CN106627648A - 机车制动控制器 - Google Patents

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吴君良
刘澳
吕枭
任向杰
孙彬
王成程
王令军
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
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    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
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Abstract

本发明提出一种机车制动控制器，包括具有多个工作位的制动手柄，对应于制动手柄设置有可检测制动手柄所处角度的角位移传感器，角位移传感器连接有控制单元，控制单元包括用于接收角位移传感器输出信号的信号接收模块，以及用于接收信号接收模块的输出信号并确定制动手柄所处工作位的判断模块，信号接收模块与判断模块之间电连。本发明简单且可靠性高。

Description

机车制动控制器
技术领域
本发明属于轨道交通制动控制装置技术领域，尤其涉及一种机车制动控制器。
背景技术
机车制动控制器安装在机车司机室内，是控制机车减速的重要装置。目前，常用的制动控制器包括自动制动控制器(大闸)和单独制动控制器(小闸)。大闸和小闸分别设有不同的工作位以实现不同的功能，其中，大闸设有运转位、初制动位、常用制动区、全制动位、抑制位、重联位和紧急制动位；小闸设有运转位、常用制动区、全制动位和单缓位(通过侧压单独制动手柄可以单独缓解机车闸缸，手柄侧压的角度约为7°)。
中国发明专利CN103112443A公开了一种制动控制设备、方法和多机车制动控制系统，包括可输出与其所处工作位相对应的电信号的单独制动控制器，以及用于接收电信号的微机制动控制单元，微机制动控制单元与单独制动控制器连接，微机制动控制单元根据电信号确定所述单独制动控制器所处的工作位。上述机车制动控制器能够准确监测单独制动控制器所处的工作位。
需要说明的是，由于在行车过程中，司机要不断地动作制动控制器来操纵机车，因此要求制动控制器的机械及电气元件具有较高的可靠性。然而，为了检测制动控制手柄所处的工作状态，上述制动控制器对应于各工作位设置有多个接触式信号采集装置(如微动开关或接触式传感器)，以此会使得机车制动控制器的结构复杂且容易损坏，进而降低了机车制动控制器结构的可靠性。
发明内容
本发明针对现有的机车制动控制器结构复杂且容易损坏的技术问题，提出一种结构简单且可靠性高的机车制动控制器。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种机车制动控制器，包括具有多个工作位的制动手柄，对应于制动手柄设置有可检测制动手柄所处角度的角位移传感器，角位移传感器连接有控制单元，控制单元包括用于接收角位移传感器输出信号的信号接收模块，以及用于接收信号接收模块的输出信号并确定制动手柄所处工作位的判断模块，信号接收模块与判断模块之间电连。
作为优选，制动手柄包括单独制动手柄和自动制动手柄，角位移传感器包括可检测单独制动手柄所处工作位的第一角位移传感器，以及可检测自动制动手柄所处工作位的第二角位移传感器，第一角位移传感器对应于单独制动手柄设置，第二角位移传感器对应于自动制动手柄设置。
作为优选，对应于制动手柄的运转位设置有当制动手柄工作位为运转位时输出信号的微控开关，微控开关连接有可接收并分析微控开关输出信号的控制单元。
作为优选，角位移传感器连接有可将角位移传感器输出电信号转换为CAN信号的CAN通讯模块，控制单元通过CAN通讯总线与CAN通讯模块连接，以分析并确定制动手柄所处的工作位。
作为优选，本发明机车制动控制器还包括可与制动手柄同步转动的定位圆盘，定位圆盘的转动轴线与制动手柄的转动轴线共线，定位圆盘的盘面上对应于制动手柄的工作位设置有多个定位槽，沿垂直于定位圆盘盘面的方向固定设置有弹簧柱塞，弹簧柱塞头部为可伸入定位槽的滚珠，弹簧柱塞通过滚珠与定位圆盘接触。
作为优选，定位槽为直径等于弹簧柱塞滚珠直径的圆弧面。
作为优选，对应于定位圆盘固定设置有可增加定位圆盘转动阻力的阻尼件，阻尼件与定位圆盘接触。
作为优选，阻尼件为与定位圆盘同轴的阻尼圆盘，阻尼圆盘的盘面与定位圆盘的盘面接触。
作为优选，阻尼件为与定位圆盘接触的阻尼块。
作为优选，本发明机车制动控制器还包括一体化结构的壳体，制动手柄的手柄杆通过密封圈与壳体密封连接，控制单元通过密封垫片与壳体密封连接。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明机车制动控制器在检测制动手柄工作状态时使用非接触式的角位移传感器取代传统接触式信号采集装置，一方面由于只需要一个信号采集装置即可获取制动手柄在每个工作位的信息，从而简化了结构；另一方面，由于采用非接触式检测方式，从而避免了操纵机车时制动手柄不断更换工作位所造成对机械及电气元件的磨损，进而提高了机车制动控制器的可靠性，以及延长了制动控制器的使用寿命。
2、本发明机车制动控制器在提高制动手柄位置感时通过设置头部为滚珠的弹簧柱塞取代传统以弹簧和伸缩柱的组合结构，并将滚珠与定位槽的接触方式取代传统伸缩柱与定位槽的接触方式，以此将传统滑动摩擦转变为滚动摩擦，从而减小了制动手柄更换工作位时所需的力矩，使制动手柄运动平稳且定位准确，即提高了机车制动控制器换挡的平顺性。
3、本发明机车制动控制器通过在制动手柄手柄杆与壳体的连接处设置密封圈，以及在控制单元与壳体的连接处设置密封垫片，从而提高了制动控制器运动时的密封性，进而提高了制动控制器的I P等级(针对电气设备外壳对异物侵入的防护等级)。
附图说明
图1为本发明机车制动控制器的结构示意图；
图2为图1沿A-A方向的剖视图；
以上各图中：1、角位移传感器；2、制动手柄；3、控制单元；4、定位圆盘；5、弹簧柱塞；6、阻尼件；7、壳体；8、单独制动手柄；9、自动制动手柄。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图2所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见图1和图2，图1为本发明机车制动控制器的结构示意图，图2为图1沿A-A方向的剖视图。如图1、图2所示，一种机车制动控制器，包括具有多个工作位的制动手柄2，对应于制动手柄2设置有可检测制动手柄2所处角度的角位移传感器1，角位移传感器1连接有控制单元3，控制单元3包括用于接收角位移传感器1输出信号的信号接收模块，以及用于接收信号接收模块的输出信号并确定制动手柄2所处工作位的判断模块，信号接收模块与判断模块之间电连。
需要说明的是，制动手柄2的每个工作位对应不同的角度，且该角度的初始位置为角位移传感器1所决定，即该角度的初始位置为已知；此外，不同的角度对应有不同的信号(电信号或CAN信号)，因此，控制单元3可以根据其采集的信号分析并确定制动手柄2所处的工作位。
本发明机车制动控制器在检测制动手柄2工作状态时使用非接触式的角位移传感器1取代传统接触式信号采集装置，一方面由于只需要一个信号采集装置即可获取制动手柄2在每个工作位的信息，从而简化了结构；另一方面，由于采用非接触式检测方式，从而避免了操纵机车时制动手柄2不断更换工作位所造成对机械及电气元件的磨损，进而提高了机车制动控制器的可靠性，以及延长了制动控制器的使用寿命。
优选的，制动手柄2包括单独制动手柄8和自动制动手柄9，角位移传感器1包括可检测单独制动手柄8所处工作位的第一角位移传感器，以及可检测自动制动手柄9所处工作位的第二角位移传感器，第一角位移传感器对应于单独制动手柄8设置，第二角位移传感器对应于自动制动手柄9设置。本发明通过设置第一角位移传感器和第二角位移传感器，使得操作人员通过控制单元3既能识别单独制动控制器的工作状态，又能识别自动制动控制器的工作状态。
进一步，对应于制动手柄2的运转位设置有当制动手柄2工作位为运转位时输出信号的微控开关，微控开关连接有可接收并分析微控开关输出信号的控制单元3。由于运转位为机车制动控制器应用频次较多的工作位，因此，本发明通过在设置微控开关或其他接触式信号采集装置，从而使得制动手柄2在运转位时可发出两路独立信号，进而使得机车制动控制器可通过控制单元3准确且时时地监控角位移传感器1的工作状态。
作为上述技术方案的改进，本发明机车制动控制器还可以设置有与控制单元3连接的报警装置，当控制单元3发现角位移传感器1输出信号与微控开关的输出信号不相符时，报警装置发出报警，以提醒工作人员注意。其中，报警装置可以为警示灯或蜂鸣器，或二者的结合。
针对上述角位移传感器1与控制单元3的信号传输方式，具体为：角位移传感器1连接有可将角位移传感器1输出电信号转换为CAN信号的CAN通讯模块，控制单元3通过CAN通讯总线与CAN通讯模块连接，以分析并确定制动手柄2所处的工作位。本发明通过设置CAN通讯总线与CAN通讯模块，提高了信号传输的可靠性。
如图2所示，本发明机车制动控制器还包括可与制动手柄2同步转动的定位圆盘4，定位圆盘4的转动轴线与制动手柄2的转动轴线共线，定位圆盘4的盘面上对应于制动手柄2的工作位设置有多个定位槽，沿垂直于定位圆盘4盘面的方向固定设置有弹簧柱塞5，弹簧柱塞5头部为可伸入定位槽的滚珠，弹簧柱塞5通过滚珠与定位圆盘4接触。
需要说明的是，传统机车制动控制器为了提高制动手柄的位置感，采用包括弹簧和伸缩柱的组合结构，并在所处工作位使伸缩柱与定位槽接触，从而导致传统机车制动控制器换挡(即改变工作状态)时，为了克服滑动摩擦阻力，需要提供传统机车制动控制器手柄较大的力矩，而在换挡过程中由于滑动阻力的突然减小而使传统机车制动控制器手柄运动过快，进而使得传统机车制动控制器手柄难以准确地定位到下一工作位。
与传统机车制动控制器不同的是，本发明机车制动控制器在提高制动手柄2位置感时通过设置头部为滚珠的弹簧柱塞5取代传统以弹簧和伸缩柱的组合结构，并将滚珠与定位槽的接触方式取代传统伸缩柱与定位槽的接触方式，以此将传统滑动摩擦转变为滚动摩擦，从而减小了制动手柄2更换工作位时所需的力矩，使制动手柄2运动平稳且定位准确，即提高了机车制动控制器换挡的平顺性。
针对上述定位槽的结构，具体为：定位槽的槽面可以为直径等于弹簧柱塞5滚珠直径的圆弧面，从而可以与滚珠面接触，进而减少机车制动控制器换挡时对定位槽的冲击损坏。
另外，如图2所示，对应于定位圆盘4固定设置有可增加定位圆盘4转动阻力的阻尼件6，阻尼件6与定位圆盘4接触。本发明通过设置阻尼件6，可增强制动手柄2在机车制动控制器换挡过程中所受的阻力，即增强机车制动控制器换挡换挡的阻尼感，从而可进一步提高制动手柄2定位的准确性。
针对上述阻尼件6的结构，具体为：阻尼件6可以为与定位圆盘4同轴的阻尼圆盘，阻尼圆盘的盘面与定位圆盘4的盘面接触。
此外，阻尼件6还可以为与定位圆盘4接触的阻尼块。
进一步如图2所示，本发明机车制动控制器还包括一体化结构的壳体7，制动手柄2的手柄杆通过密封圈与壳体7密封连接，控制单元3通过密封垫片与壳体7密封连接。
本发明机车制动控制器通过在制动手柄2手柄杆与壳体7的连接处设置密封圈，以及在控制单元3与壳体7的连接处设置密封垫片，从而提高了制动控制器运动时的密封性，进而提高了机车制动控制器的I P等级(针对电气设备外壳对异物侵入的防护等级)。
如图1和图2所示，为了进一步理解本发明的上述技术方案，本发明机车制动控制器的工作过程如下：
单独制动控制器换挡时，操作单独制动手柄8相继克服弹簧柱塞5与定位槽的滚动摩擦，以及由阻尼件6提供给定位圆盘4的阻力，从所处工作位运动至下一工作位；过程中，角位移传感器1(即第一角位移传感器)时时检测单独制动手柄8所处的角度，并通过CAN通讯模块与CAN通讯总线以CAN信号的方式传递给控制单元3，控制单元3采集该信号并分析是否与各工作位的特定信号相符合，若符合，则说明单独制动手柄8已处于某一工作位，此时，操作人员可根据机车显示屏获知单独制动手柄8是否到达指定的工作位；若不符合，则说明单独制动手柄8未到达工作位。
自动制动控制器换挡时，操作自动制动手柄8相继克服弹簧柱塞5与定位槽的滚动摩擦，以及由阻尼件6提供给定位圆盘4的阻力，从所处工作位运动至下一工作位；过程中，角位移传感器1(即第一角位移传感器)时时检测单独制动手柄8所处的角度，并通过CAN通讯模块与CAN通讯总线以CAN信号的方式传递给控制单元3，控制单元3采集该信号并分析是否与各工作位的特定信号相符合，若符合，则说明单独制动手柄8已处于某一工作位，此时，操作人员可根据机车显示屏获知单独制动手柄8是否到达指定的工作位；若不符合，则说明单独制动手柄8未到达工作位。

Claims (10)

1.一种机车制动控制器，包括具有多个工作位的制动手柄(2)，其特征在于：对应于制动手柄(2)设置有可检测制动手柄(2)所处角度的角位移传感器(1)，角位移传感器(1)连接有控制单元(3)，控制单元(3)包括用于接收角位移传感器(1)输出信号的信号接收模块，以及用于接收信号接收模块的输出信号并确定制动手柄(2)所处工作位的判断模块，信号接收模块与判断模块之间电连。
2.根据权利要求1所述的机车制动控制器，其特征在于：制动手柄(2)包括单独制动手柄(8)和自动制动手柄(9)，角位移传感器(1)包括可检测单独制动手柄(8)所处工作位的第一角位移传感器，以及可检测自动制动手柄(9)所处工作位的第二角位移传感器，第一角位移传感器对应于单独制动手柄(8)设置，第二角位移传感器对应于自动制动手柄(9)设置。
3.根据权利要求1所述的机车制动控制器，其特征在于：对应于制动手柄(2)的运转位设置有当制动手柄(2)工作位为运转位时输出信号的微控开关，微控开关连接有可接收并分析微控开关输出信号的控制单元(3)。
4.根据权利要求1所述的机车制动控制器，其特征在于：角位移传感器(1)连接有可将角位移传感器(1)输出电信号转换为CAN信号的CAN通讯模块，控制单元(3)通过CAN通讯总线与CAN通讯模块连接，以分析并确定制动手柄(2)所处的工作位。
5.根据权利要求1所述的机车制动控制器，其特征在于：还包括可与制动手柄(2)同步转动的定位圆盘(4)，定位圆盘(4)的转动轴线与制动手柄(2)的转动轴线共线，定位圆盘(4)的盘面上对应于制动手柄(2)的工作位设置有多个定位槽，沿垂直于定位圆盘(4)盘面的方向固定设置有弹簧柱塞(5)，弹簧柱塞(5)头部为可伸入定位槽的滚珠，弹簧柱塞(5)通过滚珠与定位圆盘(4)接触。
6.根据权利要求5所述的机车制动控制器，其特征在于：定位槽的槽面为直径等于弹簧柱塞(5)滚珠直径的圆弧面。
7.根据权利要求5所述的机车制动控制器，其特征在于：对应于定位圆盘(4)固定设置有可增加定位圆盘(4)转动阻力的阻尼件(6)，阻尼件(6)与定位圆盘(4)接触。
8.根据权利要求7所述的机车制动控制器，其特征在于：阻尼件(6)为与定位圆盘(4)同轴的阻尼圆盘，阻尼圆盘的盘面与定位圆盘(4)的盘面接触。
9.根据权利要求7所述的机车制动控制器，其特征在于：阻尼件(6)为与定位圆盘(4)接触的阻尼块。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的机车制动控制器，其特征在于：还包括一体化结构的壳体(7)，制动手柄(2)的手柄杆通过密封圈与壳体(7)密封连接，控制单元(3)通过密封垫片与壳体(7)密封连接。
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