[0001] 本发明涉及交通信息工程控制技术领域，尤其涉及一种三相五线制交流转辙机正、反装的控制装置及实现方法。

[0002] 交流转辙机是铁路信号控制系统中的一种采用三相交流电源为执行道岔转换、机械锁闭道岔并提供道岔开通位置的机电一体化装置，交流转辙机的正、反装安装是用于左开或右开道岔根据列车控制要求确定道岔定位和反位表示位置进行电气接线的安装和配线方法。以站在道岔前方位置面向岔尖为参考（对向），左开道岔直股定位为正装（1、3接点闭合），弯股定位为反装（2、4接点闭合）；右开道岔直股定位为反装（2、4接点闭合）。弯股定位为正装（1、3接点闭合）；交流转辙机正、反装的主要目的在于控制交流转辙机转动方向和道岔定反位表示位置一致，实现方式的主要区别除室外安装不同之外，还在于三相电源相序的调换引起电机转动方向的转换和道岔位置定反位定义的转换。

[0003] 现有继电器电气执行电路实现交流转辙机正、反装的方式，如图8所示，是通过将具有相序检查功能的断相保护器输出端的B、C相与道岔交流转辙机继电器控制表示电路，启动电源输入端B、C相交换，以达到反装时B、C相换相的目的，同时对道岔交流转辙机控制表示电路输出与交流转辙机输入（X2 X3、X4 X5）换线并颠倒二极管实现交流转辙机正、反~ ~装应用。继电器道岔执行电路采用在断相保护器输出端与启动电路接口处换相。

[0021] 本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

[0022] 实施例1：如图1、2所示，本发明实施例公开了一种三相五线制交流转辙机正、反装的控制装置，包括三相动作电源、全电子道岔执行单元、交流转辙机、执行背板；三相动作电源输入三相电源至全电子道岔执行单元；其中三相动作电源输入方式包括三相电源三相顺序依次连接输入和三相电源BC相换相连接输入；
执行背板输出正、反装识别条件至全电子道岔执行单元；
全电子道岔执行单元采集三相动作电源输入的电压及相序，判断相序与接收到的正反装识别条件是否匹配，以及控制三相电源的输出，用于室外交流转辙机定反位的启动与停止。

[0023] 上述三相动作电源可由外部经插接式端子提供给全电子道岔执行单元，由全电子道岔执行单元计算后作为交流转辙机的驱动电源。

[0024] 如图1、2所示，全电子道岔执行单元包括电压采集电路一、电压采集电路二、控制输出模块、定反位转换模块、CPU；电压采集电路一用于采集三相电源顺序连接时BC相的电压UBC，以及三相电源BC相换相后CB相的电压UCB；
电压采集电路二用于采集三相电源顺序连接时AB相的电压UAB，以及三相电源BC相换相后AC相的电压UAC；
控制输出模块用于控制三相动作电源的输出，驱动室外交流转辙机三相电机的启动与停止；
定反位转换模块用于控制交流转辙机正反向的转动方向，道岔启动时决定交流转辙机向定位转或者向反位转；X1‑X5线用于将三相电源经定反位转换模块输出至交流转辙机；通过在三相电源输入端、定反位转换模块输出端与交流转辙机输入端之间换线，实现交流转辙机的正、反装与对应定反位转时三相电源匹配的功能；
CPU用于接收电压采集电路一和电压采集电路二的采集结果，以及接收执行背板输出的正、反装识别条件，判断电压采集结果与接收到的正、反装识别条件是否匹配；控制定反位转换模块和控制输出模块的动作。

[0025] 其中，电压采集电路一和电压采集电路二如果采集不到电压，即CPU接收不到电压采集电路一和电压采集电路二输出的电压，则认为出现断相的问题，由此可对断相进行判断。

[0026] 其中X1‑X5线用于定反位转换模块连接室外交流转辙机之间的配线端子及电缆线路，道岔转换时作为电源输出驱动线路，道岔转换完成后作为道岔位置的表示线路，其在交流转辙机正装时X1‑X5线在配线端子处顺序配线，反装时在配线端子处X2‑X3、X4‑X5交叉换线连接。这里的表示线路中的“表示”是道岔的专属名词，指的是交流转辙机的具体位置，即将交流转辙机的定位、反位、四开位统称为表示。

[0027] 其中，交流转辙机正、反装属于人为设定的过程，本发明通过设定识别条件，CPU根据识别到的正、反装信息，决策出对应的相序识别方式，进而判断相序与识别到的正、反装的安装方式是否匹配，然后根据正、反装的状态调整对应的三相输入电源以及X1‑X5线的连接方式，实现了根据设计需求确定室外交流转辙机安装方式的目的。

[0028] 其中，定反位转换模块可由开关组成，开关通过与CPU连接，用于决定交流转辙机的三相电机正转还是反装，正转向定位转动，反转向反位转动，具体为，向定位转换时，定反位转换模块将三相电选择从X1、X2、X5线输出至交流转辙机的三相电机，使三相电机正转；向反位转换时，定反位转换模块将三相电选择从X1、X3、X4线输出至交流转辙机三相电机，使交流转辙机电机反转。

[0029] 如图1、2所示，执行背板包括识别条件1和识别条件2；其中识别条件1为室外正装，输出低电平；识别条件2为室外反装，输出高电平。

[0030] 其中，执行背板的识别条件可以为继电器、跳线端子、光耦等实现，执行背板通过插接式端子与CPU连接，设定正反装条件，供CPU识别，当识别条件选择识别条件1（默认条件）时，CPU采集到电平信号为低电平，认为室外交流转辙机为正装方式；当识别条件选择识别条件2时，CPU采集到电平信号为高电平，认为室外交流转辙机为反装方式。

[0031] 实施例2：如图3所示，本发明实施例公开了一种三相五线制交流转辙机正、反装的实现方法，包括以下步骤：S101，三相动作电源、全电子道岔执行单元以及交流转辙机依次连接；其中，交流转辙机正装时，执行背板向全电子道岔执行单元输入识别条件1，三相动作电源的三相依次与全电子道岔执行单元连接，对应的全电子道岔执行单元X1‑X5线依次与交流转辙机X1‑X5连接；交流转辙机反装时，执行背板向全电子道岔执行单元输入识别条件2，三相动作电源的BC相换相与全电子道岔执行单元连接，对应的全电子道岔执行单元的X2‑X3线、X4‑X5线与交流转辙机均交叉换线连接；
S102，全电子道岔执行单元对正、反装时的动作电源相序进行正确性校核；
S103，校核通过，允许道岔转换；
S104，校核不通过，不允许道岔转换。

[0032] 上述步骤S101中，交流转辙机正装时，三相动作电源的三相依次与全电子道岔执行单元连接，对应的全电子道岔执行单元X1‑X5线依次与交流转辙机连接，此时，二极管正接在电路中；交流转辙机反装时，三相动作电源的BC相换相与全电子道岔执行单元连接，对应的全电子道岔执行单元的X2‑X3线、X4‑X5线与交流转辙机交叉换位连接，此时二极管反接在电路中。

[0033] 如图4所示，上述步骤S102中，全电子道岔执行单元对正、反装时的动作电源相序进行正确性校核，包括：S1021，CPU识别到低/高电平信号，即执行背板输出识别条件1/2，交流转辙机室外正/反装；
S1022，CPU采集该状态下三相动作电源输入的线电压并进行积分计算，判断积分计算结果是否大于等于标准阈值Lim；
S1023，响应于是，则相序与交流转辙机正/反装的状态相匹配，即相序正确；
S1024，响应于否，则相序与交流转辙机正/反装的状态不匹配，即相序错乱。

[0034] 如图7所示，为了便于理解，本发明在进行相序匹配判断时，判断依据如下：全电子道岔执行单元对于输入的三相电源，电压采集电路一和电压采集电路二仅仅采集了两路线电压及正弦波形，此时，正装时采集的输入电源是线电压UAB、UBC，电压采集电路一采集UBC，电压采集电路二采集UAB，相序顺时针旋转，根据线电压与相电压的关系，即，线电压 = 相电压 × √3‌，可以转换出相应的相电压；反装换相后三相电源输入电源是线电压UAC、UCB，电压采集电路一采集UCB，电压采集电路二采集UAC，相序逆时针旋转，相位角相差180度。

[0035] 三相电源电压UAB、UBC、UCA之间相差120°，当B、C相调换之后，实际电压采集电路二采集到的电压由UAB调换为UAC，电压采集电路一采集到的电压由UBC调换为UCB，并且UAC与UCA之间相差180°，UBC与UCB之间相差180°。

[0036] 全电子道岔执行单元通过对电压采样值，即线电压进行计算，以积分计算结果代替对120°角度的判断，并与标准阈值进行对比，达到相序检查的目的。

[0037] 上述步骤S1022中，CPU采集该状态下三相动作电源输入的电压并进行计算，判断计算值是否大于等于标准阈值，包括：当交流转辙机正装时，如图5所示，三相电源顺序接入，电压采集电路二和电压采集电路一逐点采集UAB和UBC，电压采集电路二采集的UAB正弦曲线与电压采集电路一采集的º
UBC正弦曲线相差120º，且UBC滞后120，此时判断相序正确的条件为：
其中， 为采样点对应的正弦波角度，Lim为参考相序对应的判断阈值；
当交流转辙机反装时，如图6所示，B、C相换相接入，电压采集电路二采集的UAC正弦曲线与电压采集电路一采集的UCB正弦曲线相差120°，且UAC滞后120°；此时，判断相序的正确条件为：
其中， 为采样点对应的正弦波角度，Lim为参考相序对应的判断阈值。

[0038] 上述正、反装时相序的积分计算结果如果三相电不发生变化，理论上是不变的，并且均大于等于阈值Lim，此时认为相序正确。

[0039] 上述步骤S1024中，当出现相序错乱时，正、反装时相序的判断结果，即积分计算结果会发生变化，并且小于阈值Lim，具体为：若交流转辙机处于正装状态，但B、C相换相的情况下，原采集点实际采集到的波形依旧如图6所示，但是相序正确的判断条件会保持交流转辙机正装时的判断条件，即，
 同理，若交流转辙机处于反装状态，但ABC三相电源顺序接入的情况下，原采集点实际采集到的波形依旧如图5所示，但是相序正确的判断条件会保持交流转辙机反装时的判断条件，即
此两种情况的判断条件下积分计算结果与阈值Lim相比会小于Lim，进而全电子道岔执行单元会得到相序错乱的判断结果，以此来实现全电子道岔执行单元对三相电源相序的检查。

[0040] 其中，三相动作电源的三相顺序接入可以为A、B、C顺序接入，也可以为C、B、A顺序接入，且相序的识别判断也不仅仅局限于UAB与UBC，可通过任意两相线电压判断。

[0041] 故，本发明在进行正反装相序的正确定校核时，通过设定识别条件1和识别条件2，具体为：1、若设定为识别条件1，则当CPU采集并计算的积分计算结果大于等于标准阈值Lim，即积分计算结果对应的相序波形为正装时的波形，则证明此时相序与识别条件1相匹配，相序正确；
2、若设定为识别条件1，则当CPU采集并计算的积分计算结果小于标准阈值Lim，即积分计算结果对应的相序波形为反装时的波形，则证明此时相序与识别条件1不匹配，相序错乱；
3、若设定为识别条件2，则当CPU采集并计算的积分计算结果大于等于标准阈值Lim，即积分计算结果对应的相序波形为反装时的波形，则证明此时相序与识别条件2相匹配，相序正确；
4、若设定为识别条件2，则当CPU采集并计算的积分计算结果小于标准阈值Lim，即积分计算结果对应的相序波形为正装时的波形，则证明此时相序与识别条件1不匹配，相序错乱。

[0042] 综上，本发明通过采用全电子道岔执行单元代替传统继电器执行电路，通过人为设定识别条件，CPU采集识别条件的电平信号，人为确定室外交流转辙机的安装方式，然后通过CPU采集该识别条件下线电压及其正弦波形，得到对应的相序判断结果，即积分计算结果，进行相序的正确性校验，将积分计算结果与阈值对比确定相序是否正确，若相序正确，则表明相序与设定的识别条件一致，由此实现对室外交流转辙机正确的控制和监督功能，本发明操作简单，使用参考相序判断，容错率高。