一种基于直线电机变频驱动技术的转辙机及方法技术

本发明专利技术涉及一种直线电机变频驱动技术的转辙机及方法，其特征是：至少包括：壳体（4）、直线电机（5）、动作机构（6）、锁闭模块（7）、检测机构（8）、电气控制接口（9）、位移传感器（10），直线电机（5）在壳体（4）内的直线电机（5）安装轴上，直线电机（5）的安装轴在壳体（4）两端固定；在壳体（4）内的直线电机（5）安装轴一侧，固定动作机构（6）、检测机构（8）、位移传感器（10），壳体（4）上有电气控制接口（9），外部变频电源线通过电气控制接口（9）接入到转辙机直线电机（5）上；这种直线电机变频驱动技术的转辙机及方法，结构简单、效率高的基于，能达到调节转辙机直线电机运行速度和输出力的目的。

A switch machine and method based on linear motor frequency conversion drive technology

【技术实现步骤摘要】
一种基于直线电机变频驱动技术的转辙机及方法
本专利技术属于机电
，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及方法，可用于铁路和城市轨道交通领域的道岔转换。
技术介绍
转辙机是道岔的转换设备，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。目前，国内常见的转辙机型号有ZD6、ZD9、ZY7、S700K等。其主要的传动方式包括：齿轮齿条传动、滚珠丝杠传动、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。因此，一种基于直线电机变频技术的电动转辙机孕育而生，其特点是结构简单、电机直接驱动动作杆，没有中间传动环节机械传动效率高。
技术实现思路
本专利技术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及方法，以达到调节转辙机直线电机运行速度和输出力的目的。本专利技术的目的是这样实现的，涉及一种基于直线电机变频驱动技术的转辙机，其特征是：至少包括壳体、直线电机、动作机构、锁闭模块、检测机构、电气控制接口、位移传感器，直线电机的次级在壳体内的直线电机的初级安装轴上，直线电机的初级在壳体两端固定安装；在壳体内的直线电机的一侧，导向式固定动作机构和检测机构，固定锁闭模块、位移传感器，壳体上有电气控制接口，外部变频电源线通过电气控制接口接入到转辙机直线电机上；转辙机转换到位后，控制器通过电气控制接口对壳体内的直线电机、动作机构、检测机构、位移传感器行程来判断转辙机及外部道岔状态，全部到位后控制器控制变频电源向锁闭单元通电，锁闭动作杆及检测杆。所述的直线电机包括：直线电机的初级、直线电机的次级；所述的动作机构包括：驱动块、销式传感器、止挡盖板、动作杆；所述的锁闭模块7包括：锁闭单元、动作杆锁闭销、上检测杆检测销、下检测杆检测销、挤脱器；所述的检测机构包括：上检测杆、下检测杆；直线电机初级与转辙机壳体通过螺栓固定连接，直线电机次级通过驱动块、销式传感器和止挡盖板与动作杆连接；锁闭模块的锁闭单元一侧的两个动作杆锁闭销与动作杆相连，另一侧的上检测杆检测销、下检测杆检测销分别与检测机构的上检测杆、下检测杆连接，锁闭单元顶面通过挤脱柱与挤脱器连接，挤脱器通过螺栓固定在壳体上。所述的控制器接收道岔转换命令，控制器判断目前转辙机状态正常后反馈执行道岔转换指示状态，同时控制器控制变频电源给转辙机的锁闭模块供电，锁闭模块中的锁闭单元解锁并将锁闭销、上检测杆检测销和下检测杆检测销退回锁闭单元内部，锁闭单元自检正常到位后完成对转辙机的解锁；控制器将与转辙机匹配的电压和频率参数指令信息发送给变频电源使其给转辙机的直线电机供电，直线电机的初级固定在壳体上，直线电机的次级在初级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；直线电机的次级单方向直线运动过程中接触驱动块，再通过与驱动块连接的销式传感器和止挡盖板将驱动力传递到动作杆上，驱动动作杆直线运动，最终带动与动作杆连接的道岔进行转换；动作杆和上检测杆、下检测杆都装有磁栅，通过电涡流传感器读出位置信息实时反馈给控制器；当转辙机动作到位后，控制器比较直线电机的次级、动作杆、上检测杆、下检测杆位置信息，判断到位后控制器控制变频电源对锁闭模块供电，锁闭模块的锁闭单元的内置电驱动模块将动作杆锁闭销、上检测杆检测销、下检测杆检测销伸出，分别插入动作杆、上检测杆、下检测杆对应的孔内；当锁闭单元自检锁闭成功后，控制器发出道岔转换到位的指示信息，转辙机完成单次转换动作。当发生道岔挤脱现象时，锁闭模块的锁闭单元将挤脱柱顶起，并延挤脱器的导向槽滑动，控制器检测到异常移动发出报警信号。提供一种基于直线电机变频驱动技术的转辙机方法：至少包括：第一步，系统初始化，设置道岔转辙机信息，如转辙机编号、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参数信息；第二步，车站监控室发出操作道岔的指令，若整机检测状态正常情况，控制器反馈转换执行状态，并对转辙机的锁闭单元通电，锁闭单元通电后动作杆锁闭销、上下检测杆检测销解锁并退回锁闭单元；若车站监控室发出操作道岔的指令后，整机检测状态异常，控制器反馈异常信息，并等待处理；第三步，转换执行过程中，控制器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，判断转辙机是否过载或状态异常；第四步，转辙机转换到位后，控制器通过对比直线电机、动作杆、检测杆行程判断转辙机及外部道岔状态，全部到位后控制器控制变频电源向锁闭单元通电，锁闭动作杆及检测杆；第五步，锁闭销和检测销均检测到位后，控制器反馈道岔转换到位的状态信息。所述的步骤3包括：（3a）若转辙机过载，变频控制器通过改变变频电源参数将输出降低至过载临界状态并发出过载提示警报；（3b）若转辙机没有过载，将继续执行转辙机动作转换指令；（3c）若转辙机转换状态异常，则控制器发出转换异常提示警报；（3d）若转辙机转换状态正常，则控制器发出信号提示转换正常。本专利技术具有如下优点：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）转辙机动作杆联动块通过销式传感器连接，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）利用转辙机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）利用锁闭模块与动作机构分离方法，实现转辙机动作杆和表示杆在不同动程位置的锁闭，增强了转辙机的适应性，减小了转辙机的动程型号；5）转辙机动作杆和检测杆为圆柱形防水结构，提高整机防水性能。下面结合实施例附图对本专利技术做进一步说明。附图说明图1为本专利技术转辙机整机结构示意图；图2为本专利技术直线电机与动作机构关系示意图；图3为本专利技术锁闭模块示意图；图4为本专利技术检测机构示意图；图5为本专利技术转辙机系统关系示意图；图6为本专利技术工作流程示意图。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、上检测杆检测销；74、下检测杆检测销；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。具体实施方式如图1所示，涉及一种基于直线电机变频驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于直线电机变频驱动技术的转辙机，其特征是：至少包括：壳体（4）、直线电机（5）、动作机构（6）、锁闭模块（7）、检测机构（8）、电气控制接口（9）、位移传感器（10），直线电机（5）在壳体（4）内的直线电机（5）安装轴上，直线电机（5）的安装轴在壳体（4）两端固定；在壳体（4）内的直线电机（5）安装轴一侧，固定动作机构（6）、检测机构（8）、位移传感器（10），壳体（4）上有电气控制接口（9），外部变频电源线通过电气控制接口（9）接入到转辙机直线电机（5）上；转辙机（3）转换到位后，控制器（1）通过电气控制接口（9）对壳体（4）内的直线电机（5）、动作机构（6）、检测机构（8）、位移传感器（10）行程来判断转辙机（3）及外部道岔状态，全部到位后控制器（1）控制变频电源（2）向锁闭单元（71）通电，锁闭动作杆（64）及检测杆。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于直线电机变频驱动技术的转辙机，其特征是：至少包括：壳体（4）、直线电机（5）、动作机构（6）、锁闭模块（7）、检测机构（8）、电气控制接口（9）、位移传感器（10），直线电机（5）在壳体（4）内的直线电机（5）安装轴上，直线电机（5）的安装轴在壳体（4）两端固定；在壳体（4）内的直线电机（5）安装轴一侧，固定动作机构（6）、检测机构（8）、位移传感器（10），壳体（4）上有电气控制接口（9），外部变频电源线通过电气控制接口（9）接入到转辙机直线电机（5）上；转辙机（3）转换到位后，控制器（1）通过电气控制接口（9）对壳体（4）内的直线电机（5）、动作机构（6）、检测机构（8）、位移传感器（10）行程来判断转辙机（3）及外部道岔状态，全部到位后控制器（1）控制变频电源（2）向锁闭单元（71）通电，锁闭动作杆（64）及检测杆。


2.根据权利要求1所述的一种基于直线电机变频驱动技术的转辙机，其特征是：所述的直线电机（5）包括：直线电机的初级（51）、直线电机的次级（52）；所述的动作机构（6）包括：驱动块（61）、销式传感器（62）、止挡盖板（63）、动作杆（64）；所述的锁闭模块（7）包括：锁闭单元（71）、动作杆锁闭销（72）、上检测杆检测销（73）、下检测杆检测销（74）、挤脱器（75）；所述的检测机构（8）包括：上检测杆（81）、下检测杆（82）；直线电机初级（51）与转辙机壳体（4）通过螺栓固定连接，直线电机次级（52）通过驱动块（61）、销式传感器（62）和止挡盖板（63）与动作杆（64）连接；锁闭模块（7）的锁闭单元（71）一侧的两个动作杆锁闭销（72）与动作杆（64）相连，另一侧的上检测杆检测销（73）、下检测杆检测销（74）分别与检测机构（8）的上检测杆（81）、下检测杆（82）连接，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。


3.根据权利要求1所述的一种基于直线电机变频驱动技术的转辙机，其特征是：所述的控制器（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）给转辙机（3）的锁闭模块（7）供电，锁闭模块（7）中的锁闭单元（71）解锁并将锁闭销（72）、上检测杆检测销（73）和下检测杆检测销（74）退回锁闭单元（71）内部，锁闭单元（71）自检正常到位后完成对转辙机（3）的解锁；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）使其给转辙机（3）的直线电机（5）供电，直线电机的初级（51）固定在壳体（4）上，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：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，
申请(专利权)人：西安铁路信号有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61