*** 《沙盘之星》在硬件上如何控制道岔 ***

杨永年

早先介绍过，《沙盘之星》必须要通过“沙盘信道控制器”才能对沙盘上的道岔或信号机实施控制。为什么呢？“沙盘信道控制器”到底起的是什么作用的呢？
        首先，《沙盘之星》是一款高层面人机对话的软件，我们在电脑上和《沙盘之星》所进行的对话和交流都是使用人类的语言和表达形式。但《沙盘之星》最终是要去控制沙盘上的道岔或信号机的。而道岔和信号机它们只是一些电气设备，根本无法理解我们发给《沙盘之星》的高级语言指令形式。所以我们在这中间要“聘请一个翻译”，由这个“翻译”来吧我们人类与《沙盘之星》之间所交流的语言形式转换成道岔或信号机所能听得懂的、又能执行的低级语言，也就是电信号。
        其次，由《沙盘之星》通过电脑的串行口发往沙盘的电信号是很微弱的，他根本无法带动沙盘上几十座、乃至上百座的道岔和信号机。这样我们又需要一个“大力士”，将从电脑传来的信号放大到足以驱动沙盘上的所有道岔和信号机。
        “沙盘信道控制器”正好基于上面的“翻译”和“大力士”两个角色为一体，它首先将由电脑串行口发来的高级语言编码，转换成道岔或信号机硬件芯片能识别的、特定的数字电脉冲编码序列，然后将这一序列的电脉冲信号放大增强后，通过导线传向沙盘。这时，沙盘上所有的道岔或信号机的硬件芯片在同一时间接收到了这个电脉冲信号，每座道岔或信号机在接收到信号后，首先分析信号中所包含的地址属性编码，只有那些自己固有的地址和信号中的地址编码相一致的道岔或信号机，才会继续取出信号中其它属性的编码，并根据这些属性来控制改变道岔或信号机状态。而那些自己的固有地址与信号编码中的地址不相同的道岔或信号机，就会放弃本次指令的执行，而等待下一次指令编码脉冲的到来。
        在这里，“沙盘信道控制器”就好比手机信号的发射塔，发射塔每次向外发射的手机信号里都带有一个11位数的号码编号，只要在发射塔所及的范围内的所有手机都会同时收到这个信号，每只手机在收到信号后首先就会分析信号中的号码编号，只有自己的固有号码和发射出来的号码编号相同的手机才会启动响铃，而其它地址不相同的手机就会继续处于待机状态而等待下一次信号的到来。在这里，沙盘上的道岔或信号机就如同上面的一只只手机，只不过在手机里称为了号码的那部分，在道岔或信号机中称为“地址”了。其实，手机中的号码就是地址的概念。
        在本章中，我们只讲“沙盘信道控制器”是如何连接道岔的，下一章中我们再讲如何连接信号机。图一是“沙盘信道控制器”与道岔连接的示意图。

转辙机驱动器
        通过上面“手机”例子我们不难看到，“转辙机驱动器”就如同手机里的电子电路。它分成两大功能，其一就是专门接收和分析由“沙盘信道控制器”发来的脉冲编码信号；其二就是驱动对应连接的道岔电磁伺服机构，见图二。


        手机中的固有号码是烧写在芯片中而插进手机内的，那“转辙机驱动器”中的固有地址是如何设置的呢？图二的电路板中有一个五位的拨位开关，每一位都有“开”和“关”两种状态（拨到“ON”的一端为开），五位开关一共可以组合成32种状态，每种状态对应一个地址，五位开关全为“关”的时候定为0号地址，然后按照二进制的递增方法进行拨位，分别对应的地址就是1、2、3 …… 31，直到五位开关全处于“开”的位置时为31号地址。附表显示了所有32种拨位状态所对应的地址值。
        《沙盘之星》和“沙盘信道控制器”最多可以向256个道岔发出地址编码，而“转辙机驱动器”的五位拨位开关只能设定32个地址，那么如何让“转辙机驱动器”来识别更多的地址呢？在“转辙机驱动器”的电脑芯片中有一个地址的“页变量”，页变量的取值是从0—7，共八种状态，256个地址可以分成八页，每页32个地址。若页变量取0，则五位开关所确定的状态就在0—31的地址范围内，若页变量取1，则同样五位开关所确定的状态就在32—63的地址范围内，以此类推，页变量的值再加上五位开关的状态，就能组合成0—255（256种）地址状态了，附表列出了全部256种地址的状态。需要说明的是：页变量中的值，用户自己是不能设定的，你可以根据需要，在订购“转辙机驱动器时”需要和提供者说明需要的是哪一页的。这个页变量是在烧写芯片时是和程序一起烧录的，一旦烧录完成后就不可改变了。在不作说明的情况下，页地址都作为0来烧录处理。

        “转辙机驱动器”电路的另一部分就是驱动道岔部分了。目前国内使用路轨道岔的品牌各式各样，但它们的驱动伺服机构从原理上讲都是相同的，即两个互为反相的电磁吸合机械伺服装置，见图三。这两个互反电磁线圈即可用交流电工作，也可用直流电工作，所以它们工作时的电压和电流的宽容度都非常的大，这给我制作“转辙机驱动器”的通用性带来了极大的好处。目前的“转辙机驱动器”所设计的输出状态的宽容度是很大的，只要电压在12—18伏之间，电流小于0.5安培的道岔电磁伺服电路机构都能正常地工作。而目前国内所使用的各类品牌的道岔（如百万城、PIKO、ROCO等）的电磁驱动的电参数都落在上述的范围内。本人已对上述三种道岔做了成功的实验，大剂量的老化试验达万次以上，证明“转辙机驱动器”用来驱动以上三种品牌的道岔，其质量的可靠性和安全性是有非常地保障的。至于还有其他一些品牌的道岔本人还未做过实验，但只要原理相同，相信不会有太大的问题。下面给出了“转辙机驱动器”与百万城、PIKO、ROCO这三种道岔的具体的硬件连接方法。其它品牌的道岔，大家可以根据这三种道岔的连接原理进行尝试。
       
转辙机驱动器与百万城道岔的连接

由于“转辙机驱动器”最先是为百万城道岔专门设计的，所以它和百万城的道岔在电气连接的形式上是直接吻合的，只要将图中黑色的三芯插座直接插入“转辄机驱动器”的输出口即可。

转辙机驱动器与PIKO道岔的连接


PIKO电磁伺服器中的红线作为接地线，接在“转辙机驱动器”的中间输出口上，另两根黑线一根正向线和一根侧向线，分别接在“转辙机驱动器”另两个相应的输出口上。
       
转辙机驱动器与ROCO道岔的连接



ROCO的电磁伺服器引出的三根不同颜色的导线必须按照图中的顺序接在“转辙机驱动器”的三个输出口上。

杨永年

附表：