1.本发明涉及铁路道岔转换设备技术领域，特别是涉及一种电空转辙机用智能机械锁闭系统。


背景技术：

2.转辙机适用于有压缩空气源的自动化、半自动化铁路驼峰编组场，是借助于压缩空气，用来完成转换道岔、锁闭道岔和表示尖轨位置的快速道岔转换设备。
3.转辙机在动作到位后，始终保持调定风压，依靠压缩空气产生的推力使尖轨与基本轨处于密贴状态，当车辆经过道岔产生的反向力大于该推力时，会出现尖轨与基本轨斥离的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种电空转辙机用智能机械锁闭系统。
5.为此，本发明提供了一种电空转辙机用智能机械锁闭系统，包括执行部分和控制部分；
6.对于执行部分，其包括电磁锁闭阀、活塞杆；
7.电磁锁闭阀，安装在电空转辙机的底壳上；
8.活塞杆，安装在气缸中；
9.其中，电空转辙机具有的气缸上的活塞杆，与道岔的拉杆相连接；
10.道岔拉杆的前后两端，还固定连接在尖轨的前后两侧内侧；
11.其中，电磁锁闭阀上的锁闭杆，位于活塞杆的正左边；
12.活塞杆的外壁，在与锁闭杆正对应的位置，具有锁闭凹孔；
13.当电磁锁闭阀断电时，锁闭杆的右端伸出并进入到活塞杆上的锁闭凹孔中，实现对活塞杆的锁闭，进而实现对道岔的拉杆进行锁闭；
14.当电磁锁闭阀通电时，锁闭杆的右端收缩，不再进入到活塞杆上的锁闭凹孔中，释放活塞杆，进而释放道岔的拉杆，这时候，电空转辙机可以通过道岔的拉杆完成道岔的转换，道岔解锁；
15.对于控制部分，其包括控制单元和电控开关；
16.控制单元通过输入输出线缆，与安装在控制室内、用于采集基本轨包括的道岔区段是否有车辆通过信息的道岔区段继电器组合相连接，用于当检测到有车辆通过基本轨的道岔区段时，发出锁闭命令给电控开关，断开电磁锁闭阀的供电回路，使得电磁锁闭阀上的锁闭杆对活塞杆进行锁闭，此时电空转辙机无法动作，道岔锁闭；
17.而当检测到车辆没有通过基本轨的道岔区段时，发出解锁命令给电控开关，接通电磁锁闭阀的供电回路，使得电磁锁闭阀上的锁闭杆释放活塞杆，此时电空转辙机能够正常动作，道岔解锁；
18.其中，电控开关，串联在电磁锁闭阀的供电回路上。
19.优选地，电磁锁闭阀，通过四根螺栓，固定在电空转辙机的底壳上，用于实现对道岔的锁闭。
20.优选地，电磁锁闭阀包括中空的阀体；
21.阀体的左右两端，分别安装有后盖和前盖；
22.前盖上具有横向分布的通孔，该通孔中横向贯穿设置有一个锁闭杆；
23.锁闭杆的主体部分位于阀体的内腔中，且锁闭杆的右端部露出于前盖；
24.锁闭杆的左端，与后盖右端具有的凸起部之间，设置有弹簧；
25.后盖的中部和右端，以及锁闭杆的主体部分外部，环绕设置有一圈线圈。
26.优选地，锁闭杆包括衔铁；
27.衔铁的左侧凹槽中，嵌入有一个导杆；
28.衔铁的右侧凹槽中，嵌入有一个锁闭头；
29.其中，锁闭头的右端部露出于前盖；
30.导杆的左端，位于后盖右端具有的凸起部中的导杆限位槽中；
31.导杆限位槽中，具有弹簧；
32.弹簧的右端，套在导杆的左端外壁。
33.优选地，控制单元包括采集模块、处理模块、通信模块和电源模块；
34.其中，采集模块通过输入输出线缆与安装在控制室内、用于采集基本轨包括的道岔区段是否有车辆通过信息的道岔区段继电器组合相连接，用于采集继电器组合的工作状态信息；
35.处理模块，与采集模块相连接，并且通过io线缆与电控开关相连，用于根据继电器组合的工作状态信息，判断是否有车辆进入基本轨的道岔区段，并对电控开关进行相应控制。
36.优选地，通信模块，与处理模块相连接，用于通过工业控制总线或工业以太网与上位机进行通信。
37.优选地，电源模块，分别与采集模块、处理模块和通信模块相连接，用于为控制单元中的采集模块、处理模块和通信模块提供直流工作电源。
38.由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种电空转辙机用智能机械锁闭系统，其设计科学，通过采集溜放车辆信息，选择适当的时机控制锁闭或解锁道岔。其中，当车辆通过时锁闭道岔，增加转辙机对道岔的锁闭力，保证在车辆经过道岔时尖轨与基本轨密贴；而当车辆离开道岔区段时立即解锁道岔，不影响转辙机的正常转换，具有重大的实践意义。
附图说明
39.图1为本发明提供的一种电空转辙机用智能机械锁闭系统，在实施例中的控制部分、执行部分、电空转辙机以及道岔的布置关系示意图；
40.图2a为本发明提供的一种电空转辙机用智能机械锁闭系统，在实施例的执行部分中的电磁锁闭阀，通过锁闭杆锁闭活塞杆的示意图；
41.图2b为图2a中所示i部分的放大结构示意图；
42.图3为本发明提供的一种电空转辙机用智能机械锁闭系统，在实施例的执行部分中的电磁锁闭阀的内部结构示意图；
43.图4为本发明提供的一种电空转辙机用智能机械锁闭系统，在实施例的执行部分中的锁闭杆的结构示意图；
44.图5为本发明提供的一种电空转辙机用智能机械锁闭系统，在实施例的控制部分中，组成部件的关系示意图；
45.图6为本发明提供的一种电空转辙机用智能机械锁闭系统，在实施例的控制部分中，控制单元的内部结构示意图；
46.图7为本发明提供的一种电空转辙机用智能机械锁闭系统，在实施例中，所应用的道岔区段dg1和dg上安装的道岔区段继电器组合的电路图；
47.图中，1为执行部分；2为控制部分；3为电空转辙机；4为基本轨；5为尖轨；
48.6为道岔的拉杆；7为电磁锁闭阀；8为锁闭杆；9为活塞杆；10为前盖；
49.11为阀体；12为线圈；13为后盖；14为弹簧；15为锁闭头；
50.16为衔铁；17为导杆；18为上位机；19为控制单元；20为电控开关；
51.21为人机操作界面；22为采集模块；23为处理模块；24为通信模块；25为电源模块。
具体实施方式
52.为使本发明实现的技术手段更容易理解，下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分。
53.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
54.需要说明的是，在本技术的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
55.此外，还需要说明的是，在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”等应做广义理解，例如，可以是固定安装，也可以是可拆卸安装。
56.对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
57.参见图1至图7，本发明提供了一种电空转辙机用智能机械锁闭系统，包括执行部分1和控制部分2；
58.对于执行部分1，其包括电磁锁闭阀7和活塞杆9；
59.电磁锁闭阀7，安装在电空转辙机3的底壳上；
60.活塞杆9，安装在电空转辙机3具有的气缸30中；
61.需要说明的是，气缸是电空转辙机的主要执行部件，活塞杆是气缸的重要组成部件。
62.其中，电空转辙机3具有的气缸30上的活塞杆9，与道岔的拉杆6通过螺栓穿孔的方式固定连接；
63.道岔的拉杆6的前后两端，还通过螺栓穿孔的方式固定连接在尖轨5的前后两侧内侧；
64.需要说明的是，当电空转辙机3动作时，通过道岔的拉杆6带动尖轨5动作，完成道岔的转换。尖轨5的一端，与基本轨4相接。
65.其中，电磁锁闭阀7上的锁闭杆8，位于活塞杆9的正左边；
66.活塞杆9的外壁，在与锁闭杆8正对应的位置，具有锁闭凹孔；
67.当电磁锁闭阀7断电时，锁闭杆8的右端伸出并进入到活塞杆9上的锁闭凹孔中，实现对活塞杆9的锁闭，进而实现对道岔的拉杆6进行锁闭；
68.当电磁锁闭阀7通电时，锁闭杆8的右端收缩，不再进入到活塞杆9上的锁闭凹孔中，释放活塞杆9，进而释放道岔的拉杆6，道岔解锁，这时候，电空转辙机3可以通过道岔的拉杆6完成道岔的转换。
69.对于控制部分2，其包括控制单元19和电控开关20；
70.控制单元19通过io(输入输出)线缆，与安装在控制室内、用于采集基本轨4包括的道岔区段是否有车辆通过信息(即被占用和空闲信息)的道岔区段继电器组合相连接，用于当检测到有车辆通过基本轨4的道岔区段时，发出锁闭命令给电控开关20，断开电磁锁闭阀7的供电回路，使得电磁锁闭阀7上的锁闭杆8对活塞杆9进行锁闭，此时电空转辙机3无法动作，道岔锁闭；
71.而当检测到车辆没有通过基本轨4的道岔区段时，发出解锁命令给电控开关20，接通电磁锁闭阀7的供电回路，使得电磁锁闭阀7上的锁闭杆8释放活塞杆9，此时电空转辙机3能够正常动作，道岔解锁；
72.其中，电控开关20，串联在电磁锁闭阀7的供电回路上。
73.在本发明中，具体实现上，电磁锁闭阀7，通过四根螺栓，固定在电空转辙机3的底壳上，用于实现对道岔的锁闭。
74.在本发明中，具体实现上，电磁锁闭阀7包括中空的阀体11；
75.阀体11的左右两端，分别安装有后盖13和前盖10；
76.前盖10上具有横向分布的通孔，该通孔中横向贯穿设置有一个锁闭杆8；
77.锁闭杆8的主体部分位于阀体11的内腔中，且锁闭杆8的右端部露出于前盖10；
78.锁闭杆8的左端，与后盖13右端具有的凸起部之间，设置有弹簧14；
79.后盖13的中部和右端，以及锁闭杆8的主体部分外部，环绕设置有一圈线圈12。
80.具体实现上，锁闭杆8包括衔铁16；
81.衔铁16的左侧凹槽中，嵌入有一个导杆17；
82.衔铁16的右侧凹槽中，嵌入有一个锁闭头15；
83.其中，锁闭头15的右端部露出于前盖10；
84.导杆17的左端，位于后盖13右端具有的凸起部中的导杆限位槽130中；
85.导杆限位槽130中，具有弹簧14；
86.弹簧14的右端，套在导杆17的左端外壁。
87.具体实现上，锁闭杆8采用分体结构，衔铁16采用磁通量高、无残磁的材质加工，便于保证锁闭杆通电吸起、失电释放，锁闭头15采用高强度、隔磁的材料加工而成，便于通电后吸起，同时保证锁闭活塞杆9后不会因受活塞杆9的剪切而折断或卡阻。
88.在本发明中，具体实现上，如图6所示，控制单元19包括采集模块22、处理模块23、通信模块24和电源模块25；
89.其中，采集模块22通过io(输入输出)线缆与安装在控制室内、用于采集基本轨4包括的道岔区段是否有车辆通过信息(即被占用和空闲信息)的道岔区段继电器组合相连接，用于采集继电器组合的工作状态信息；
90.处理模块23，与采集模块22相连接，并且通过io线缆(输入输出)与电控开关20相连，用于根据继电器组合的工作状态信息，判断是否有车辆进入基本轨4的道岔区段，并对电控开关20进行相应控制(有车辆时，控制断开电控开关20，没有车辆时控制导通电控开关20)。
91.需要说明的是，在目前自动化驼峰溜放作业中，为了防止轻车跳动失去分路而造成轨道继电器误吸起，驼峰每个分路道岔区段采用了双区段轨道电路，即设置保护区段dg1和主区段dg(均是道岔区段)，电路图如图7所示。
92.参见图7所示，每个道岔区段(例如道岔区段dg1和dg)上分别设置一个道岔区段继电器组合，每个道岔区段继电器组合包含三个反映是否有车占用的继电器：dg1轨道继电器(dg1j)，dg1反复示轨道继电器(fdg1j)和dg轨道继电器(dgj)。其中，dg1j吸起，表示dg1区段空闲，dg1j落下，表示dg1区段占用；dgj吸起，表示dg1区段和dg区段空闲，dgj落下，表示dg1区段或dg区段占用；而fdg1j作为缓放继电器，通电时即刻吸起，断电时延时落下，利用它的延时落下特性，来防止轻车在轨面跳动时造成的dg轨道继电器(dgj)错误吸起。
93.具体实现上，dg1轨道继电器(dg1j)和dg轨道继电器(dgj)，采用现有的铁路信号专用的jwxc
‑
2.3型继电器。
94.具体实现上，dg1反复示轨道继电器(fdg1j)，采用现有的铁路信号专用的jwxc
‑
h340型继电器。
95.需要说明的是，如图7所示，道岔区段无车占用时，dg1轨道继电器(dg1j)通过电源gjz220和gjf220的励磁电路导通，dg1j处于吸起状态；由于dg1j吸起，dg1反复示轨道继电器(fdg1j)通过电源kz和kf的励磁电路断开，fdg1j处于落下状态；由于fdg1j落下，dgj通过电源gjz220和gjf220的励磁电路导通，dgj也处于吸起状态。
96.驼峰车辆的溜放方向为图7从左至右的方向。
97.当车辆进入dg1区段，尚未进入dg区段时，dg1j通过电源gjz220和gjf220的励磁电路被车辆轮对短路，dg1j落下；由于dg1j落下，fdg1j通过电源kz和kf的励磁电路导通，fdg1j吸起；由于fdg1j吸起，dgj通过电源djz220和djf220的励磁电路断开，dgj落下。
98.当车辆进入dg区段，尚未出清dg1区段时，dg1j通过电源gjz220和gjf220的励磁电路被车辆轮对短路，dg1j落下；由于dg1j落下，fdg1j通过电源kz和kf的励磁电路导通，fdg1j吸起；由于fdg1j吸起，同时dgj通过电源djz220和djf220的励磁电路被车辆轮对短路，dgj落下。
99.当车辆占用dg区段，出清dg1区段时，dg1j通过电源gjz220和gjf220的励磁电路导通，dg1j处于吸起状态；由于dg1j吸起，fdg1j通过电源kz和kf的励磁电路断开，fdg1j(缓放继电器)经过延时后落下；尽管fdg1j经过延时后落下，但dgj通过电源djz220和djf220的励磁电路仍被车辆轮对短路，因此dgj仍然落下。
100.当车辆完全出清dg区段时，dg1j通过电源gjz220和gjf220的励磁电路导通，dg1j
处于吸起状态；由于dg1j吸起，fdg1j通过电源kz和kf的励磁电路断开，fdg1j处于落下状态；由于fdg1j落下，dgj通过电源gjz220和gjf220的励磁电路导通，dgj也处于吸起状态。
101.需要说明的是，以上在道岔区段上设置道岔区段继电器组合的技术，以及继电器组合的工作原理，为现有的已在自动化驼峰溜放作业中推广应用的技术，在此不再赘述。
102.对于本发明，具体实现上，在车辆溜放时，经过道岔轨道电路区段(即基本轨4上的道岔区段dg1、dg)的过程，可以简单描述为：
103.1、两个道岔区段(即道岔区段dg1和dg)均无车占用时，dg1j吸起，fdg1j落下，dgj吸起。
104.2、当车辆进入dg1区段，尚未进入dg区段时，dg1j落下，fdg1j吸起，dgj落下。
105.3、当车辆进入dg区段，尚未出清dg1区段时，dg1j落下，fdg1j吸起，dgj落下。
106.4、当车辆占用dg区段，出清基本轨dg1区段时，dg1j吸起，fdg1j落下，dgj落下。
107.5、当车辆完全出清dg区段时，dg1j吸起，fdg1j落下，dgj吸起。
108.因此，可以通过采集dg1j、fdg1j、dgj的继电器接点位置，判断车辆在道岔轨道电路区段的位置。
109.具体实现上，通信模块24，与处理模块23相连接，用于通过工业控制总线或工业以太网与上位机18进行通信，用于传递采集的信息、控制信息与状态信息等信息。
110.具体实现上，电源模块25，分别与采集模块22、处理模块23和通信模块24相连接，用于为控制单元中的采集模块22、处理模块23和通信模块24提供24v的直流工作电源。
111.在本发明中，具体实现上，如图5所示，控制部分2还包括上位机18；
112.其中，上位机18为工控机，通过光纤与人机操作界面21相连，通过以太网与驼峰系统相连；
113.上位机18与控制单元19通过工业控制总线或工业以太网连接；
114.控制单元19通过io线缆分别与基本轨4的道岔区段上安装的继电器组合、电控开关20连接。
115.需要说明的是，电控开关20通过io电缆，串联至电空转辙机底壳上安装的电磁锁闭阀7的励磁电路(即供电回路)中。
116.需要说明的是，在本发明中，电空转辙机3为现有的电空转辙机，例如是天津铁路信号有限责任公司生产的zk4系列电空转辙机。本发明专利阐述的系统，是适用于天津铁路信号有限责任公司生产的zk4系列电空转辙机的辅助锁闭系统。
117.为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面说明本发明的工作原理。
118.对于本发明，需要说明的是，参见图1所示，控制部分2的控制单元19中的采集模块22，通过io采集电缆，连接控制室内的基本轨4的道岔区段继电器组合，从而通过道岔区段继电器组合，来采集基本轨4上的道岔区段dg1、dg的信息(即是否有车辆通过信息，即被占用和空闲信息)，当道岔区段dg1、dg内没有车辆占用，经过处理模块23检测分析后，向执行部分的锁闭阀7发送解锁命令，控制电控开关20接通电磁锁闭阀7的供电回路，线圈12得电后励磁，后盖13及锁闭杆8磁化后克服弹簧14的弹力吸合，锁闭杆8的一端不再进入到活塞杆9上的锁闭凹孔中，这时候释放活塞杆9，道岔解锁，电空转辙机可以正常动作。
119.具体实现上，控制过程给执行单元动作预留了动作时间，防止在锁闭或解锁过程中电空转辙机转换，造成卡阻。
120.当处理模块23通过采集模块22所采集的继电器状态信息检测到有车辆进入dg1道岔区段，且电空转辙机表示信号正常时，向执行部分1发送锁闭命令，控制电控开关20断开电磁锁闭阀7的供电电路，线圈12失电，锁闭杆8在弹簧14的弹力作用下伸出进入到活塞杆9上的锁闭凹孔中，锁闭活塞杆9，电空转辙机无法动作，道岔的拉杆6不能动作，道岔锁闭。如果此时尖轨5受力，向斥离基本轨4的方向运动，此时因锁闭杆8的阻挡，活塞杆9无法动作，从而道岔的拉杆6无法动作，由于拉杆6连接尖轨5的前后两端，进而使得尖轨5与基本轨4始终保持密贴要求。
121.需要说明的是，本发明提供的是一种zk4系列电空转辙机的智能机械锁闭系统，包括控制与执行两部分。其中控制部分的上位机、控制单元、电控开关等电器元件组装成机柜后安放在驼峰控制室内；执行部分的电磁锁闭阀、活塞杆组成执行部分，电磁锁闭阀通过普通a型平键定位，然后用四条螺栓固定在转辙机底壳上，活塞杆安装在气缸中，是气缸的重要组成部件；执行部分与控制部分通过通信电缆连接、通信。
122.本发明的控制部分通过采集驼峰控制系统及继电器组合信息，经判断后通过通信电缆向执行单元发送锁闭、解锁命令，在道岔区段有车辆通过时，锁闭活塞杆，从而锁闭道岔，而在无车时解锁活塞杆，从而解锁道岔，不影响转辙机的正常转换。
123.本发明与现有转辙机的锁闭模式相比有本质区别。现有转辙机的锁闭模式为故障锁闭，即当外界给转辙机提供的风压或电压故障，不能支持转辙机转换时锁闭道岔；当风压及电压均正常解锁道岔，车辆经过时道岔处于解锁状态，从而存在尖轨与基本轨斥离的可能。
124.如前所述，本发明的锁闭系统使执行部分在有车经过时锁闭道岔，保证车辆经过道岔时尖轨与基本轨密贴。
125.综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种电空转辙机用智能机械锁闭系统，其设计科学，通过采集溜放车辆信息，选择适当的时机控制锁闭或解锁道岔。其中，当车辆通过时锁闭道岔，增加转辙机对道岔的锁闭力，保证在车辆经过道岔时尖轨与基本轨密贴；而当车辆离开道岔区段时立即解锁道岔，不影响转辙机的正常转换，具有重大的实践意义。
126.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。