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摘要：隨著鐵路沙盤在國內多家院校的廣泛應用，針對目前部分沙盤轉轍機存在的問題，本文提出了一種沙盤轉轍機的設計與實現方案，主要包括沙盤轉轍機所用元器件的選型、轉轍機的結構設計、PCB設計、控制電路設計以及詳細的控制電路原理分析。

關鍵詞：鐵路沙盤；轉轍機；道岔；電路

1概述

鐵路沙盤可以實現軌道交通信號、交通運輸以及供電接觸網等專業的演示與培訓要求。鐵路沙盤上主要有模型機車、鋼軌、道岔、轉轍機等部件，其中轉轍機質量的好壞直接影響到“接發車作業”、“聯鎖試驗”等專業知識點的實訓教學效果，現有部分鐵路沙盤轉轍機或存在以下問題：1）沙盤轉轍機采用步進電機作為動力源，但因轉轍機體積有限，設計時，步進電機選型較小，故動力輸出小，道岔轉換慢、道岔易卡阻。2）部分沙盤轉轍機設計時，采用了電源線和道岔表示線等多根控制線，布線凌亂且應用單片機程序控制，加之電路板體積小元件多，故障點難查找，給日常的實訓室設備維護工作帶來諸多不便。3）對于四線制道岔表示電路，不僅使分線盤凌亂，還可能誤導初學者。本文旨設計一種可靠性高、成本低、輸出動力強、結構簡單、便于維護的沙盤動轉轍機。

2沙盤轉轍機的結構設計

設計采用DC12V的雙向自保持電磁鐵作為動力源，推拉行程為5mm，可以良好滿足沙盤道岔拉入、伸出位置的轉換，采用三個松下繼電器（型號分別為TQ2-12V、TQ2-12V、TQ2-L-12V，TQ2-12V繼電器特性類似于鐵路信號系統當中應用的無極繼電器，而TQ2-L-12V相當于有極繼電器）實現ZD6轉轍機中自動開閉器功能的模擬，PCB如圖1所示。圖1沙盤轉轍機PCB圖該轉轍機采用4根控制線，與ZD6的實際控制相吻合，同時采用2個整流二極管用于定、反位表示電路中。

3道岔電路的設計及原理分析

1）道岔電路的設計。每組道岔設置一套繼電道岔控制電路，由啟動和表示兩部分電路構成［1］。啟動電路在原定型電路的基礎上，將1DQJ的1、2線圈短接，利用其3、4線圈從勵磁吸起轉為落下的緩放時間內，使道岔轉換到位。由于1DQJ的3、4線圈緩放時間大于0.4s，雙向自保持電磁鐵的動作時間小于0.2s，故可滿足道岔轉換的要求以保證道岔可靠轉換到位。電路如圖2所示。轉轍機的啟動電源由原來的DC220V改成DC12V，并將電磁鐵并接在X1、X2、X4上，利用組合電路中2DQJ的前后接點切換來實現道岔的定、反位轉換；繼電器1和繼電器2用來與道岔組合配合完成道岔的轉換控制，繼電器3與電磁鐵并聯實現道岔表示電路的控制，具體電路設計見圖3。圖3道岔控制電路圖（轉轍機部分）2）道岔電路原理分析（1）定位表示電路。沙盤道岔平時處于定位狀態，組合中DBJ吸起，其勵磁電路如下：BBⅡ3—R1-2—側面端子05-17—X3—繼電器3-11—繼電器3-12—二極管1-2—繼電器2-13—繼電器2-11—X1—分線盤端子—側面端子05-15—2DQJ112-111—1DQJ11-13—2DQJ131-132—DBJ1-4線圈—BBⅡ4。（2）啟動電路（定到反）。當道岔由定位向反位轉換（單獨操縱）時，在控制臺上同時按下總反按鈕和道岔操縱按鈕后，分別是1DQJ勵磁、斷開DBJ電路、2DQJ轉極、電磁鐵動作，從而帶動道岔轉換，勵磁電路為：1DQJ勵磁：KZ—CA61-63—6502控制臺背部控制端子—側面端子05-9—SJ81-82—1DQJ3-4—2DQJ141-142—CAJ11-12—KF-ZFJ。2DQJ轉極：KZ—1DQJ41-42—2DQJ2-1—CAJ11-12—KF-ZFJ。電機（電磁鐵）電路a：DZ12—RD31-2—1DQJ1-2短接線—1DQJ12-11—2DQJ111-113—側面端子05-16—分線盤端子—X2—繼電器1線圈—X4—分線盤端子—側面端子05-18—1DQJ21-22—2DQJ121-123—RD21-2—DF12。電路b：DZ12—RD31-2—1DQJ1-2短接線—1DQJ12-11—2DQJ111-113—側面端子05-16—分線盤端子—X2—繼電器1-11—繼電器1-12—電磁鐵—X4—分線盤端子—側面端子05-18—1DQJ21-22—2DQJ121-123—RD21-2—DF12。（3）反位表示電路。如圖2所示，繼電器3與電磁鐵并聯，DC12V電壓動作電磁鐵時，也同時使繼電器3動作，當電磁鐵動作且1DQJ緩放落下后，電磁鐵動作電路斷開，接通X2與X3半波整流電路，從而構成FBJ勵磁電路，具體分析如下：BBⅡ4—FBJ1-4線圈—2DQJ133-131—1DQJ13-11—2DQJ111-113—側面端子05-16—分線盤端子—X2—繼電器1-11—繼電器1-13—二極管1-2—繼電器3-13—繼電器3-11—X3—分線盤端子—側面端子05-17—R2-1—BBⅡ3。（4）啟動電路（反到定）。當道岔由反位向定位轉換（進路式操縱）時，在控制臺上辦理經由某組道岔定位的進路后（前提：該組道岔處于反位），分別是1DQJ勵磁、斷開FBJ電路、2DQJ轉極、電磁鐵動作，從而帶動道岔轉換，勵磁電路為：1DQJ勵磁：KZ—CA61-63—6502控制臺背部控制端子—側面端子05-9—SJ81-82—1DQJ3-4—2DQJ141-143—CAJ11-13—DCJ61-62—KF。2DQJ轉極：KZ—1DQJ31-32—2DQJ3-4—CAJ11-13—DCJ61-62—KF。電機（電磁鐵）電路a：DZ12—RD31-2—1DQJ1-2短接線—1DQJ12-11—2DQJ111-112—側面端子05-15—分線盤端子—X1—繼電器2線圈—X4—分線盤端子—側面端子05-18—1DQJ21-22—2DQJ121-122—RD11-2—DF12。電機（電磁鐵）電路b：DZ12—RD31-2—1DQJ1-2短接線—1DQJ12-11—2DQJ111-112—側面端子05-15—分線盤端子—X1—繼電器2-11—繼電器2-12—繼電器1-22—電磁鐵—繼電器2-22—繼電器2-21—X4—分線盤端子—側面端子05-18—1DQJ21-22—2DQJ121-122—RD11-2—DF12。

4結論

本文設計的沙盤轉轍機具有可靠性高、轉換力強、結構簡單、便于維護、控制線數量及二極管位置與現場實際相同等特點，已經應用在國內多家院校的鐵路沙盤中，能夠很好地滿足實訓教學需要。

參考文獻：

［1］錢藝主編.車站信號自動控制系統維護［M］.北京：中國鐵道出版社技，2014.

作者:趙德生 單位:南京鐵道職業技術學院