王友章
三相交流转辙机模拟器的设计与应
发表时间：2014-11-01 20:22 作者： 来源： 浏览：
[摘 要]：三相交流转辙机模拟器，在铁路信号施工模拟试验时完成对道岔操纵电路、表示电路、电源相序的检查。本文重点介绍了三相交流模拟器的设计原理及现场应用。
[关键词]：转辙机模拟器；三相交流；错相；断相；极性保持继电器
引言
随着铁路提速和客运专线建设，三相交流道岔转辙机得到广泛应用，但由于室外道岔转辙机的安装滞后或线路条件受限，与室内控制设备的联合调试不能提前进行，控制电路和表示电路都得不到事先验证，往往造成整个信号系统的开通延误。
三相交流转辙机模拟器（以下简称模拟器）根据三相交流转辙机电路特点，利用继电器将其接入到控制电路中，实现对道岔操纵、语音提示、接通表示电路、电源相序的检查，通过指示灯显示道岔接点闭合位置。模拟器能够完全模拟转辙机设备，对提高工效、降低劳动强度和工程成本、确保安全生产起到了良好效果。
模拟器结构及接口
模拟器结构
模拟器的结构简单，内部主要由三相保护器、继电器、555集成电路、可编程语音芯片等构成，模拟器主机如图1所示。
图1 交流转辙机模拟器
模拟器前面板接口
模拟器前面板的人机接口如图2所示：
电源开关，用于接通或者断开设备的电源；
电源指示灯，用于指示设备的+5 V和+12 V电源是否正常，亮表示正常，灭表示电源异常；
定反指示灯，用于提示设备目前所处的状态，如，“定位”指示灯亮，表示设备目前处在定位状态，可向反位操作；反之，设备可向定位操作；
安全提示灯，用于提示操作者，设备是否处于安全状态；如果设备一上电或者未进行转极操作时，此提示灯亮，则表示设备故障，不可以进行转极操作，指示灯灭表示可以进行转极操作，在进行转极操作过程中，安全指示等亮，延时不低于6 S后，自动熄灭，等待下一次转极操作；
蜂鸣器，用于语音提示目前进行的操作，在进行转极操作时，会进行语音提示，如“道岔定位操作”，“道岔反位操作”。
图2 前面板人机接口
模拟器后面板接口
模拟器后面板接口如图3所示：
R、D用于接电阻及二极管负载，其中电阻阻值为300 Ω、功率不小于75W；
DC 12用于接外部直流12 V电源，为设备供电；
AC 220用于接外部交流220 V电源，为设备供电（与DC 12接口二选一即可）。
图3 后面板接口
设计原理
电路设计
模拟器电路主要有5部分组成：断相、错相、欠压保护电路；电源电路；语音电路；转极电路和延时电路组成，详细的功能框图如图4所示。
图4 模拟器功能框图
电路中，使用了断相、错相、欠压保护器，用来检测AC 380 V电源的是否缺相、相序是否正确，以及电压是否在允许的范围内。电源电路用来实现AC 220 V到DC 12 V和DC 5 V的转换，为设备提供工作电源。语音电路采用可编程语音芯片，可重复擦、写，最长可录30 S时长的语音，使用场效应管设计了语音驱动电路，驱动扬声器发出“道岔定位操作”和“道岔反位操作”的提示语音。转极电路采用了极性保持继电器用来实现定、反操作，并进行保持，既再进行相反方向操作前，设备始终保持在上一次操作的工作状态。延时电路主要完成时间的延迟，在AC 380 V电源输入正常的情况下，延时3 S后，驱动内部负载电阻切换电路，完成表示回路的接通，再经过5 S后，内部负载电阻切换电路恢复到初始状态，表示回路断开，延时结束。
工作原理
设备得电后若“定位”指示灯亮，表示此时设备处在定位状态，可进行反位操作；同理，若“反位”指示灯亮，表示此时设备处在反位状态，可进行定位操作。以设备得电后处在定位为例进行说明。
此时应进行反位操作，AC 380 V由X1、X3、X4端子输入后，断相、错相、欠压保护器对其进行检测，若不正常，设备会没有响应；若正常，保护器动作，并驱动极性保持继电器转极，语音电路会报“道岔反位操作”的语音，内部反表继电器动作，其接点将设备内的反位操作表示回路接通；在保护器动作后，延时电路开始延时，3 S后，反表内部负载电路切换继电器动作，将内部负载电阻短路，此时FBJ继电器动作，表示反位操作及表示回路没有问题，延时5 S后，FBJ落下，反操结束。若FBJ不动作，则表示回路配线错误，应进行检查。在反操之后，可进行定操操作。
设备使用
设备上电，若前面板的“定位”指示灯亮，表示设备目前处在定位状态，此时应该进行反位操作，即通过接线架跳线进行“反操”操作，此时交流3相电通过X1、X3、X4端子输入给设备，若3相电源相序及电压偏差正常情况下，此时“定位”指示灯灭，“反位”指示灯亮；会有“道岔反位操作”的提示语音；并且反位的安全指示灯亮，延时3 S，设备将表示回路接通，此时反表继电器应该吸起，再进过6 S延时，反位安全指示灯灭，反表继电器落下，“反操”模拟试验结束；同样道理可进行“定操”模拟试验。
如果输入的交流380 V缺相、错相、欠压、过压，设备会没有响应，不会报语音、转极以及接通表示回路的动作，此时应该检查工程配线是否正确。
结束语
该模拟器解决了由于室外道岔转辙机的安装滞后或线路条件受限，与室内控制设备的联合调试不能提前进行，控制电路和传输线路都得不到事先验证的难题，并在哈大高铁的长春高速场进行了现场应用，取得了良好效果，对于减轻现场施工人员的劳动强度、提高工作效率有着重要的意义。
发表评论