WO2020078107A1 - 一种基于直线电机变频驱动的转辙机系统及其工作方法 - Google Patents

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陈磊
谢明军
丁召荣
梅积刚
宁宗夏
何建峰
唐一鸣
王璞汝
王莹
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西安铁路信号有限责任公司
通号（西安）轨道交通工业集团有限公司
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L5/00—Local operating mechanisms for points or track-mounted scotch-blocks; Visible or audible signals; Local operating mechanisms for visible or audible signals
    • B61L5/06—Electric devices for operating points or scotch-blocks, e.g. using electromotive driving means
    • B61L5/065—Construction of driving mechanism
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

一种直线电机变频驱动技术的转辙机系统及工作方法，系统包括转辙机(3)、控制器(1)、感应模块和变频电源(2)；转辙机(3)包括壳体(4)，壳体(4)设置直线电机(5)、动作机构(6)、锁闭模块(7)和检测机构(8)，动作机构(6)和检测机构(8)分别通过外部杆件与道岔连接；锁闭模块(7)可分别与动作机构(6)和检测机构(8)实现连接或分离；感应模块与控制器(1)连接，感应直线电机(5)、动作机构(6)和检测机构(8)的位置信息，控制器(1)与变频电源(2)连接，变频电源(2)分别与直线电机(5)和锁闭模块(7)连接。系统结构简单，传动效率高。

Description

一种基于直线电机变频驱动的转辙机系统及其工作方法
本申请要求于2018年10月17日在中国专利局提交的、申请号为“201811209335.9”、发明名称为“一种基于直线电机变频驱动技术的转辙机及方法”的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明属于机电技术领域，其涉及铁路道岔转换的一种机电一体化产品，确切讲是关于一种基于直线电机变频驱动技术的转辙机系统及其工作方法，可用于铁路和城市轨道交通领域的道岔转换。
背景技术
道岔转换设备，它的主要功能是转换锁闭道岔尖轨，表示和监督联锁区内道岔尖轨或者心轨的位置以及状态，对于铁路信号灯实现自动控制及远距离控制有着重要的意义。
现有的道岔转换设备主要采用转辙机，转辙机主要通过旋转电机驱动传动机构来进行道岔转换操作，传动机构的传动方式包括：齿轮齿条传动、滚珠丝杠传动及液压传动等。齿轮齿条传动结构简单，但是动程不宜过长；滚珠丝杠传动虽然动程大、效率较高，但是滚珠丝杠加工成本较高，承载能力较低；液压传动的液压管道易老化，且液压油泄漏会对环境造成污染，同时温度对液压转辙机的影响较大。由于传动机构具有如上缺陷，致使转辙机的传动效率低。
因此，需要对现有的道岔转换设备进行改进。
发明内容
本发明的目的针对上述已有技术的不足，提出一种结构简单、效率高的基于直线电机变频驱动技术的转辙机系统。
所述系统包括：转辙机(3)、控制器(1)、感应模块和变频电源(2)；
所述转辙机(3)包括壳体(4)，壳体(4)上设置直线电机(5)，在直线电机(5)一侧依次间隔设置动作机构(6)、锁闭模块(7)和检测机构(8)，动作机构(6)和检测机构(8)分别通过外部杆件与外部道岔连接；所述直线电机(5)在运动状态下与动作机构(6)接触，控制动作机构(6)运动，进而带动外部道岔转换，外部道岔转换过程中携带检测机构(8)运动；
所述锁闭模块(7)在闭锁状态下，分别与动作机构(6)和检测机构(8)锁闭，在解锁状态下，分别与动作机构(6)和检测机构(8)分离；
所述感应模块的感应端感应直线电机(5)、动作机构(6)和检测机构(8)的位置信息，输出端与控制器(1)的输入端连接，控制器(1)的输出端与变频电源(2)的输入端连接，变频电源(2)的输出端分别与直线电机(5)和锁闭模块(7)连接。
接收道岔转换命令时，所述控制器(1)控制变频电源(2)向锁闭模块(7)供电解锁，锁闭模块(7)在解锁状态下与动作机构(6)和检测机构(8)分离；完成分离操作后，控制器(1)控制变频电源(2)向直线电机(5)供电，驱动直线电机(5)直线运动，直线电机(5)在运动过程中接触所述动作机构(6)，动作机构(6)带动与其连接的道岔进行转换，道岔带动检测机构移动；在道岔转换过程中，所述感应模块实时接收直线电机(5)、动作机构(6)和检测机构(8)的位置信息，并发送给控制器，控制器(1)接收感应模块发送的直线电机(5)、动作机构(6)和检测机构(8)的位置信息与系统预设位置信息进行比较，判断道岔转换到位后，控制变频电源(2)向锁闭模块(7)供电闭锁，锁闭模块(7)在闭锁状态下与动作机构(6)和检测机构(8)锁闭，完成转辙机的单次转换动作。
进一步的，所述直线电机(5)包括直线电机的初级(51)和直线电机的次级(52)；所述直线电机的初级(51)与壳体(4)通过螺钉固定连接，所述直线电机的次级(52)设在直线电机的初级(51)上，直线电机(5)通电后，直线电机的次级(52)沿直线电机的初级(51)的导轨做直线运动，与动作机构(6)接触。
进一步的，所述动作机构(6)包括依次连接的驱动块(61)、止挡盖板(63)和动作杆(64)；所述驱动块(61)与处于直线运动状态下的直线电机的次级(52)接触，所述动作杆(64)通过外部杆件与道岔连接。
进一步的，还包括销式传感器(62)，所述销式传感器(62)的感应端与所述驱动块连接，感应所述驱动块(61)的输出力，输出端与控制器(1)的输入端连接。
进一步的，所述锁闭模块(7)包括：锁闭单元(71)、动作杆锁闭销(72)和检测销，所述动作杆锁闭销(72)的数目为两个，所述检测销包括上检测销(73)和下检测销(74)；
两个动作杆锁闭销(72)设于锁闭单元(71)一侧，在锁闭模块(7)处于闭锁状态下，插入所述动作杆(64)的锁闭孔内，与所述动作杆(64)连接；
所述上检测销(73)和下检测销(74)设于锁闭单元(71)另一侧，在锁闭模块(7)处于闭锁状态下，插入所述检测机构(8)的检测孔内，与所述检测机构(8)之间具有间隙。
进一步的，所述检测机构(8)包括：上检测杆(81)和下检测杆(82)；在锁闭模块(7)处于闭锁状态下，所述上检测销(73)插入上检测杆(81)的检测孔内，与所述上检测杆(81)之间具有间隙，所述下检测销(74)插入下检测杆(82)的检测孔内，与所述下检测杆(82)之间具有间隙。
进一步的，所述动作杆(64)上开设多个锁闭孔，多个锁闭孔中任意两个锁闭孔之间的设定距离分别对应道岔转换的不同动程；
所述上检测杆(81)和下检测杆(82)上分别开设多个检测孔，多个检测孔中任意两个检测孔之间的设定距离分别对应道岔转换的不同动程。
进一步的，所述感应模块包括直线编码器和位移传感器(10)；所述直线编码器的感应端感应直线电机的次级(52)的相对位移信息，输出端与控制器(1)的输入端连接；
所述位移传感器(10)的感应端感应动作杆(64)、上检测杆(81)和下检测杆(82)的位置信息，输出端与控制器(1)的输入端连接。
进一步的，锁闭单元(71)顶面通过挤脱柱与挤脱器(75)连接，挤脱器(75)通过螺栓固定在壳体(4)上。
进一步的，所述控制器(1)接收道岔转换命令，控制器(1)反馈执行道岔转换指示状态，同时控制器(1)控制变频电源(2)给锁闭模块(7)供电，锁闭模块(7)中的锁闭单元(71)解锁并将动作杆锁闭销(72)、上检测销(73)和下检测销(74)退回锁闭单元(71)内部，锁闭单元(71)自检正常到位后完成解锁；控制器(1)将与转辙机(3)匹配的电压和频率参数指令信息发送给变频电源(2)使其给直线电机(5)供电，直线电机的次级(52)在直线电机的初级(51)的导轨上做直线运动，其相对位移信息通过直线编码器实时反馈给控制器(1)；直线电机的次级(52)单方向直线运动过程中接触驱动块(61)，再通过与驱动块(61)连接的销式传感器(62)和止挡盖板(63)将驱动力传递到动作杆(64)上，驱动动作杆(64)直线运动，最终带动与动作杆(64)连接的道岔进行转换，道岔在转换过程中带动检测机构(8)运动；动作杆(64)、上检测杆(81)和下检测杆(82)都装有磁栅，通过位移传感器(10)读出位置信息实时反馈给控制器(1)；控制器(1)比较直线电机的次级(52)、动作杆(64)、上检测杆(81)、下检测杆(82)的位置信息，判断外部道岔转换动作到位后，控制器(1)控制变频电源(2)对锁闭模块(7)供电，锁闭模块(7)的锁闭单元(71)的内置电驱动模块将动作杆锁闭销(72)、上检测销(73)、下检测销(74)伸出，分别插入动作杆 (64)对应的锁闭孔内，以及上检测杆(81)和下检测杆(82)对应的检测孔内；当锁闭单元(71)自检闭锁成功后，控制器(1)发出道岔转换到位的指示信息，转辙机(3)完成单次转换动作。
进一步的，当发生道岔挤脱现象时，锁闭模块(7)的锁闭单元(71)将挤脱柱顶起，并沿挤脱器(75)的导向槽滑动，控制器(1)检测到异常后发出报警信号。
所述基于直线电机变频驱动的转辙机系统的工作方法，至少包括：
第一步，系统初始化，设置转辙机(3)信息，如转辙机(3)的编号、动程、额定负载条件下的电源电压、频率等参数，设置完成后锁定转辙机(3)参数信息；
第二步，接收车站监控室发出道岔转换的指令，若整机检测状态正常，控制器(1)向转辙机(3)发送转换执行指令，转辙机(3)的锁闭模块(7)通电，锁闭单元(71)解锁，动作杆锁闭销(72)、上检测销和检测销退回锁闭单元(71)；若整机检测状态异常，控制器(1)反馈异常信息，并等待处理；
第三步，转换执行过程中，控制器(1)通过对比本机正常输出力-时间曲线与实时输出力-时间曲线，判断转辙机(3)是否过载或状态异常；
第四步，转辙机(3)转换到位后，控制器(1)通过对比直线电机(5)、动作杆(64)、上检测杆(81)和下检测杆(82)的行程判断转辙机(3)及外部道岔状态，全部到位后控制器(1)控制变频电源(2)向锁闭模块(7)通电，锁闭单元(71)闭锁，动作杆锁闭销(72)、上检测销和检测销伸出锁闭单元(71)，锁闭动作杆(64)、上检测杆(81)和下检测杆(82)；
第五步，锁闭单元(71)闭锁，动作杆锁闭销(72)、上检测销和下检测杆均检测到位后，控制器(1)反馈道岔转换到位的状态信息。
进一步的，所述第三步包括：
(3a)若转辙机(3)过载，控制器通过改变变频电源(2)参数将输出降低至过载临界状态并发出过载提示警报；
(3b)若转辙机(3)没有过载，将继续执行转辙机(3)动作转换指令；
(3c)若转辙机(3)转换状态异常，则控制器(1)发出转换异常提示警报；
(3d)若转辙机(3)转换状态正常，则控制器(1)发出信号提示转换正常。
本发明具有如下优点：
1)结构简单，通过直线电机直接输出直线运动，避免了旋转电机将旋转运动转化为直线运动过程中造成效率降低和传动精度下降的情况。
2)动作杆与销式传感器连接，在转辙机动作过程中监测输出力；当外部道岔卡阻时，输出力增大到额定载荷1.5倍以上时，控制器通过调节变频电源参数控制并稳定输出力不超过最大输出载荷。
3)利用动作杆上的销式传感器监测转辙机输出力-时间曲线，对比本台转辙机正常输出力-时间曲线可以对转辙机进行故障预警。
4)采用锁闭模块与动作机构分离的构造，转辙机的动作机构的动程没有限制，一台转辙机即满足了道岔转换过程中的不同动程的需要，增强了转辙机的适应性；
且动作机构上开设多个锁闭孔，多个锁闭孔中任意两个锁闭孔之间的距离对应道岔转换的不同动程，检测机构上开设多个检测孔，多个检测孔中任意两个检测孔之间的距离对应道岔转换的不同动程，在动作机构完成指定动程的道岔转换过程中，以动作机构带动道岔进而携带检测机构相对锁闭模块移动指定动程后，保证动作机构和检测机构与锁闭模块的锁闭操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明转辙机系统与车站控制室以及道岔的关系示意图；
图2为本发明转辙机整机结构示意图；
图3为本发明直线电机与动作机构关系示意图；
图4为本发明锁闭模块示意图；
图5为本发明检测机构示意图；
图6为本发明转辙机系统的工作流程示意图。
图中，1、控制器；2、变频电源；3、转辙机；4、壳体；5、直线电机；51、直线电机的初级；52、直线电机的次级；6、动作机构；61、驱动块；62、销式传感器；63、止挡盖板；64、动作杆；7、锁闭模块；71、锁闭单元；72、动作杆锁闭销；73、上检测销；74、下检测销；75、挤脱器；8、检测机构；81、上检测杆；82、下检测杆；9、电气控制接口；10、位移传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-5所示，本发明的基于直线电机变频驱动的转辙机系统，至少包括：转辙机(3)、控制器(1)、感应模块和变频电源(2)。
所述转辙机(3)包括壳体(4)，壳体(4)上设置直线电机(5)，在直线电机(5)一侧依次间隔设置动作机构(6)、锁闭模块(7)和检测机构(8)，动作机构(6)和检测机构(8)与壳体(4)之间没有连接关系，在外力作用下，可沿壳体(4)滑动，锁闭模块(7)与壳体(4)固定连接；动作机构(6)和检测机构(8)分别通过外部杆件与外部道岔连接；
直线电机(5)在运动状态下与动作机构(6)接触，控制动作机构(6)运动，进而带动外部道岔转换，外部道岔转换过程中携带检测机构(8)运动；
所述锁闭模块(7)在闭锁状态下，分别与动作机构(6)和检测机构(8)锁闭，在解锁状态下，分别与动作机构(6)和检测机构(8)分离；
所述感应模块的感应端感应直线电机(5)、动作机构(6)和检测机构(8)的位置信息，输出端与控制器(1)的输入端连接，控制器(1)的输出端与变频电源(2)的输入端连接，变频电源(2)的输出端分别与直线电机(5)和锁闭模块(7)连接。
具体的，上述直线电机(5)包括直线电机的初级(51)和直线电机的次级(52)；直线电机的初级(51)与壳体(4)通过螺钉固定连接，直线电机的次级(52)设在直线电机的初级(51)上，具体为：直线电机的初级(51)在壳体(4)上端水平放置，直线电机的初级(51)的两端贯穿壳体(4)两侧壁面的通孔，与壳体(4)通过螺钉固定连接；所述直线电机的次级(52)设在壳体(4)内的直线电机的初级(51)上；
直线电机(5)通电后，直线电机的次级(52)沿直线电机的初级(51)的导轨做直线运动，与动作机构(6)接触，控制动作机构(6)运动，进而通过外部杆件带动外部道岔转换，外部道岔转换过程中携带检测机构(8)运动。
具体的，上述动作机构(6)包括依次连接的驱动块(61)、止挡盖板(63)和动作杆(64)；所述动作杆(64)在壳体(4)上沿水平方向设置，动作杆(64)的两端分别贯穿壳体(4)两侧壁面通孔，动作杆在外力作用下，相对壳体(4)可以水平滑动，动作杆(64)通过外部杆件与道岔连接；
所述驱动块(61)与处于直线运动过程中的直线电机的次级(52)接触；
直线电机(5)通电后，直线电机的次级(52)沿直线电机的初级(51)的导轨做直线运动，与驱动块(61)接触，控制动作杆(64)移动，进而通过外部杆件带动外部道岔转换，外部道岔转换过程中携带检测机构(8)运动。
具体的，上述锁闭模块(7)包括：锁闭单元(71)、动作杆锁闭销(72)、和检测销，动作杆锁闭销(72)的数目为两个，所述检测销包括上检测销(73)和下检测销(74)；
两个动作杆锁闭销(72)设于锁闭单元(71)一侧，在锁闭模块(7)处于闭锁状态下，插入所述动作杆(64)的锁闭孔内，与所述动作杆(64)连接；
上检测销(73)和下检测销(74)设于锁闭单元(71)另一侧，在锁闭模块(7)处于闭锁状态下，插入所述检测机构(8)的检测孔内，与所述检测机构(8)之间具有间隙。
具体的，上述检测机构(8)沿壳体(4)水平方向设置，检测机构(8)的两端贯穿壳体(4)两侧壁面通孔，在外力作用下，检测机构(8)可沿壳体(4)水平滑动，检测机构(8)包括：上检测杆(81)和下检测杆(82)；在锁闭模块(7)处于闭锁状态下，所述上检测销(73)插入上检测杆(81)的检测孔内，与所述上检测杆(81)之间具有间隙，所述下检测销(74)插入下检测杆(82)的检测孔内，与所述下检测杆(82)之间具有间隙。
具体的，上述感应模块包括直线编码器和位移传感器(10)；直线编码器的感应端感应直线电机的次级(52)的相对位移信息，输出端与控制器(1)的输入端连接；
位移传感器(10)的感应端感应动作杆(64)、上检测杆(81)和下检测杆(82)的位置信息，输出端与控制器(1)的输入端连接。
具体的，上述壳体(4)上开设电气控制接口(9)，变频电源(2)的输出端通过变频电源线分别与直线电机(5)和锁闭模块(7)连接。
上述基于直线电机变频驱动的转辙机系统进行道岔转换的单次转换动作如下：
道岔转换过程中，控制器(1)接收道岔转换命令，控制器(1)反馈执行道岔转换指示状态，同时控制器(1)控制变频电源(2)给锁闭模块(7)供电，锁闭模块(7)中的锁闭单元(71)解锁并将动作杆锁闭销(72)、上检测销(73)和下检测销(74)退回锁闭单元(71)内部，锁闭单元(71)自检正常到位后完成解锁；控制器(1)将与转辙机(3)匹配的电压和频率参数指令信息发送给变频电源(2)使其给直线电机(5)供电，直线电机的次级(52)在直线电机的初级(51)的导轨上做直线运动，其相对位移信息通过直线编码器实时反馈给控制器(1)；直线电机的次级(52)单方向直线运动 过程中接触驱动块(61)，再通过与驱动块(61)连接的销式传感器(62)和止挡盖板(63)将驱动力传递到动作杆(64)上，驱动动作杆(64)直线运动，最终带动与动作杆(64)连接的道岔进行转换，道岔在转换过程中带动检测机构(8)运动；动作杆(64)、上检测杆(81)和下检测杆(82)都装有磁栅，通过位移传感器(10)读出位置信息实时反馈给控制器(1)；控制器(1)比较直线电机的次级(52)、动作杆(64)、上检测杆(81)、下检测杆(82)的位置信息，判断外部道岔转换动作到位后，控制器(1)控制变频电源(2)对锁闭模块(7)供电，锁闭模块(7)的锁闭单元(71)的内置电驱动模块将动作杆锁闭销(72)、上检测销(73)、下检测销(74)伸出，分别插入动作杆(64)对应的锁闭孔，以及上检测杆(81)和下检测杆(82)对应的检测孔内；当锁闭单元(71)自检闭锁成功后，控制器(1)发出道岔转换到位的指示信息，转辙机(3)完成单次转换动作。
作为优选实施例，为了实现对转辙机的输出力进行实时监测，从而避免转辙机的输出力超出最大输出载荷或对转辙机故障进行预警，本发明的转辙机系统还包括销式传感器(62)，销式传感器(62)的感应端与驱动块(61)连接，感应驱动块(61)的输出力，输出端与控制器(1)的输入端连接，控制器接收驱动块(61)的输出力，并根据如下两种不同情况，采取相应的措施：
(1)当输出力增大到额定载荷1.5倍以上时，控制器通过调节变频电源参数控制并稳定输出力不超过最大输出载荷。
(2)根据销式传感器(62)感应驱动块(61)的输出力与时间的对应关系，对比系统预设正常的驱动块输出力与时间的对应关系，对转辙机进行故障预警。
作为优选实施例，所述动作杆(64)上开设多个锁闭孔，多个锁闭孔中任意两个锁闭孔之间的设定距离分别对应道岔转换的不同动程；所述上检测杆(81)和下检测杆(82)上开设多个检测孔，多个检测孔中任意两个检测孔之间的设定距离分别对应道岔转换的不同动程；
采用上述构造，在动作机构完成指定动程的道岔转换过程中，以动作机构带动道岔进而携带检测机构相对锁闭模块移动指定动程后，保证动作机构和检测机构与锁闭模块的锁闭操作。
上述转辙机系统，在未进行道岔转换的时间区段内，可能因道岔挤脱现象，造成锁闭模块受到挤压从而遭到破坏，为了避免上述情况的发生，作为优选实施例，锁闭单元(71)顶面通过挤脱柱与挤脱器(75)连接，挤脱器(75)通过螺栓固定在壳体(4) 上，发生道岔挤脱现象时，锁闭模块(7)受到外部的挤压力，传递给锁闭单元(71)，当锁闭单元(71)受到的挤压力小于挤脱柱预设压力时，挤压力与挤脱柱预设压力相抵消，挤脱柱不动；当锁闭单元(71)受到的挤压力大于挤脱柱预设压力时，挤脱柱被顶起，并沿挤脱器(75)的导向槽滑动，采用上述构造，将锁闭模块受到的挤压力疏导开散，避免自身及外部道岔遭到破坏，这个过程中控制器(1)会对动作杆或检测杆的位置信息进行检测，检测到异常移动后发出报警信号，相关人员根据报警信号采取相应措施进行处理。
如图6所示，上述基于直线电机变频驱动的转辙机系统的工作方法，至少包括如下步骤：
第一步，系统初始化，设置转辙机(3)信息，如转辙机(3)的编号、动程、额定负载条件下的电源电压、频率等参数，设置完成后锁定转辙机(3)参数信息；
第二步，接收车站监控室发出道岔转换的指令，若整机检测状态正常，控制器(1)向转辙机(3)发送转换执行指令，转辙机(3)的锁闭模块(7)通电，锁闭单元(71)解锁，动作杆锁闭销(72)、上检测销和检测销退回锁闭单元(71)；若整机检测状态异常，控制器(1)反馈异常信息，并等待处理；
第三步，转换执行过程中，控制器(1)通过对比本机正常输出力-时间曲线与实时输出力-时间曲线，判断转辙机(3)是否过载或状态异常；
(3a)若转辙机(3)过载，控制器通过改变变频电源(2)参数将输出降低至过载临界状态并发出过载提示警报；
(3b)若转辙机(3)没有过载，将继续执行转辙机(3)动作转换指令；
(3c)若转辙机(3)转换状态异常，则控制器(1)发出转换异常提示警报；
(3d)若转辙机(3)转换状态正常，则控制器(1)发出信号提示转换正常；
第四步，转辙机(3)转换到位后，控制器(1)通过对比直线电机(5)、动作杆(64)、上检测杆(81)和下检测杆(82)的行程判断转辙机(3)及外部道岔状态，全部到位后控制器(1)控制变频电源(2)向锁闭模块(7)通电，锁闭单元(71)闭锁，动作杆锁闭销(72)、上检测销和检测销伸出锁闭单元(71)，锁闭动作杆(64)、上检测杆(81)和下检测杆(82)；
第五步，锁闭单元(71)闭锁，动作杆锁闭销(72)、上检测销和下检测杆均检测到位后，控制器(1)反馈道岔转换到位的状态信息。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (12)

  1. 一种基于直线电机变频驱动的转辙机系统，其特征是，包括转辙机(3)、控制器(1)、感应模块和变频电源(2)；
    所述转辙机(3)包括壳体(4)，壳体(4)上设置直线电机(5)，在直线电机(5)一侧依次间隔设置动作机构(6)、锁闭模块(7)和检测机构(8)，动作机构(6)和检测机构(8)分别通过外部杆件与外部道岔连接；所述直线电机(5)在运动状态下与动作机构(6)接触，控制动作机构(6)运动，进而带动外部道岔转换，外部道岔转换过程中携带检测机构(8)运动；
    所述锁闭模块(7)在闭锁状态下，分别与动作机构(6)和检测机构(8)锁闭，在解锁状态下，分别与动作机构(6)和检测机构(8)分离；
    所述感应模块的感应端感应直线电机(5)、动作机构(6)和检测机构(8)的位置信息，输出端与控制器(1)的输入端连接，控制器(1)的输出端与变频电源(2)的输入端连接，变频电源(2)的输出端分别与直线电机(5)和锁闭模块(7)连接。
  2. 根据权利要求1所述的一种基于直线电机变频驱动的转辙机系统，其特征是：
    所述直线电机(5)包括直线电机的初级(51)和直线电机的次级(52)；所述直线电机的初级(51)与壳体(4)通过螺钉固定连接，所述直线电机的次级(52)设在直线电机的初级(51)上，直线电机(5)通电后，直线电机的次级(52)沿直线电机的初级(51)的导轨做直线运动，与动作机构(6)接触。
  3. 根据权利要求2所述的一种基于直线电机变频驱动的转辙机系统，其特征是：
    所述动作机构(6)包括依次连接的驱动块(61)、止挡盖板(63)和动作杆(64)；所述驱动块(61)与处于直线运动状态下的直线电机的次级(52)接触，所述动作杆(64)通过外部杆件与道岔连接。
  4. 根据权利要求3所述的一种基于直线电机变频驱动的转辙机系统，其特征是：还包括销式传感器(62)，所述销式传感器(62)的感应端与所述驱动块连接，感应所述驱动块(61)的输出力，输出端与控制器(1)的输入端连接。
  5. 根据权利要求4所述的一种基于直线电机变频驱动的转辙机系统，其特征是：
    所述锁闭模块(7)包括：锁闭单元(71)、动作杆锁闭销(72)、和检测销，所述动作杆锁闭销(72)的数目为两个，所述检测销包括上检测销(73)和下检测销(74)；
    两个动作杆锁闭销(72)设于锁闭单元(71)一侧，在锁闭模块(7)处于闭锁状态下，插入所述动作杆(64)的锁闭孔内，与所述动作杆(64)连接；
    所述上检测销(73)和下检测销(74)设于锁闭单元(71)另一侧，在锁闭模块(7)处于闭锁状态下，插入所述检测机构(8)的检测孔内，与所述检测机构(8)之间具有间隙。
  6. 根据权利要求5所述的一种基于直线电机变频驱动的转辙机系统，其特征是：
    所述检测机构(8)包括：上检测杆(81)和下检测杆(82)；在锁闭模块(7)处于闭锁状态下，所述上检测销(73)插入上检测杆(81)的检测孔内，与上检测杆(81)之间具有间隙，所述下检测销(74)插入下检测杆(82)的检测孔内，与所述下检测杆(82)之间具有间隙。
  7. 根据权利要求6所述的一种基于直线电机变频驱动的转辙机系统，其特征是：所述动作杆(64)上开设多个锁闭孔，多个锁闭孔中任意两个锁闭孔之间的设定距离分别对应道岔转换的不同动程；所述上检测杆(81)和下检测杆(82)上分别开设多个检测孔，多个检测孔中任意两个检测孔之间的设定距离分别对应道岔转换的不同动程。
  8. 根据权利要求7所述的一种基于直线电机变频驱动的转辙机系统，其特征是：所述感应模块包括直线编码器和位移传感器(10)；所述直线编码器的感应端感应直线电机的次级(52)的相对位移信息，输出端与控制器(1)的输入端连接；
    所述位移传感器(10)的感应端感应动作杆(64)、上检测杆(81)和下检测杆(82)的位置信息，输出端与控制器(1)的输入端连接。
  9. 根据权利要求8所述的一种基于直线电机变频驱动的转辙机系统，其特征是：锁闭单元(71)顶面通过挤脱柱与挤脱器(75)连接，挤脱器(75)通过螺栓固定在壳体(4)上。
  10. 根据权利要求8所述的一种基于直线电机变频驱动的转辙机系统，其特 征是：所述控制器(1)接收道岔转换命令，控制器(1)反馈执行道岔转换指示状态，同时控制器(1)控制变频电源(2)给锁闭模块(7)供电，锁闭模块(7)中的锁闭单元(71)解锁并将动作杆锁闭销(72)、上检测销(73)和下检测销(74)退回锁闭单元(71)内部，锁闭单元(71)自检正常到位后完成解锁；控制器(1)将与转辙机(3)匹配的电压和频率参数指令信息发送给变频电源(2)使其给直线电机(5)供电，直线电机的次级(52)在直线电机的初级(51)的导轨上做直线运动，其相对位移信息通过直线编码器实时反馈给控制器(1)；直线电机的次级(52)单方向直线运动过程中接触驱动块(61)，再通过与驱动块(61)连接的销式传感器(62)和止挡盖板(63)将驱动力传递到动作杆(64)上，驱动动作杆(64)直线运动，最终带动与动作杆(64)连接的道岔进行转换，道岔在转换过程中带动检测机构(8)运动；动作杆(64)、上检测杆(81)和下检测杆(82)都装有磁栅，通过位移传感器(10)读出位置信息实时反馈给控制器(1)；控制器(1)比较直线电机的次级(52)、动作杆(64)、上检测杆(81)、下检测杆(82)的位置信息，判断外部道岔转换动作到位后，控制器(1)控制变频电源(2)对锁闭模块(7)供电，锁闭模块(7)的锁闭单元(71)的内置电驱动模块将动作杆锁闭销(72)、上检测销(73)、下检测销(74)伸出，分别插入动作杆(64)对应的锁闭孔，以及上检测杆(81)和下检测杆(82)对应的检测孔内；当锁闭单元(71)自检闭锁成功后，控制器(1)发出道岔转换到位的指示信息，转辙机(3)完成单次转换动作。
  11. 根据权利要求10所述的一种基于直线电机变频驱动的转辙机系统，其特征是：当发生道岔挤脱现象时，锁闭模块(7)的锁闭单元(71)将挤脱柱顶起，并沿挤脱器(75)的导向槽滑动，控制器(1)检测到异常后发出报警信号。
  12. 一种基于直线电机变频驱动的转辙机系统的工作方法，其特征是，至少包括：
    第一步，系统初始化，设置转辙机(3)信息，如转辙机(3)的编号、动程、额定负载条件下的电源电压、频率等参数，设置完成后锁定转辙机(3)参数信息；
    第二步，接收车站监控室发出道岔转换的指令，若整机检测状态正常，控制器(1)向转辙机(3)发送转换执行指令，转辙机(3)的锁闭模块(7)通电， 锁闭单元(71)解锁，动作杆锁闭销(72)、上检测销和下检测销退回锁闭单元(71)；若整机检测状态异常，控制器(1)反馈异常信息，并等待处理；
    第三步，转换执行过程中，控制器(1)通过对比本机正常输出力-时间曲线与实时输出力-时间曲线，判断转辙机(3)是否过载或状态异常；
    第四步，转辙机(3)转换到位后，控制器(1)通过对比直线电机(5)、动作杆(64)、上检测杆(81)和下检测杆(82)的行程判断转辙机(3)及外部道岔状态，全部到位后控制器(1)控制变频电源(2)向锁闭模块(7)通电，锁闭单元(71)闭锁，动作杆锁闭销(72)、上检测销和下检测销伸出锁闭单元(71)，锁闭动作杆(64)、上检测杆(81)和下检测杆(82)；
    第五步，锁闭单元(71)闭锁，动作杆锁闭销(72)、上检测销和下检测杆均检测到位后，控制器(1)反馈道岔转换到位的状态信息。
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