆1003逆时针旋转时，螺母11向左移动，在蜗杆1003的螺纹为右旋的情况下，螺母11移动方向相反。

如图8所示，道岔推拉杆9包括：第一拉杆导轨连接件901、推拉杆902和第二拉杆导轨连接件903；

所述推拉杆902由长方体的推拉杆体和纵切的带螺孔9021的圆柱体构成，所述纵切的带螺孔9021的圆柱体的纵切面与长方体的推拉杆体一端的底面固定连接；

所述第一拉杆导轨连接件901的形状为长方体，其一端的一个侧面与长方体的推拉杆体的另一端的一个侧面固定连接，其另一端的另外两个相对的侧面上设置有用于第二导轨7穿过的第五导轨孔9011；所述第二拉杆导轨连接件903由长方体导轨连接件9031和长方体滑动变阻器连接件9032构成，所述长方体导轨连接件9031一端的两个相对的侧面设置有用于第一导轨6穿过的第六导轨孔90311，其另一端的一个侧面与长方体的推拉杆体上固定第一拉杆导轨连接件901的相对的侧面固定连接，并位于所在侧面的中间位置；所述长方体滑动变阻器连接件9032的一端的底面与长方体导轨连接件9031另一端的底面固定连接，其另一端靠近推拉杆902的侧面上设置有固定滑动变阻器滑动端的凹糟90321，所述长方体滑动变阻器连接件9032伸入电路板1的第三凹型缺口103，并与第三凹型缺口103的电路板1边缘滑动连接。

第一弹簧3的一端与第二长方体部件502设有第三导轨孔5021的一面固定连接，第一弹簧3的另一端与长方体导轨连接件9031带第六导轨孔90311的一面固定连接；第二弹簧4的一端与三级阶梯部件503带第四导轨孔5031的一面固定连接，第二弹簧4的另一端与第一拉杆导轨连接件901带第五导轨孔9011的一面固定连接；

将蜗杆1003水平放置，蜗杆推拉片5向右移动，第一弹簧3压缩，第二弹簧4拉伸，带动道岔推拉杆9整体向右移动；蜗杆推拉片5向左移动，第一弹簧3拉伸，第二弹簧4压缩，带动道岔推拉杆9整体向左移动，蜗杆推拉片5和道岔推拉杆9通过弹簧实现柔性连接。

如图9所示，上盖板12一端设置有凸字形电机缺口1202，其另一端设置有长方形固定片缺口1201；

如图10所示，导轨固定片8包括：第一长方体固定片801、第二长方体固定片802和第三长方体固定片803，所述第一长方体固定片801、第二长方体固定片802和第三长方体固定片803一体成型；所述第一长方体固定片801伸入上盖板12的长方形固定片缺口1201中，并与上盖板12固定连接；所述第三长方体固定片803伸入电路板1的第一长方形缺口105中，并与电路板1固定连接；所述第二长方体固定片802上设置有第三蜗杆孔8022、第七导轨孔8021、第八导轨孔8023和蜗杆推拉片孔8024；所述第三蜗杆孔8022和蜗杆推拉片孔8024依次设置于第一长方体固定片801和第三长方体固定片803之间的第二长方体固定片802上，所述第七导轨孔8021设置于第三蜗杆孔8022的一侧，所述第八导轨孔8023设置于第三蜗杆孔8022的另一侧；所述第七导轨孔8021用于穿过第一导轨6，并与第一导轨6固定连接；所述第八导轨孔8023用于穿过第二导轨7，并与第二导轨7固定连接，所述第三蜗杆孔8022用于穿过蜗杆1003，所述蜗杆推拉片孔8024用于穿过推拉杆902。

控制电路包括：主控模块、滑动变阻器模块、开关模块、电机驱动模块和通讯接口模块；所述主控模块分别与滑动变阻器模块、开关模块、电机驱动模块和通讯接口模块连接。

如图11所示，主控模块包括：接口J1和主控芯片U1；所述接口J1包括：VPP引脚、VCC引脚、GND引脚、PGD引脚和PGC引脚；所述主控芯片U1的RA3引脚与接口J1的VPP引脚连接，所述主控芯片U1的VDD引脚与接口J1的VCC引脚连接，所述主控芯片U1的VSS引脚与接口J1的GND引脚连接，所述主控芯片U1的RA0引脚与接口J1的PGD引脚连接，所述主控芯片U1的RA1引脚与接口J1的PGC引脚连接；

如图12所示，所述滑动变阻器模块包括：接地电容C2、电阻R2和滑动变阻器W1；所述滑动变阻器W1的一个固定端与接口J1的GND引脚连接，所述滑动变阻器W1的另一个固定端与接口J1的VCC引脚连接，所述滑动变阻器W1的动端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端分别与接地电容C2和主控芯片U1的RA2引脚连接，所述接地电容C2的接地端与接口J1的GND引脚连接；

如图13所示，所述开关模块包括：电阻R1、电阻R3、限位开关KB1和限位开关KB2；所述限位开关KB1的一端与接口J1的GND引脚连接，其另一端分别与电阻R1的一端和主控芯片U1的SDI/RC1引脚连接；所述限位开关KB2的一端与接口J1的GND引脚连接，其另一端分别与电阻R3的一端和主控芯片U1的RC2引脚连接；所述电阻R1的另一端与接口J1的VCC引脚连接，所述电阻R3的另一端与接口J1的VCC引脚连接。

通过滑动变阻器W1的滑动端伸入道岔推拉杆9的凹糟90321内部，滑动变阻器W1的不动端2输出电压随着道岔推拉杆9移动而变化，用于检测道岔推拉杆9的位置；根据道岔推拉杆9的位置判断电机1001是否出现了堵转，若是，则控制电机1001停止转动，保护转辙机装置和电路。

限位开关KB1和限位开关KB2分别设置在电路板1的第三凹型缺口103的两端，并且限位开关KB1和限位开关KB2的拨动端均伸出电路板1外，使得蜗杆推拉片5的三级阶梯部件503上的第三级阶梯在第四凹型缺口104内滑动并可来回拨动限位开关KB1和限位开关KB2的拨动端，检测限位开关KB1和限位开关KB2输出的电压判断蜗杆推拉片5的位置。

如图14所示，电机驱动模块包括：电机驱动芯片U2、接口J2、电阻R4、接地电容C3、接地电容C1和接地电阻R5；所述电机驱动芯片U2的VCC1引脚分别与电机驱动芯片U2的VCC2引脚、接地电容C1和接口J1的VCC引脚连接；所述电机驱动芯片U2的IN-B引脚与主控芯片U1的SCK/RC0引脚连接；所述电机驱动芯片U2的IN-A引脚与主控芯片U1的RC3引脚连接；所述电机驱动芯片U2的GND1引脚分别与电机驱动芯片U2的GND2引脚、接地电阻R5、接地电容C3和电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与主控芯片U1的RA4/SDO引脚连接，所述电机驱动芯片U2的OUT-A引脚与接口J2的第2引脚连接，所述电机驱动芯片U2的OUT-B引脚与接口J2的第1引脚连接；所述接地电容C1的接地端、接地电容C3的接地端和接地电阻R5的接地端均与接口J1的GND引脚连接。

将电机1001的接线端接入接口J2。

如图15所示，通讯接口模块包括：通讯芯片U3、接地电容C4、电阻R6、接地电阻R7和485接口P1；所述通讯芯片U3的RO引脚与主控芯片U1的RC5/RX引脚连接，所述通讯芯片U3的R引脚分别与通讯芯片U3的T引脚和主控芯片U3的RA5引脚连接，所述通讯芯片U3的DI引脚与主控芯片U1的RC4/TX引脚连接；所述通讯芯片U3的VCC引脚分别与电阻R6的一端、接口J1的VCC引脚和接地电容C4连接；所述通讯芯片U3的A引脚分别与电阻R6的另一端和485接口P1的第2引脚连接，所述通讯芯片U3的B引脚分别与接地电阻R7和485接口P1的第3引脚连接，所述485接口P1的第1引脚与接口J1的VCC引脚连接；所述通讯芯片U3的GND引脚、接地电阻R7的接地端、接地电容C4的接地端和485接口P1的第4引脚均与接口J1的GND引脚连接。

通讯接口模块与电脑连接，通过电脑发送电机转动指令，当主控模块接收到电机转动指令时，读取限位开关KB1和限位开关KB2的值判断道岔17处于定位或者是反位，如果接收的电机1001转动指令与道岔17所处位置不同，则控制电机1001转动，电机1001在转动过程中，通过蜗杆推拉片5、第一弹簧3、第二弹簧4和道岔推拉杆9构成的柔性连接机构变换道岔17，当转换到位后，限位开关KB1和限位开关KB2的值会变化，从而实现轨道的定位与反位的位置变换。

图16为本转辙机装置与导轨的安装示意图，岔推拉杆9向右运动时，通过连接件14使道岔17转换至反位；岔推拉杆9向左运动时，通过连接件14使道岔17转换至定位。

本发明的有益效果为：一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置通过柔性连接机构变换道岔17，当本装置处于定位或反位时，都能使岔尖16和直轨15间保持一定的密贴力，同时又不会产生过大的力量损坏道岔17。

Claims (9)

1.一种柔性控制的铁路沙盘转辙机装置，其特征在于，包括：电路板(1)、电机固定片(2)、第一弹簧(3)、第二弹簧(4)、蜗杆推拉片(5)、第一导轨(6)、第二导轨(7)、导轨固定片(8)、道岔推拉杆(9)、动力机构(10)、螺帽(11)和上盖板(12)；

所述动力机构(10)包括：电机(1001)、减速机构(1002)和蜗杆(1003)，所述电机(1001)的转动轴伸入减速机构(1002)内，并与减速机构(1002)固定连接，所述减速机构(1002)与蜗杆(1003)固定连接；

所述电路板(1)的一面固定安装有电机固定片(2)和导轨固定片(8)；

所述第一导轨(6)依次穿过电机固定片(2)、蜗杆推拉片(5)、第一弹簧(3)、道岔推拉杆(9)和导轨固定片(8)，并分别与电机固定片(2)和导轨固定片(8)固定连接；

所述第二导轨(7)依次穿过电机固定片(2)、道岔推拉杆(9)、第二弹簧(4)、蜗杆推拉片(5)和导轨固定片(8)，并分别与电机固定片(2)和导轨固定片(8)固定连接；

所述第一弹簧(3)和第二弹簧(4)分别设置于电机(1001)的两侧；

所述第一弹簧(3)的一端与蜗杆推拉片(5)固定连接，其另一端与道岔推拉杆(9)固定连接；

所述第二弹簧(4)的一端与道岔推拉杆(9)固定连接，其另一端与蜗杆推拉片(5)固定连接；

所述蜗杆(1003)依次穿过电机固定片(2)、蜗杆推拉片(5)和导轨固定片(8)，并分别与电机固定片(2)、蜗杆推拉片(5)、螺帽(11)和导轨固定片(8)转动连接；

所述螺帽(11)固定安装于蜗杆推拉片(5)内部；

所述减速机构(1002)与电机固定片(2)固定连接；

所述道岔推拉杆(9)设置于电路板(1)的一面和蜗杆推拉片(5)之间，其位于蜗杆推拉片(5)的下方，并分别与电路板(1)和蜗杆推拉片(5)滑动连接，所述电机(1001)设置于蜗杆推拉片(5)上方；

所述上盖板(12)与导轨固定片(8)固定连接；

所述电路板(1)的另一面用于固定安装控制电路的电子元器件。

2.根据权利要求1所述的柔性控制的铁路沙盘转辙机装置，其特征在于，所述电路板(1)设置有第一凹型缺口(101)、第二凹型缺口(102)、第三凹型缺口(103)、第四凹型缺口(104)和第一长方形缺口(105)；所述第一长方形缺口(105)设置于电路板(1)的一端的中心位置，所述第三凹型缺口(103)和第四凹型缺口(104)分别设置于电路板(1)一端的两侧，所述第一凹型缺口(101)和第二凹型缺口(102)分别设置于电路板(1)另一端的两侧；

所述电机固定片(2)上设置有第一导轨孔(201)、第二导轨孔(202)、第一螺钉孔(203)、第二螺钉孔(204)、第一蜗杆孔(205)和凸字形缺口(206)；

所述电机固定片(2)的一侧设置有凸字形缺口(206)，其与凸字形缺口(206)相对的另一侧设置有第一螺钉孔(203)，所述第一螺钉孔(203)和凸字形缺口(206)之间依次设置有第一蜗杆孔(205)和第二螺钉孔(204)；所述第一导轨孔(201)和第二导轨孔(202)分别设置于电机固定片(2)的剩余两侧，并分别位于第一蜗杆孔(205)的两侧；

所述第一导轨(6)伸入第一导轨孔(201)中，并与第一导轨孔(201)固定连接；所述第二导轨(7)伸入第二导轨孔(202)中，并与第二导轨孔(202)固定连接；所述第一螺钉孔(203)和第二螺钉孔(204)通过螺钉与减速机构(1002)固定连接，所述蜗杆(1003)伸入第一蜗杆孔(205)中，所述第一蜗杆孔(205)的直径大于蜗杆(1003)的大径，所述凸字形缺口(206)两侧的电机固定片分别对应插入电路板(1)的第一凹型缺口(101)和第二凹型缺口(102)，并与电路板(1)固定连接。

3.根据权利要求2所述的柔性控制的铁路沙盘转辙机装置，其特征在于，所述蜗杆推拉片(5)包括：第一长方体部件(501)、第二长方体部件(502)和三级阶梯部件(503)；

所述第二长方体部件(502)的一端固定安装于第一长方体部件(501)一端的一个侧面；所述三级阶梯部件(503)固定安装于第一长方体部件(501)另一端的与第二长方体部件(502)所在侧面相对应的侧面上，其第一级阶梯的台阶垂面与第一长方体部件(501)的侧面固定连接；

所述第一长方体部件(501)的内部设置有用于固定螺帽(11)的螺帽卡槽(5011)和用于穿过蜗杆(1003)的第二蜗杆孔(5012)，所述螺帽卡槽(5011)的形状为长方体，其贯穿于第一长方体部件(501)的其余两个侧面；所述第二蜗杆孔(5012)贯穿第一长方体部件(501)的上底面和下底面，其直径大于蜗杆(1003)的大径；所述第二长方体部件(502)内部设置有用于穿过第一导轨(6)的第三导轨孔(5021)，所述第三导轨孔(5021)贯穿第二长方体部件(502)的两个侧面，并与第二蜗杆孔(5012)平行；所述三级阶梯部件(503)的第一级阶梯内部设置有用于穿过第二导轨(7)的第四导轨孔(5031)，所述三级阶梯部件(503)的第二级阶梯的踏面与电路板(1)接触，所述三级阶梯部件(503)的第三级阶梯穿过电路板(1)的第四凹型缺口(104)，并与第四凹型缺口(104)的电路板(1)边缘滑动连接。

4.根据权利要求2所述的柔性控制的铁路沙盘转辙机装置，其特征在于，所述道岔推拉杆(9)包括：第一拉杆导轨连接件(901)、推拉杆(902)和第二拉杆导轨连接件(903)；

所述推拉杆(902)由长方体的推拉杆体和纵切的带螺孔(9021)的圆柱体构成，所述纵切的带螺孔(9021)的圆柱体的纵切面与长方体的推拉杆体一端的底面固定连接；

所述第一拉杆导轨连接件(901)的形状为长方体，其一端的一个侧面与长方体的推拉杆体的另一端的一个侧面固定连接，其另一端的另外两个相对的侧面上设置有用于第二导轨(7)穿过的第五导轨孔(9011)；所述第二拉杆导轨连接件(903)由长方体导轨连接件(9031)和长方体滑动变阻器连接件(9032)构成，所述长方体导轨连接件(9031)一端的两个相对的侧面设置有用于第一导轨(6)穿过的第六导轨孔(90311)，其另一端的一个侧面与长方体的推拉杆体上固定第一拉杆导轨连接件(901)的相对的侧面固定连接，并位于所在侧面的中间位置；所述长方体滑动变阻器连接件(9032)的一端的底面与长方体导轨连接件(9031)另一端的底面固定连接，其另一端靠近推拉杆(902)的侧面上设置有固定滑动变阻器滑动端的凹糟(90321)，所述长方体滑动变阻器连接件(9032)伸入电路板(1)的第三凹型缺口(103)，并与第三凹型缺口(103)的电路板(1)边缘滑动连接。

5.根据权利要求2所述的柔性控制的铁路沙盘转辙机装置，其特征在于，所述上盖板(12)一端设置有凸字形电机缺口(1202)，其另一端设置有长方形固定片缺口(1201)；

所述导轨固定片(8)包括：第一长方体固定片(801)、第二长方体固定片(802)和第三长方体固定片(803)，所述第一长方体固定片(801)、第二长方体固定片(802)和第三长方体固定片(803)一体成型；所述第一长方体固定片(801)伸入上盖板(12)的长方形固定片缺口(1201)中，并与上盖板(12)固定连接；所述第三长方体固定片(803)伸入电路板(1)的第一长方形缺口(105)中，并与电路板(1)固定连接；所述第二长方体固定片(802)上设置有第三蜗杆孔(8022)、第七导轨孔(8021)、第八导轨孔(8023)和蜗杆推拉片孔(8024)；所述第三蜗杆孔(8022)和蜗杆推拉片孔(8024)依次设置于第一长方体固定片(801)和第三长方体固定片(803)之间的第二长方体固定片(802)上，所述第七导轨孔(8021)设置于第三蜗杆孔(8022)的一侧，所述第八导轨孔(8023)设置于第三蜗杆孔(8022)的另一侧；所述第七导轨孔(8021)用于穿过第一导轨(6)，并与第一导轨(6)固定连接；所述第八导轨孔(8023)用于穿过第二导轨(7)，并与第二导轨(7)固定连接，所述第三蜗杆孔(8022)用于穿过蜗杆(1003)，所述蜗杆推拉片孔(8024)用于穿过推拉杆(902)。

6.根据权利要求1所述的柔性控制的铁路沙盘转辙机装置，其特征在于，所述控制电路包括：主控模块、滑动变阻器模块、开关模块、电机驱动模块和通讯接口模块；所述主控模块分别与滑动变阻器模块、开关模块、电机驱动模块和通讯接口模块连接。

7.根据权利要求6所述的柔性控制的铁路沙盘转辙机装置，其特征在于，所述主控模块包括：接口J1和主控芯片U1；所述接口J1包括：VPP引脚、VCC引脚、GND引脚、PGD引脚和PGC引脚；所述主控芯片U1的RA3引脚与接口J1的VPP引脚连接，所述主控芯片U1的VDD引脚与接口J1的VCC引脚连接，所述主控芯片U1的VSS引脚与接口J1的GND引脚连接，所述主控芯片U1的RA0引脚与接口J1的PGD引脚连接，所述主控芯片U1的RA1引脚与接口J1的PGC引脚连接；

所述滑动变阻器模块包括：接地电容C2、电阻R2和滑动变阻器W1；所述滑动变阻器W1的一个固定端与接口J1的GND引脚连接，所述滑动变阻器W1的另一个固定端与接口J1的VCC引脚连接，所述滑动变阻器W1的动端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端分别与接地电容C2和主控芯片U1的RA2引脚连接，所述接地电容C2的接地端与接口J1的GND引脚连接；

所述开关模块包括：电阻R1、电阻R3、限位开关KB1和限位开关KB2；所述限位开关KB1的一端与接口J1的GND引脚连接，其另一端分别与电阻R1的一端和主控芯片U1的SDI/RC1引脚连接；所述限位开关KB2的一端与接口J1的GND引脚连接，其另一端分别与电阻R3的一端和主控芯片U1的RC2引脚连接；所述电阻R1的另一端与接口J1的VCC引脚连接，所述电阻R3的另一端与接口J1的VCC引脚连接。

8.根据权利要求7所述的柔性控制的铁路沙盘转辙机装置，其特征在于，所述电机驱动模块包括：电机驱动芯片U2、接口J2、电阻R4、接地电容C3、接地电容C1和接地电阻R5；所述电机驱动芯片U2的VCC1引脚分别与电机驱动芯片U2的VCC2引脚、接地电容C1和接口J1的VCC引脚连接；所述电机驱动芯片U2的IN-B引脚与主控芯片U1的SCK/RC0引脚连接；所述电机驱动芯片U2的IN-A引脚与主控芯片U1的RC3引脚连接；所述电机驱动芯片U2的GND1引脚分别与电机驱动芯片U2的GND2引脚、接地电阻R5、接地电容C3和电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与主控芯片U1的RA4/SDO引脚连接，所述电机驱动芯片U2的OUT-A引脚与接口J2的第2引脚连接，所述电机驱动芯片U2的OUT-B引脚与接口J2的第1引脚连接；所述接地电容C1的接地端、接地电容C3的接地端和接地电阻R5的接地端均与接口J1的GND引脚连接。

9.根据权利要求7所述的柔性控制的铁路沙盘转辙机装置，其特征在于，所述通讯接口模块包括：通讯芯片U3、接地电容C4、电阻R6、接地电阻R7和485接口P1；所述通讯芯片U3的RO引脚与主控芯片U1的RC5/RX引脚连接，所述通讯芯片U3的R引脚分别与通讯芯片U3的T引脚和主控芯片U3的RA5引脚连接，所述通讯芯片U3的DI引脚与主控芯片U1的RC4/TX引脚连接；所述通讯芯片U3的VCC引脚分别与电阻R6的一端、接口J1的VCC引脚和接地电容C4连接；所述通讯芯片U3的A引脚分别与电阻R6的另一端和485接口P1的第2引脚连接，所述通讯芯片U3的B引脚分别与接地电阻R7和485接口P1的第3引脚连接，所述485接口P1的第1引脚与接口J1的VCC引脚连接；所述通讯芯片U3的GND引脚、接地电阻R7的接地端、接地电容C4的接地端和485接口P1的第4引脚均与接口J1的GND引脚连接。

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