CN101055478B - 采用非接触式电子开关的司机控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道机车车辆上用于控制机车运行速度、方向和工况的司机控制器，其特点是采用具有光电传感器的非接触式电子开关方式代替现有机车上使用的机械触点开关方式进行控制。电子开关工作时无直接的机械接触，并可以有效控制小电流信号，提高司机控制器的可靠性和使用寿命。可以在司机控制器中全部或部分采用这种非接触式电子开关代替触点开关。本发明的司机控制器包括适用于光电传感器的非接触式电子开关电路，调速机构、换向机构和连锁机构，并具有密封结构。

Description

采用非接触式电子开关的司机控制器

技术领域

本发明涉及一种轨道机车车辆上用于控制机车运行速度、方向和工况的司机控制器，采用具有光电传感器的非接触式电子开关方式代替现有机车上使用的机械触点开关方式进行控制。

背景技术

目前，机车上安装使用的司机控制器，正如我国专利98251772.6和01114486.6所表明的都是采用机械触点式的开关结构。其典型工作方式是由多个相同的触点开关组合而成，通常它们工作于两组控制机构中，一组为调速机构，另一组为换向机构。这些触点开关控制不同的动作器以及多挡位的机车运行速度编码电路，从而实现控制机车运行的速度、方向和工况的功能。

这种司机控制器中所使用的开关触点在不断接触和分离的情况下工作，易于电蚀和磨损。同时，开关在频繁的离合动作中也会出现机械故障。特别是速度编码控制电路中的触点开关，随着操作者迅速推动调速手柄切换到不同速度挡位时，他们的离合频率非常高，更容易产生机械故障。并且，这种机械触点式开关控制器，其触点传导的电流较大(如约定发热电流为10A，额定电流为1A，最小工作电流5mA)，但在速度编码控制电路中的触点传导的工作电流又很小(可以小于5mA)。随着铁路科技的快速发展，为了提高列车运行的自动化程度，增加运行的可靠性，列车的运行正逐渐转向由计算机网络中心控制。在这种情况下，用于新型机车上司机控制器的任务，已经逐步由直接控制电磁动作器的方式，部分或全部地改为控制小电流的输入电路方式(接近于电压控制方式)。因此，目前司机控制器上现用的兼顾大电流的触点开关用于新型机车上的小电流控制显然是不合适的。

发明内容

本发明的目的就是研制一种采用光电传感器的非接触式电子开关方式代替现用的机械触点开关方式的司机控制器，有效提高其可靠性和使用寿命，以满足铁路技术快速发展的需要。根据司机控制器的具体工作条件，可以在司机控制器中全部或部分采用这种非接触式电子开关代替触点开关。

本发明的技术方案是：一种采用具有光电传感器的非接触式开关的司机控制器，包括适用于光电传感器的非接触式电子开关电路、调速机构、换向机构和连锁机构，并具有密封结构.采用安装于控制轴(调速轴或换向轴)上的光通挡板，控制光电传感器中光的通断.当光通挡板转动到“关断”位置时，光通挡板将阻隔光发射二极管的红外光线到达光敏感应器件，因而控制相应的功率开关电路关断；反之，当光通挡板转动到“开通”位置时，光通挡板不会阻隔光发射二极管的红外光线到达光敏感应器件，因而功率开关电路处于开通状态，从而实现非接触式电子开关的功能.在相应的非接触式电子开关电路中，由光敏器件产生的电信号直接驱动V-MOS功率管开关电路，可以直接适应机车110V电源要求，免除中间电源变换的昂贵费用.在本电路中，根据不同部件的工作条件，还采用了相应的保护电路.

本司机控制器将调速机构中的调速轮、调速凸轮与光通挡板设计在同一根轴上，同步转动，可以减小空间体积。调速轴上的调速卡盘采用双板凸轮结构，与换向轴上的卡盘共同组成连锁机构。司机控制器采用完全密封结构，以防止非接触式开关部件受灰尘影响。

本司机控制器所设计的体积和尺寸，完全满足轨道机车司机控制器标准的要求，其接口部分与现用司机控制器的完全兼容。因此，本司机控制器可以安装在现用机车的原有位置，机车司机的操作习惯也无需改变。

附图说明

图1为采用非接触式电子开关的司机控制器的主视图。

图2为该司机控制器的左视图。

图3为该司机控制器的密封结构。

图4为该司机控制器的非接触式电子开关电路原理图。

具体实施方式

现以部分采用非接触式电子开关的司机控制器为具体实施例。

本发明的司机控制器主要由调速机构、连锁机构、换向机构和电子开关电路四部分组成。

图1中的调速手柄(6)通过调速轮(4)和调速轴(1)将光通挡板(2)、调速凸轮(3)和调速卡盘(5)连接起来，同步转动。触点开关(10)安装在调速凸轮(3)的下方。与光通挡板(2)对应的光电传感器组件(7)安装在换向端挡板(8)和中间隔板(9)之间，其光电感应信号用于控制电路板(12)(见图2)上的功率开关电路(见图4)。每个光通挡板(2)都置于对应的光电传感器组件(7)之间。根据调速手柄(6)转动的位置不同，光通挡板(2)可以“开通”或“阻隔”光电传感器组件(7)中的光线；调速凸轮(3)可以“开通”或“关断”相应的触点开关(10)，以实现调速功能。

调速轴(1)和换向轴(13)(见图2)之间的连锁机构，是由安装在调速轴(1)上的具有双板凸轮结构的调速卡盘(5)与安装在换向轴上的换向卡盘(11)(见图2)共同实现的。当调速手柄(6)和换向手柄(18)都处于0位的非运行挡位时，调速手柄(6)被锁定。转动换向手柄(18)于任意工作挡位时，换向开关(20)被置于相应的工作状态；与此同时，换向卡盘(11)随之转动并取消对调速机构的锁紧作用，操作者可以推动调速手柄(6)进行调速。当调速手柄(6)处于非0位置的任何工作挡位时，换向手柄(18)被锁定，不能转动。从而实现在调速手柄(6)和换向手柄(18)之间的连锁功能。

换向手柄(18)通过换向轴(13)将换向卡盘(11)和换向凸轮(19)刚性连接在一起，换向凸轮(19)的转动使控制开关(20)“开通”或“关断”，实现机车的换向功能。

由顶板(15)、中间隔板(9)、底板(14)(见图2)、换向端挡板(8)和前后两侧挡板(16)(见图3)组成司机控制器的密封工作空间。换向端挡板(8)、前后两侧挡板(16)与方形柱(17)之间采用橡胶密封结构。

图4为本司机控制器采用的非接触式开关电路原理图.由光发射二极管ID和光敏感应器件PD组成光电传感器.R1提供光发射二极管ID电流，产生光源.光通挡板控制光发射二极管ID与光敏感应器件PD之间光线的通断，当光通挡板处于“开通”位置时，光敏感应器件PD受到照射而处于“开通”状态，由电阻R2、R3、R4、R5、R6和光敏感应器件PD组成的栅极控制电路开通V-MOS功率开关管Q.反之，当光通挡板处于“阻隔”位置时，V-MOS功率管Q被关断.电阻R7与电容C组成电源保护电路.

Claims (4)

1.一种轨道机车车辆上用于控制列车运行速度、方向和工况的司机控制器，其特征在于以具有光电传感器的非接触式电子开关方式代替现有司机控制器上使用的机械触点开关方式进行控制，该司机控制器包括适用于光电传感器的非接触式电子开关电路、调速机构、换向机构和连锁机构，并具有密封结构，采用安装于调速轴或换向轴上的光通挡板，控制光电传感器中光的通断。

2.根据权利要求1所述的司机控制器，其特征在于：由光电传感器中光敏器件产生的电信号直接驱动V-MOS功率管开关电路，使相应的功率开关电路处于“开通”或“关断”状态，实现这种非接触式电子开关的功能。

3.根据权利要求1或2所述的司机控制器，其特征在于：将调速机构中的调速轮、调速凸轮与光通挡板设计在同一轴上，保证其同步转动。

4.根据权利要求1或2所述的司机控制器，其特征在于：调速轴和换向轴之间的连锁机构，是由安装在调速轴上的具有双板凸轮结构的调速卡盘与安装在换向轴上的换向卡盘共同实现的。

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