CN113759772A - 一种三相五线制交流转辙机的自动模拟装置和操作方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种三相五线制交流转辙机的自动模拟装置和操作方法。所述装置包括：接线柱X1、X2、X3、X4、X5，开关单元K1，包括磁保持继电器K1‑1、K1‑2、K1‑3；开关单元K2，包括磁保持继电器K2‑1；开关单元K3，包括磁保持继电器K3‑1；开关单元K4，包括磁保持继电器K4‑1、K4‑2、K4‑3；3个负载单元R1、R2、R3；以及，2个导通单元D1、D2。该装置还包括2个相序继电器J1、J2，其中每个相序继电器具有三相输入引脚A、B、C，以及一个常开节点；2个时间继电器J3、J4，其中每个时间继电器具有瞬时触点和延时触点。

Description

一种三相五线制交流转辙机的自动模拟装置和操作方法

技术领域

本申请实施例涉及电子电路领域，尤指一种三相五线制交流转辙机的自动模拟装置和操作方法。

背景技术

随着高速铁路技术的发展，以及联锁设备的设计开发和工程应用，联锁设备产品的硬件测试、软件测试、产品集成测试、工程应用测试等，都需要对五线制转辙机进行相关的功能和性能测试，以验证道岔控制电路和联锁设备运行的正确性，并检查道岔操作和表示电路的连接是否正确，动作是否符合操作预期，功能是否正常。在测试过程中需要用到三相五线制交流转辙机。

因三相五线制交流转辙机功率大、性能稳定，一直在高速铁路上广泛应用，但是因真实三相五线制交流转辙机也存在一些不足：

1、单个设备占地面积较大，需要面积较大的实验室进行摆放；

2、单个设备重量较重，移动不方便；

3、单个转辙机的成本较高，投入较大；

4、多机牵引，需要5个、9个甚至更多的转辙机，需要较大的试验场地用于摆放转辙机设备；

因受三相五线制交流转辙机这种限制，往往无法在产品设计开发阶段、产品集成测试阶段、工程应用测试阶段对三相五线制交流转辙机控制电路进行全面充分的测试。

发明内容

为了解决上述任一技术问题，本申请实施例提供了一种三相五线制交流转辙机的自动模拟装置和操作方法。

为了达到本申请实施例目的，本申请实施例提供了一种三相五线制交流转辙机的自动模拟装置，包括：

接线柱X1、X2、X3、X4、X5，

开关单元K1，包括磁保持继电器K1-1、K1-2、K1-3；

开关单元K2，包括磁保持继电器K2-1；

开关单元K3，包括磁保持继电器K3-1；

开关单元K4，包括磁保持继电器K4-1、K4-2、K4-3；

3个负载单元R1、R2、R3；以及，

2个导通单元D1、D2；其中：

接线柱X1连接有负载单元R1；

接线柱X2连接磁保持继电器K3-1、磁保持继电器K1-3和导通单元D2，其中导通单元D2与负载单元R2的一端相连，其中负载单元R2的另一端与负载单元R1相连；

接线柱X3连接磁保持继电器K2-1、磁保持继电器K4-3和导通单元D1，其中导通单元D1与负载单元R2的一端相连；

接线柱X2通过磁保持继电器K4-1和磁保持继电器K1-1与接线柱X3相连，其中负载单元R2的一端连接在磁保持继电器K4-1和磁保持继电器K1-1之间；

接线柱X4通过磁保持继电器K1-2和磁保持继电器K4-2与接线柱X5相连，其中，负载单元R3一端连接在磁保持继电器K1-2和磁保持继电器K4-2之间，另一端连接在负载单元R1和负载单元R2之间；

其中，导通单元D1和导通单元D2的导通方向相反。

一种上文所述装置的操作方法，包括：

为所述装置上电；

根据所述操作指令，控制开关单元K1、K2、K3、K4的导通状态；其中，开关单元K1和开关单元K2的导通状态相反，开关单元K4和开关单元K3的导通状态相反，其中所述操作指令用于控制所述装置模拟转辙机的预设动作。

上述技术方案中的任意一个技术方案具有如下优点或有益效果：

通过控制四个开关单元的导通状态，使得操作和表示的过程中的动作与真实转辙机的触点动作保持一致，达到模拟三相五线制交流转辙机的操作和表示的目的。

本申请实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请实施例技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例的实施例一起用于解释本申请实施例的技术方案，并不构成对本申请实施例技术方案的限制。

图1为本申请实施例一提供的三相五线制交流转辙机的自动模拟装置的示意图；

图2为本申请实施例二提供的三相五线制交流转辙机的自动模拟装置的示意图；

图3为本申请实施例三提供的三相五线制交流转辙机的自动模拟装置的示意图；

图4为图3所示的装置的另一示意图；

图5为本申请实施例四提供的三相五线制交流转辙机的自动模拟装置的示意图；

图6为本申请实施例四提供的三相五线制交流转辙机的自动模拟装置的示意图；

图7为本申请实施例提供的电源转换模块的示意图；

图8为本申请实施例提供的装置的操作方法的流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请实施例的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例一

图1为本申请实施例一提供的三相五线制交流转辙机的自动模拟装置的示意图。如图1所示，包括：

接线柱X1、X2、X3、X4、X5，

开关单元K1，包括磁保持继电器K1-1、K1-2、K1-3；

开关单元K2，包括磁保持继电器K2-1；

开关单元K3，包括磁保持继电器K3-1；

开关单元K4，包括磁保持继电器K4-1、K4-2、K4-3；

3个负载单元R1、R2、R3；以及，

2个导通单元D1、D2；其中：

接线柱X1连接有负载单元R1；

接线柱X2连接磁保持继电器K3-1、磁保持继电器K1-3和导通单元D2，其中导通单元D2与负载单元R2的一端相连，其中负载单元R2的另一端与负载单元R1相连；

接线柱X3连接磁保持继电器K2-1、磁保持继电器K4-3和导通单元D1，其中导通单元D1与负载单元R2的一端相连；

接线柱X2通过磁保持继电器K4-1和磁保持继电器K1-1与接线柱X3相连，其中负载单元R2的一端连接在磁保持继电器K4-1和磁保持继电器K1-1之间；

接线柱X4通过磁保持继电器K1-2和磁保持继电器K4-2与接线柱X5相连，其中，负载单元R3一端连接在磁保持继电器K1-2和磁保持继电器K4-2之间，另一端连接在负载单元R1和负载单元R2之间；

其中，导通单元D1和导通单元D2的导通方向相反。

上述三相五线制交流转辙机的模拟装置所连接的电源为三相交流电。

下面对各个部分的功能进行说明：

1)4组开关单元

使用四组开关单元，分别模拟转辙机节点组的第1排、第2排、第3排和第4排静触点。其中：

开关单元K1、K4均使用3个磁保持继电器，开关单元K2、K3各使用1个磁保持继电器。其中：

每个磁保持继电器为双线圈激励的磁保持继电器，其中一个线圈驱动磁保持继电器的常开节点闭合，常闭节点打开；另一组线圈驱动磁保持继电器的节点复位，即常开节点断开，常闭节点闭合。

本模拟装置使用6个常开节点磁保持继电器作为开关单元K1、K4，使用2个常闭节点磁保持继电器作为开关单元K2、K3，模拟转辙机节点组的闭合和打开。

本模拟装置中选用的磁保持继电器节点带有手动开关，可通过手动方式设置节点的闭合、断开状态。

2)3个负载单元R1、R2、R3

利用大功率电阻负载模拟三相五线制交流转辙机的电机线圈；

根据三相五线制交流转辙机工作时的电流，选取合适的电阻负载，以及对应的功率，满足测试需求即可。

3)2个导通单元D1、D2

上述2个导通单元用于模拟转辙机的表示电路，且导通方向相反，一个用于模拟转辙机的定表表示回路，另一个用于模拟转辙机的反表表示回路。

实施例二

图2为本申请实施例二提供的三相五线制交流转辙机的自动模拟装置的示意图。如图2所示，在图1所示的结构基础上，所述装置还包括：

电流控制单元R4，用于控制经过导通单元D1、D2的电流的大小在预设的阈值范围内；

其中，接线柱X1连接有负载单元R1、负载单元R2和所述电流控制单元R4；

接线柱X2上的导通单元D2与电流控制单元R4相连；

接线柱X3上的导通单元D1与电流控制单元R4相连。

通过设置电流控制单元可以控制电路中的电流大小在合适的范围内，保证导通单元的安全性。

实施例三

图3为本申请实施例三提供的三相五线制交流转辙机的自动模拟装置的示意图。如图3所示，在图2所示的结构基础上，所述装置还包括：

定向表示指示灯，一端与负载单元R2和电流控制单元R4之间相连，另一端与连接在磁保持继电器K3-1和磁保持继电器K1-3之间，在该装置模拟转辙机的定向表示回路处于导通状态时，处于亮的状态；

反向表示指示灯，一端与负载单元R2和电流控制单元R4之间相连，另一端与连接在磁保持继电器K2-1和磁保持继电器K4-3之间，在该装置模拟转辙机的反向表示回路处于导通状态时，处于亮的状态。

通过指示灯是否处于亮的状态，有效判断模拟转辙机的表示状态，提高操作的便利性。

图4为图3所示的装置的另一示意图。如图4所示，所述装置中选择三个电阻为250Ω且功率为300W的电阻作为负载单元，通过电流大小约为0.76A，单个电阻的功率约为144.4W，模拟电机的三个线圈。电流的设置需根据联锁产品的要求进行设置，电流不易过大，合适即可。因转辙机三相交流电为380VAC电压，在实验室为了安全期间，可以增大电阻阻值，减小交流电流，保证设备和人员安全。使用两个二极管作为导通单元，其中两个二级管的导通电流大小最大为3A，满足表示电路要求。采用电阻大小为300Ω，功率为300W的电阻作为电流控制单元，以满足二级管的导通电流的要求。

实施例四

图5为本申请实施例四提供的三相五线制交流转辙机的自动模拟装置的示意图。如图5所示，在图3所示的结构基础上，所述装置还包括：

2个相序继电器J1、J2，其中每个相序继电器具有三相输入引脚A、B、C，以及一个常开节点；

2个时间继电器J3、J4，其中每个时间继电器具有瞬时触点和延时触点；其中：

相序继电器J1的三相输入引脚A、B、C分别连接接线柱X1、X2、X5，常开节点的一端与时间继电器J3相连，其中时间继电器J3瞬时触点输出电压为电压V1，延时触点输出电压为电压V4；

相序继电器J2的三相输入引脚A、B、C分别连接接线柱X1、X4、X3，常开节点的一端与时间继电器J4相连，其中时间继电器J4瞬时触点输出电压为电压V3，延时触点输出电压为电压V2；

开关单元K1的驱动1与输出电压V1的瞬时触点相连，驱动2与输出电压V2的延时触点相连；

开关单元K2的驱动1与输出电压V2的延时触点相连，驱动2与输出电压V1的瞬时触点相连；

开关单元K3的驱动1与输出电压V4的延时触点相连，驱动2与输出电压V3的瞬时触点相连；

开关单元K4的驱动1与输出电压V3的瞬时触点相连，驱动2与输出电压V4的延时触点相连。

下面对上述装置进行说明：

1)2个相序继电器

三相五线制交流转辙机是通过改变三相电压的相位来控制电机的正转和反转。在转辙机定向操作时，三相电A、B、C三相分别对应X1、X2、X5；转辙机反向操作时，三相电A、B、C三相分别对应X1、X4、X3。

基于上述原理，在本装置中，分别设置定向操作相序继电器和反向操作相序继电器，检查控制电路的电源输出。

如果装置模拟的操作为定向操作，则X1、X2、X5上分别有对应相序的电压，则相序继电器J1检测到相序正确后，其常开节点闭合。如果装置模拟的操作为反向操作，则X1、X4、X3上分别有对应相序的电压，则相序继电器J2检测到相序正确后，其常开节电闭合。

通过使用常开节点控制时间继电器线圈电压，使时间继电器工作。

2)2个时间继电器

选择有瞬时触点和延时触点的时间继电器。

根据三相五线制交流转辙机的动作原理，用时间继电器的瞬时触点，作为转辙机的第一组“动触点”，控制后置的磁保持继电器，断开表示电路，闭合执行电路；时间继电器转换时间结束后，延时触点作为第二组磁保持继电器的“动触点”，断开执行电路，闭合表示电路，形成表示回路。

通过设置时间继电器的延时时间，控制模拟转辙机的转换动作时间，该时间可以根据需求进行灵活设置。

本装置中设置两个时间继电器，一个为与相序继电器J1相连的时间继电器J3，用于控制4个开关单元完成定向操作的模拟，另一个与相序继电器J2相连的时间继电器J4，用于控制4个开关单元完成反向操作的模拟。

实施例五

图6为本申请实施例五提供的三相五线制交流转辙机的自动模拟装置的示意图。如图6所示，在图5所示的结构基础上，所述装置还包括：

定向操作指示灯，一端连接在相序继电器J1和时间继电器J3之间，另一端接地，在模拟定向操作时，处于亮的状态；

反向操作指示灯，一端连接在相序继电器J2和时间继电器J4之间，另一端接地，在模拟反向操作时，处于亮的状态。

通过指示灯是否处于亮的状态，有效判断模拟转辙机的操作状态，提高操作的便利性。

在上述实施例一至五中，所述装置还包括：

电源转换模块，用于将交流电转换为直流电，其中：

所述直流电的正极连接相序继电器J1、J2的第6引脚，开关单元K1、K2、K3、K4中每个磁保持继电器的第5引脚；

所述直流电的负极连接时间继电器J3、J4的第2、3、6引脚。

图7为本申请实施例提供的电源转换模块的示意图。如图7所示，电源转换模块输入端连接单相交流电的火线和零线，输出端输出24V的直流电。

通过电源转换模块转换得到的直流电为时间继电器以及磁保持继电器提供电源，确保上述继电器正常工作。电源可以根据选择的时间继电器以及磁保持继电器的工作电压进行设置，本装置中只使用24VDC电源为时间继电器和磁保持继电器提供工作电压，无需其他电源。

图8为本申请实施例提供的装置的操作方法的流程图。如图8所示，所述方法应用于上文任一所述的装置，所述方法包括：

步骤801、为所述装置上电；

步骤802、根据所述操作指令，控制开关单元K1、K2、K3、K4的导通状态；其中，开关单元K1和开关单元K2的导通状态相反，开关单元K4和开关单元K3的导通状态相反，其中所述操作指令用于控制所述装置模拟转辙机的预设动作。

在上述步骤802中，还可以通过相序继电器和时间继电器实现对4个开关单元的导通状态的控制，实现自动模拟的目的。

本申请实施例提供的方法，为所述装置上电，并根据所述操作指令，控制开关单元K1、K2、K3、K4导通状态，实现模拟转辙机动作的目的。

在一个示例性实施例中，所述开关单元K1、K2、K3、K4的导通状态是通过如下方式控制的，包括：

相序继电器J1、J2根据三相输入引脚A、B、C所连接的接线柱的三相电的相序，控制时间继电器J3、J4的瞬时触点和延时触点动作，分别输出开关单元K1、K2、K3、K4导通或断开所需的供电电压。

通过将相序继电器和时序继电器的结合使用，可以达到控制开关单元K1、K2、K3、K4的导通状态的目的，实现自动模拟，无需手动控制开关单元K1、K2、K3、K4的导通状态。

在一个示例性实施例中，根据所述操作指令，控制开关单元K1、K4和开关单元K2、K3的导通状态，包括：

确定所述装置的当前状态为定表位置或反表位置；其中，如果开关单元K1闭合、开关单元K2断开，以及开关单元K3闭合、开关单元K4断开，则所述装置的当前状态为定表位置；如果开关单元K1断开、开关单元K2闭合，以及开关单元K3断开、开关单元K4闭合，则所述装置的当前状态为反表位置；

在模拟转辙机从定表位置开始进行反向操作时，相序继电器J2输出，驱动时间继电器J4输出；相序继电器J1因相序不正确，不驱动时间继电器J3动作，J3的瞬动触点和延时触点不输出，此时开关单元K1维持闭合状态、开关单元K2维持断开状态；因时间继电器J4瞬时触点闭合，输出电压V3，控制开关单元K3断开以及开关单元K4闭合，直到时间继电器J4设置的时间结束，时间继电器J4输出电压V2，控制开关单元K1断开、开关单元K2闭合，反向操作执行电路被断开，相序继电器J2停止输出，时间继电器J4停止输出，反向操作结束。因磁保持继电器的磁保持特性，开关单元K1维持断开状态、开关单元K2维持闭合状态，开关单元K3维持断开状态以及开关单元K4维持闭合状态，为定向操作做好准备；

在模拟转辙机从反表位置开始进行定向操作时，相序继电器J1输出，驱动时间继电器J3输出；相序继电器J2因相序不正确，不驱动时间继电器J4动作，J4的瞬动触点和延时触点不输出。因时间继电器J3的瞬时触点闭合，输出电压V1，控制开关单元K1闭合、开关单元K2断开；因时间继电器J4不输出，开关单元K3维持断开状态以及开关单元K4维持闭合状态，直到时间继电器J3设置的时间结束，时间继电器J3输出电压V4，控制开关单元K3闭合以及开关单元K4断开，定向操作执行电路被断开，相序继电器J1停止输出，时间继电器J3停止输出，定向操作结束。因磁保持继电器的磁保持特性，开关单元K1维持闭合状态、开关单元K2维持断开状态，并控制开关单元K3维持闭合状态以及开关单元K4维持断开状态，为反向操作做好准备。

三相五线制交流转辙机模拟装置动作过程：

1)磁保持继电器初始状态调整为定表位状态，包括：开关单元K1闭合，开关单元K2断开；开关单元K3节点闭合，开关单元K4断开，可以通过磁保持继电器节点的手动开关进行调节。

2)当联锁设备控制转辙机模拟装置从定表位开始进行反向操作，接线柱X1、X4、X3经过道岔控制电路中的1DQJ、2DQJ继电器控制，有三相A、B、C电源电压输出，此时因开关单元K1节点闭合，反向操作执行电路导通。用于触发反向操作的相序继电器J2检测相序正确后，常开节点5-6闭合；用于控制反向操作的时间继电器J4的线圈得电，其瞬时触点1-3闭合，输出电压V3，该电压V3控制开关单元K3、K4动作，使开关单元K3断开，开关单元K4闭合。时间继电器J4的延迟触点6-8，等到延迟时间结束后闭合，输出电压V2，该电压控制开关单元K1、K2动作，使开关单元K1断开，开关单元K2闭合，完成转辙机反向操作。反向操作过程中模拟装置中设置的反向操作指示灯被点亮。

3)在反向操作执行完成后，进入反表状态，因时间继电器J4设置的转换时间结束后延时触点动作，磁保持继电器的驱动线圈得到一定时间宽度的电压，使磁保持继电器完成转极，此时开关单元K1断开，开关单元K2闭合。因开关单元K1的3个磁保持继电器节点断开，反向操作执行电路断开，但是1DQJ继电器为缓放型继电器，会维持300ms左右的时间，在此段时间内，电路中仍然是有380VAC电压，反向操作相序继电器能够正常工作。等到1DQJ继电器缓放时间结束，彻底断开反向操作执行电路，相序继电器J2没有电压，其常开节点断开，时间继电器J4没有驱动电压，瞬时触点和延迟触点恢复原位，对外输出电压被断开，磁保持继电器线圈无电，但是磁保持继电器已经完成转极，因磁保持自身特性，继续维持开关单元K1节点断开，开关单元K2节点闭合，开关单元K3节点断开，开关单元K4节点闭合，形成反表回路，对应的反表指示灯点亮。

4)由反表位开始进行定向操作转换，接线柱X1、X2、X5经过道岔控制电路中的1DQJ、2DQJ继电器控制，有三相A、B、C电源电压输出，此时因开关单元K4节点闭合，定向操作执行电路导通。用于触发定向操作的相序继电器J1检测相序正确后，常开节点5-6闭合；用于控制定向操作的时间继电器J3的线圈得电，其瞬时触点1-3闭合，输出电压V1，该电压V1控制磁保开关单元K1、K2动作，使开关单元K1闭合，开关单元K2断开；时间继电器J3的延迟触点6-8，等到延迟时间结束后闭合，输出电压V4，该电压控制开关单元K3、K4动作，使开关单元K3闭合，开关单元K4断开，完成转辙机定向操作。定向操作过程中模拟装置中设置的定向操作指示灯被点亮。

5)在定向操作执行完成后，进入定表状态，因定向操作时间继电器设置的转换时间结束后延时触点动作，磁保持继电器的驱动线圈得到一定时间宽度的电压，使磁保持继电器完成转极，此时开关单元K4断开，开关单元K3闭合。因开关单元K4磁保持继电器节点断开后，定向操作执行电路断开，但是1DQJ继电器为缓放型继电器，会维持300ms左右的时间，在此段时间内，电路中仍然是有380VAC电压，相序继电器J1能够正常工作。等到1DQJ继电器缓放时间结束，彻底断开执行电路，相序继电器J3没有电压，其常开节点断开，时间继电器J3没有驱动电压，瞬时触点和延迟触点恢复原位，对外输出电压被断开，磁保持继电器线圈无电，但是磁保持继电器已经完成转极，因磁保持自身特性，继续维持开关单元K1节点闭合，开关单元K2节点断开，开关单元K3节点闭合，开关单元K4节点断开，形成定表回路，对应的定表指示灯点亮。

综上自动模拟装置的操作、表示时的动作如下表1所示，当道岔控制电路下发操作命令后，自动模拟装置可完成转辙机相应的操作动作和形成表示电路。

表1

根据表1，当转辙机模拟装置处于定向操作过程中时，控制开关单元K1、K4闭合。如果在定向操作过程中转换不到位，因开关单元K1节点闭合，可以实现反向操作。同理，在反向操作过程中，控制开关单元K1、K4闭合。如果在反向操作过程中转换不到位，因开关单元K4闭合，可以实现定向操作。

在一个示例性实施例中，如果所述操作指令用于模拟转辙机发生挤岔，确定所述操作指令的模拟操作的结束时间，设置时间继电器的控制时间大于该指令操作时间，在到达所述结束时间前，开关单元K1和K4维持闭合状态以及开关单元K2和K3维持断开状态，模拟转辙机持续进行定向操作或反向操作，模拟转辙机挤岔。

在一个示例性实施例中，如果所述操作指令用于模拟转辙机发生失表，通过磁保持继电器的手动开关，在所述装置的当前状态为定表位置时，控制开关单元K3从闭合状态切换为断开状态，则断开了定表表示回路，联锁设备采集不到表示，形成失表；在所述装置的当前状态为反表位置时，控制开关单元K2从闭合状态切换为断开状态，则断开了反表表示回路，联锁设备采集不到表示，形成失表。

根据实际三相五线制交流转辙机的内部结构以及定向操作、反向操作、定表回路、反表回路的工作原理，例如S700K，其转辙机内部共分为4排静触点和2排动触点，其中动触点在操作杆以及速动装置的带动下，第一排动触点分别与第1排和第2排静触点闭合或断开，第二排动触点分别与第3排和第4排静触点闭合或断开。所以转辙机内部的第1排静触点和第2排静触点为互斥触点，第3排静触点和第4排静触点为互斥触点。其中每排静触点又有三个分触点组成，三个分触点与不同排的其他触点连接，形成操作回路或表示回路。

真实三相五线制交流转辙机的动作过程如下：假如三相五线制交流转辙机原始位置处于定表回路位置：

1)五线制转辙机在定向表回路位置时，第二排动触点与第3排静触点闭合，第一排动触点与第1排静触点闭合，定向表表示回路接通和反向操作执行电路接通，此时为反向操作做好准备。

2)转辙机定向表示位置向反向操作转换时，在操纵杆和速动装置的带动下，第二排动触点与第3排静触点断开，与第4排静触点闭合；第一排动触点不动作，仍然与第1排静触点闭合。在整个反向操作的过程中，两排动触点分别与第1排静触点和第4排静触点同时闭合。

3)转辙机反向操作完毕后，在操纵杆和速动装置的带动下，第一排动触点与第1排静触点断开，与第2排静触点闭合；第二排动触点与第4排静触点闭合，反向表示回路接通和定向操作执行电路接通，此时为定向操作做好准备。

4)转辙机反向表位置向定向操作转换时，在操纵杆和速动装置的带动下，第一排动触点与第2排静触点断开，与第1排静触点闭合；第二排动触点不动作，仍然与第4排静触点闭合。在整个定向操作的过程中，两排动触点分别与第1排静触点和第4排静触点同时闭合。

5)转辙机定向操作完毕后，在操纵杆和速动装置的带动下，第二排动触点与第4排静触点断开，与第3排静触点闭合；第一排动触点与第1排静触点闭合，定向表示回路接通和反向操作执行电路接通，此时为反向操作做好准备。

综上真实转辙机的操作、表示时的动作如下表2所示，当道岔控制电路下发操作命令后，转辙机执行相应的动作实现道岔操作和状态表示。

表2

通过对比真实转辙机与上述装置，两者在进行相应的操作时，其触点的动作状态保持一致，从而保证了本模拟转辙机的真实性。

查看其他发明专利，专利号：CN 108761226 A和CN 109872593 A，都是同样去模拟三相五线制交流转辙机，但是相关技术中模拟三相五线制交流转辙机并不能完全真实的模拟三相五线制交流转辙的动作，对实际道岔控制设备的测试会产生影响。

相关技术中CN 108761226 A，模拟三相五线制交流转辙机的开闭器使用了一个SR6三开三闭节点的继电器，因继电器自身的动作原理特性，其常开NO节点和常闭NC常闭节点是互斥的，所以该专利在执行操作的过程中，电流互感器感应到电流后，MCU控制SR6继电器吸起或落下，NO节点和NC节点只有一中性质的节点闭合，所以此时只有定向操作(NO2和NO3闭合，NC2和NC3打开)或反向操作(NO2和NO3打开，NC2和NC3闭合)一个方向形成回路，而不是同真实转辙机一样，两个方向都形成回路。如果此时转辙机执行电断电，如果MCU控制SR6继电器仍然维持断电之前的状态，假如为反向操作(NO2和NO3打开，NC2和NC3闭合)，执行电重新上电，此时执行转辙机只有反向操作电路形成通路，定向操作电路无法形成通路，即使定向操作电路中X2、X5上有电压，但是因NO2、NO3打开，电路中也无电流，电流互感器感应不到电流，MCU无法实现控制SR6继电器的执行定向操作，所以该模拟转辙机无法实现道岔技术条件中的要求：道岔转不到底时，能使道岔转回原位，必须保证道岔无论转到什么位置，都可以随时用手动操纵方式使它向回转，即转到中途向回转的条件。此模拟转辙机与真实转辙机内部原理有较大的差异。

该模拟转辙机，因SR6继电器初始状态NO和NC两种性质的节点只有一组闭合，所以模拟转辙机的初始状态只能从固定的一种状态启动，而不同于真实的三相五线制交流转辙机，不管转辙机处于任何位置，都可以连接到道岔控制设备进行相应操作。

该模拟装置的定向表示回路使用NC1节点，反向表示回路使用NO1节点。节点单一，在反向操作的过程中，NC2闭合，X3上的电压经过NC2节点→R2右端→R2左端→D2右端→D2左端→NC1节点→电流互感器→K2→X2，在操作过程中有可能形成通路，与其他线缆形成混线；定向操作同样存在该问题。

该模拟装置需要另外设置MCU，需要重新设计其他电路，增加模拟设备的成本，以及增大设计复杂度。

相关技术中CN 109872593 A，其原理同CN 108761226 A，其定向操作和反向操作电路中使用的也是同一个继电器的不同NO和NC触点，即定向操作电路使用Relay1_NO2和Relay1_NO1；反向操作电路使用Relay1_NC2和Relay1_NC1，该发明的模拟转辙机同专利号：CN 108761226 A一样，存在相同的问题。并且该模拟转辙机的动作时间不到1s，转换速度较快，无法模拟转辙机正常的转动时间，以及道岔挤岔故障，无法准确的测试实际道岔控制设备的性能。

通过以上分析，上述两个专利以及本文的模拟转辙机的节点设置都是模拟真实转辙机开闭器的节点，但是在真实转辙机开闭器触点的闭合断开原理的理解以及实现方式上，还是存在较大的差异点，本文设计的三相五线制交流模拟转辙机的主要优点如下：

1、使用四组不同的双线圈磁保持继电器模拟真实转辙机的开闭器；其中：第一组磁保持继电器模拟第1排静触点K1，第二组磁保持继电器模拟第2排静触点K2；第三组磁保持继电器模拟第3排静触点K3，第4组磁保持继电器模拟第4排静触点K4。开关单元K1、K2的磁保持继电器进行互斥操作，形成互斥触点；开关单元K3、K4的磁保持形成互斥触点，K1、K2与K3、K4是相互独立的四组不同的触点，K1和K4可以同时闭合，使模拟转辙机在操作和表示的过程中的动作与真实转辙机的触点动作保持一致，真实的模拟三相五线制交流转辙机的操作和表示。

2、通过时间继电器可以模拟真实转辙机的转动时间，以及模拟挤岔等故障；以及使用时间继电器的瞬时触点控制磁保持继电器，模拟真实转辙机启动瞬间带动其中一组节点打开或闭合；使用延迟触点控制磁保持继电器，模拟真实转辙机转动到位后，带动另一组节点打开或关闭。

3、通过相序继电器自动检测转辙机控制线缆上的执行电的相序以及电压，控制时间继电器执行对应的定向操作或反向操作。其中，相序继电器只检测电压和相序，不检测电流，即使后端无闭合回路，只要相序和电压正确，都能够对后端进行控制，形成操作回路和表示回路。

4、利用磁保持继电器能够保持既有的位置不动的特性，在道岔控制设备下发操作执行命令，相序继电器检测到对应电压和相序后，控制时间继电器执行对应操作，磁保持继电器的触点才能动作，并且维持相应的状态，直到下一次操作。本模拟转辙机无需额外的MCU进行控制，并且能够维持和模拟真实的三相五线制交流转辙机的状态，能够满足道岔启动要求的技术条件：a)道岔启动电路动作后，如果由于转辙机自动开闭器节点接触不良或电动器的整流子与电刷接触不良，以至于电动机电路不通时(通过磁保持继电器的手动开关，将模拟转辙机K1、K4断开，操作电路不通)，应使启动电路自动停止工作复原，保证道岔不会再转换；b)为了便于维修试验，以及在道岔尖轨与基本轨之间夹有障碍物，致使道岔转换不到底时，能使道岔转回原位，必须保证道岔无论转到什么位置，都可随时用手动操纵方式使其向回转(执行操作过程中，本模拟转辙机的K1、K4闭合，定向操作、反向操作电路都接通，可以随时通过道岔控制设备控制本模拟转辙机回转)；c)道岔转换完毕，应自动切断电动机的电路(操作时间结束后，时间继电器的延迟触点动作，控制磁保持继电器的K1或K4断开，即断开对应的操作电路，电路中无电流)。

5、根据真实转辙机的表示原理，分别串联不同组的常闭和常开触点，只有条件都符合时，才能形成表示回路，否则无法形成表示回路；另外该表示电路中串联不同组的触点，防止执行电路中的执行电串联到表示电路中。

6、因本模拟转辙机的节点闭合、断开关系与真实三相五线制交流转辙机保持一致，保留了真实转辙机的特性，从而保证了对道岔控制设备测试的准确性，并且提高测试效率。

7、本模拟转辙机的定向、反向操作的时间可根据需求，设置时间继电器的动作时间，快速、简单；

8、通过磁保持的手动开关，能够方便、快速的模拟转辙机失表、以及四开状态。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (11)

1.一种三相五线制交流转辙机的自动模拟装置，其特征在于，包括：

接线柱X1、X2、X3、X4、X5，

开关单元K1，包括磁保持继电器K1-1、K1-2、K1-3；

开关单元K2，包括磁保持继电器K2-1；

开关单元K3，包括磁保持继电器K3-1；

开关单元K4，包括磁保持继电器K4-1、K4-2、K4-3；

3个负载单元R1、R2、R3；以及，

2个导通单元D1、D2；其中：

接线柱X1连接有负载单元R1；

接线柱X2连接磁保持继电器K3-1、磁保持继电器K1-3和导通单元D2，其中导通单元D2与负载单元R2的一端相连，其中负载单元R2的另一端与负载单元R1相连；

接线柱X3连接磁保持继电器K2-1、磁保持继电器K4-3和导通单元D1，其中导通单元D1与负载单元R2的一端相连；

接线柱X2通过磁保持继电器K4-1和磁保持继电器K1-1与接线柱X3相连，其中负载单元R2的一端连接在磁保持继电器K4-1和磁保持继电器K1-1之间；

接线柱X4通过磁保持继电器K1-2和磁保持继电器K4-2与接线柱X5相连，其中，负载单元R3一端连接在磁保持继电器K1-2和磁保持继电器K4-2之间，另一端连接在负载单元R1和负载单元R2之间；

其中，导通单元D1和导通单元D2的导通方向相反。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

电流控制单元R4，用于控制经过导通单元D1、D2的电流的大小在预设的阈值范围内；

其中，接线柱X1连接有负载单元R1、负载单元R2和所述电流控制单元R4；

接线柱X2上的导通单元D2与电流控制单元R4相连；

接线柱X3上的导通单元D1与电流控制单元R4相连。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

定向表示指示灯，一端与负载单元R2和电流控制单元R4之间相连，另一端与连接在磁保持继电器K3-1和磁保持继电器K1-3之间；

反向表示指示灯，一端与负载单元R2和电流控制单元R4之间相连，另一端与连接在磁保持继电器K2-1和磁保持继电器K4-3之间。

4.根据权利要求1至3任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

2个相序继电器J1、J2，其中每个相序继电器具有三相输入引脚A、B、C，以及一个常开节点；

2个时间继电器J3、J4，其中每个时间继电器具有瞬时触点和延时触点；其中：

相序继电器J1的三相输入引脚A、B、C分别连接接线柱X1、X2、X5，常开节点的一端与时间继电器J3相连，其中时间继电器J3瞬时触点输出电压为电压V1，延时触点输出电压为电压V4；

相序继电器J2的三相输入引脚A、B、C分别连接接线柱X1、X4、X3，常开节点的一端与时间继电器J4相连，其中时间继电器J4瞬时触点输出电压为电压V3，延时触点输出电压为电压V2；

开关单元K1的驱动1与输出电压V1的瞬时触点相连，驱动2与输出电压V2的延时触点相连；

开关单元K2的驱动1与输出电压V2的延时触点相连，驱动2与输出电压V1的瞬时触点相连；

开关单元K3的驱动1与输出电压V4的延时触点相连，驱动2与输出电压V3的瞬时触点相连；

开关单元K4的驱动1与输出电压V3的瞬时触点相连，驱动2与输出电压V4的延时触点相连。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

定向操作指示灯，一端连接在相序继电器J1和时间继电器J3之间，另一端连接直流电负极；

反向操作指示灯，一端连接在相序继电器J2和时间继电器J4之间，另一端连接直流电负极。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

电源转换模块，用于将交流电转换为直流电，其中：

所述直流电的正极连接相序继电器J1、J2的第6引脚，开关单元K1、K2、K3、K4中每个磁保持继电器的第5引脚；

所述直流电的负极连接时间继电器J3、J4的第2、3、6引脚。

7.一种如权利要求1至6任一所述装置的操作方法，其特征在于，包括：

为所述装置上电；

根据所述操作指令，控制开关单元K1、K2、K3、K4的导通状态；其中，开关单元K1和开关单元K2的导通状态相反，开关单元K4和开关单元K3的导通状态相反，其中所述操作指令用于控制所述装置模拟转辙机的预设动作。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述开关单元K1、K2、K3、K4的导通状态是通过如下方式控制的，包括：

相序继电器J1、J2根据三相输入引脚A、B、C所连接的接线柱的三相电的相序，控制时间继电器J3、J4的瞬时触点和延时触点动作，分别输出开关单元K1、K2、K3、K4导通或断开所需的供电电压。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述操作指令，控制开关单元K1、K4和开关单元K2、K3的导通状态，包括：

确定所述装置的当前状态为定表位置或反表位置；其中，如果开关单元K1闭合、开关单元K2断开，以及开关单元K3闭合、开关单元K4断开，则所述装置的当前状态为定表位置；如果开关单元K1断开、开关单元K2闭合，以及开关单元K3断开、开关单元K4闭合，则所述装置的当前状态为反表位置；

在模拟转辙机从定表位置开始进行反向操作时，相序继电器J2驱动时间继电器J4输出电压V3，直到时间继电器J4设置的时间结束，时间继电器J4输出电压V2，反向操作结束；其中，在反向操作结束时，开关单元K1维持断开状态、开关单元K2维持闭合状态，开关单元K3维持断开状态以及开关单元K4维持闭合状态；

在模拟转辙机从反表位置开始进行定向操作时，相序继电器J1输出，驱动时间继电器J3输出电压V1，直到时间继电器J3设置的时间结束，时间继电器J3输出电压V4，定向操作结束；其中，在定向操作结束时，开关单元K1维持闭合状态、开关单元K2维持断开状态，并控制开关单元K3维持闭合状态以及开关单元K4维持断开状态。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

如果所述操作指令用于模拟转辙机发生挤岔，确定所述操作指令的模拟操作的结束时间，设置时间继电器的控制时间大于该指令操作时间，在到达所述结束时间前，模拟转辙进行定向操作或反向操作，且开关单元K1和K4维持闭合状态以及开关单元K2和K3维持断开状态。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

如果所述操作指令用于模拟转辙机发生失表，通过磁保持继电器的手动开关，在所述装置的当前状态为定表位置时，控制开关单元K3从闭合状态切换为断开状态；在所述装置的当前状态为反表位置时，控制开关单元K2从闭合状态切换为断开状态。

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