CN108819961A - 一种轨道车的操作控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种轨道车的操作控制系统及控制方法。操作控制系统包括通信连接的司机控制器和整车控制器；司机控制器包括凸轮轴组件、换向轴组件、牵引轴组件和速动开关；换向轴组件用于控制轨道车的行驶方向；牵引轴组件用于控制轨道车的行驶速度；凸轮轴组件根据换向轴组件和牵引轴组件进行转动，并控制速动开关的开闭状态；速动开关根据开闭状态生成电信号，并将电信号发送至整车控制器；整车控制器包括输入输出模块；输入输出模块用于接收并解析电信号获得控制信号，以实现对轨道车的控制。本发明实施例只通过换向轴组件、牵引轴组件进行控制即可，操作简单，且能够大大降低司机的劳动强度。

Description

一种轨道车的操作控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及交通技术领域，具体而言，涉及一种轨道车的操作控制系统及控制方法。

背景技术

随着城市内及城际间轨道交通建设事业的不断发展，轨道车在轨道交通铺轨建设施工中应用日益广泛，而机械传动轨道车由于传动效率低、过载能力差、环境污染大、劳动强度高等缺点已不能满足轨道交通铺轨施工的要求。

在轨道交通隧道内施工时，以柴油机为动力源的轨道车作业时，噪音高、尾气排放大，导致隧道内施工环境恶劣；而以锂电池组为动力源的新能源纯电动轨道车，运行中超静音、零排放、牵引传动效率高、节能环保，更能满足隧道内施工要求，是轨道车未来发展的一大趋势。

机械传动轨道车司机操作控制系统以油门变速四连杆操纵机构、脚踏式离合器连杆操作机构、气动换向操作机构为核心，司机操作复杂、劳动强度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轨道车的操作控制系统及控制方法，其在控制轨道车行驶时操作简单，降低司机的劳动强度。

本发明的实施例是这样实现的：

一种轨道车的操作控制系统，包括通信连接的司机控制器和整车控制器；

所述司机控制器包括凸轮轴组件，以及与所述凸轮轴组件连接的换向轴组件、牵引轴组件和速动开关；

所述换向轴组件用于控制所述轨道车的行驶方向；

所述牵引轴组件用于控制所述轨道车的行驶速度；

所述凸轮轴组件根据所述换向轴组件和所述牵引轴组件进行转动，并控制所述速动开关的开闭状态；

所述速动开关根据开闭状态生成电信号，并将所述电信号发送至所述整车控制器；

所述整车控制器包括输入输出模块；所述输入输出模块用于接收并解析所述电信号获得控制信号，以实现对所述轨道车的控制。

在本发明较佳的实施例中，所述系统，还包括牵引变流器和牵引电动机，所述牵引变流器分别与所述整车控制器和所述牵引电动机连接；

所述牵引变流器用于接收所述控制指令并根据所述控制指令控制所述牵引电动机转动，以实现对所述轨道车的控制。

在本发明较佳的实施例中，所述电信号为24V电信号。

在本发明较佳的实施例中，所述换向轴组件包括换向手把头组件，所述换向手把头组件用于供司机设定所述轨道车的行驶方向；

所述牵引轴组件包括牵引手把头组件，所述牵引手把头组件用于供司机设定所述轨道车的行驶速度；

所述凸轮轴组件包括第一凸轮轴和第二凸轮轴，所述第一凸轮轴与所述换向手把头组件连接，所述第二凸轮轴与所述牵引手把头组件连接；所述第一凸轮轴根据所述换向手把头组件的转动控制相应的速动开关的开合状态；所述第二凸轮轴根据所述牵引手把头组件的转动控制相应的速动开关的开合状态。

在本发明较佳的实施例中，所述换向手把头组件包括前进操作位、零方向操作位和后退操作位。

在本发明较佳的实施例中，所述牵引手把头组件包括牵引操作位、零牵引操作位和制动操作位；其中，牵引操作位包括八个档位，所述制动操作位包括4个档位。

在本发明较佳的实施例中，所述系统还包括24V铅酸蓄电池，所述24V铅酸蓄电池用于为所述司机控制器提供电能。

在本发明较佳的实施例中，所述第一凸轮轴包括第一棘轮，第二凸轮轴包括第二棘轮，在所述第一棘轮和所述第二棘轮之间设置有连锁机构。

在本发明较佳的实施例中，所述换向手把头组件包括依次连接的换向手把头、换向手柄杆和换向手柄，所述换向手把头与所述第一凸轮轴连接；

所述牵引手把头组件包括依次连接的牵引手把头、牵引手柄杆和牵引手柄，所述牵引手把头与所述第二凸轮轴连接。

另一方面，本发明实施例提供一种轨道车的司机操作控制方法，包括：

司机控制器接收换向轴组件和/或牵引轴组件发送的行驶状态指令，并将所述行驶状态指令转换为电信号；

所述司机控制器将所述电信号发送至整车控制器；

所述整车控制器根据接收到的所述电信号控制所述轨道车行驶。

在本发明较佳的实施例中，所述行驶状态指令包括方向控制指令和速度控制指令；

所述方向控制指令包括前进、零方向和后退；

所述速度控制指令包括牵引1至牵引8、零速度、制动1至制动 4。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例通过换向轴组件设定轨道车的行驶方向、牵引轴组件设定轨道车的行驶速度、凸轮轴组件根据设定的行驶方向和行驶速度控制速动开关的开合，速动开关将开合状态转换成控制信号发送给整车控制器，从而使整车控制器对轨道车的行驶进行控制，其只通过换向轴组件、牵引轴组件进行控制即可，操作简单，且能够大大降低司机的劳动强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的操作控制系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的司机控制器结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一司机控制器结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第一棘轮和第二棘轮构成的连锁机构机构示意图；

图5为本发明实施例提供的换向手把头组件结构示意图；

图6为本发明实施例提供的牵引手把头组件结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种轨道车的司机操作控制方法流程示意图。

图标：10-整车控制器；20-司机控制器；201-换向轴组件；202- 牵引轴组件；203-凸轮轴组件；204-速动开关；1001-输入输出模块； 2011-换向手把头组件；2021-牵引手把头组件；2031-第一凸轮轴；2031 第二凸轮轴；401-第一棘轮；402-第二棘轮；20111-换向手把头；20112- 换向手柄杆；20113-换向手柄；20211-牵引手把头；20212-牵引手柄杆；20213-牵引手柄。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

图1为本发明实施例提供的操作控制系统结构示意图，如图1 所示，该系统包括整车控制器10和司机控制器20，从图1中可以看出，司机控制器20和整车控制器10之间通信连接，可以是通过电线、电缆等连接。

图2为本发明实施例提供的司机控制器结构示意图，图3为本发明实施例提供的另一司机控制器结构示意图，如图2和图3所示，该司机控制器包括换向轴组件201、牵引轴组件202、凸轮轴组件203 和速动开关204。

其中，换向轴组件201、牵引轴组件202和速动开关204均与凸轮轴组件203连接。换向轴组件201用于控制轨道车的行驶方法，由于轨道车是在轨道上行驶，所以其行驶方向分为向前、向后和零方向。牵引轴组件202用于控制轨道车的行驶速度，其中行驶速度包括牵引、制动和零速度。牵引和制动分别包括多个档位。当换向轴组件 201和牵引轴组件202在转动时，凸轮轴组件203会跟着转动，凸轮轴组件203转动的位置不同会导致速动开关中不同的触点接通，速动开关的数量根据换向轴组件和牵引轴组件的档位确定，不同的速动开关的开闭状态组合会产生不同的电信号。速动开关在根据开闭状态后生成对应的电信号，并将电信号发送至整车控制器20。

速动开关204中的触点109-110控制方向，速动开关204中的触点102-108控制速度，对于行驶方向的控制来说，由于轨道车在轨道上运行，因此，其行驶方向包括前进、零方向和后退，当司机将方向手把头组件调整在前进操作位时，第一凸轮轴随其转动，然后速动开关204中的触点110闭合，速动开关204中的触点109断开，此时速动开关204中的触点110闭合且速动开关204中的触点109断开可以转换成24V的电压信号，并将该电压信号发送给整车控制器。相应的，如果司机设定行驶方向为后退，则速动开关204中的触点109 闭合，速动开关204中的触点110断开；如果司机设定行驶方向为零方向，那么速动开关204中的触点109和110均断开。应当说明的是，具体的行驶方向与速动开关的开闭关系可以预先设定，本发明实施例对此不作具体限定。

对于行驶速度来说，行驶速度包括牵引、零速度和制动。若司机将牵引手把头组件设置在制动3档，则速动开关204中的触点108 和速动开关204中的触点107闭合，速动开关204中的触点102-106 断开，司机控制器将速动开关的开合状态转换为格雷码，并将该格雷码以24V电压信号的形式发送至整车控制器，使得整车控制器根据电压信号进行控制轨道车，稳定可靠，故障率低。

整车控制器10中包括输入输出模块1001，输入输出模块1001 用于接收速动开关发送的电信号，并对接收到的电信号进行解析，获得控制信号，其中，电信号可以是24V的电信号，该控制信号可以为总线CAN信号。

本发明实施例通过换向轴组件设定轨道车的行驶方向、牵引轴组件设定轨道车的行驶速度、凸轮轴组件根据设定的行驶方向和行驶速度控制速动开关的开合，速动开关将开合状态转换成控制信号发送给整车控制器，从而使整车控制器对轨道车的行驶进行控制，其只通过换向轴组件、牵引轴组件进行控制即可，操作简单，且能够大大降低司机的劳动强度。

在上述实施例的基础上，操作控制系统还包括牵引变流器和牵引电动机，牵引变流器分别与输入输出模块和牵引电动机连接，输入输出模块将控制信号发送至牵引变流器，牵引变流器根据控制信号控制牵引电动机转动，从而实现对轨道车的控制。

在上述实施例的基础上，换向轴组件201包括换向手把头组件 2011，司机可以通过操控换向手把头组件2011设定轨道车的行驶方向，且换向轴组件201可以设定三个方向，分别为前进操作位、零方向操作位和后退操作位。换向手把头组件2011与凸轮轴组件203中的第一凸轮轴2031连接，当司机操控换向手把头组件2011时，其第一凸轮轴2031也会跟着转动，第一凸轮轴2031又与速动开关204 连接，速动开关有多个，第一凸轮轴2031转动到不同的位置，可以控制各个速动开关的开和闭。

牵引轴组件202包括牵引手把头组件2021，司机可以通过操控牵引手把头组件2021设定轨道车的行驶速度，且牵引轴组件202可以设定三种类型，分别为牵引操作位、零牵引操作位和制动操作位，其中，牵引分为1-8八个档位，档位越高，提供的牵引力越大，轨道车的速度越快，反之，轨道车的速度越慢。制动分别1-4四个当问，制动档位越高，使得轨道车降速越快。牵引头把手组件2021与凸轮轴组件203中的第二凸轮轴2032连接，当司机操控牵引手把头组件 2021时，其第二凸轮轴2032也会跟着转动，第二凸轮轴2032又与速动开关204连接，速动开关204有多个，第二凸轮轴2032转动到不同的位置，可以控制各个速动开关的开和闭。

速动开关204根据对应的开合状态生成对应的控制信号，然后将控制信号发送给整车控制器10，以使整车控制器10在接收到控制信号之后对轨道车的行驶状态进行控制。应当说明的是，整车控制器 10根据控制信号进行控制轨道车的行驶状态与现有技术一致，此处不再赘述。

本发明实施例通过换向轴组件设定轨道车的行驶方向、牵引轴组件设定轨道车的行驶速度、凸轮轴组件根据设定的行驶方向和行驶速度控制速动开关的开合，速动开关将开合状态转换成控制信号发送给整车控制器，从而使整车控制器对轨道车的行驶进行控制，其只通过换向轴组件、牵引轴组件进行控制即可，操作简单，且能够大大降低司机的劳动强度。

在上述实施例的基础上，操作控制系统还包括有24V铅酸蓄电池，从图1中可以看出，24V铅酸蓄电池用来给司机控制器提供电源，使得能够将速动开关的开合状态转换成电压信号。应当说明的是， 24V铅酸蓄电池的电能来自整车动力源锂电池组。

本发明实施例通过24V铅酸蓄电池供电，其能源利用效率更高，节能环保。

在上述实施例的基础上，操作控制系统还包括锂电池组，牵引电动机在牵引档位时是电动机，把电能转换为机械能驱动轨道车前进；在制动档位时转换为发电机(外部的牵引变流器控制转换)，将动能和势能转换为电能给锂电池组充电。

锂电池组最主要的作用是给牵引时给轨道车提供能量，制动时回馈储存部分能量，同时它还给24V的铅酸蓄电池提供能量，且锂电池组的电压为640V。

在上述实施例的基础上，图4为本发明实施例提供的第一棘轮和第二棘轮构成的连锁机构机构示意图，如图4所示，第一凸轮轴包括第一棘轮401，第二凸轮轴包括第二棘轮402，在第一棘轮401和第二棘轮402，之间设置有连锁机构。只有在牵引手把头组件在零牵引操作位时，方能扳动换向手把头组件进行换向，而换向手把头组件只有在前进操作位或后退操作位时，才能扳动牵引手把头组件，达到升速(或降速)的目的，即机车在运行中不能改变运行的方向，要改变运行方向，牵引手把头组件必须回到零牵引操作位，当换向手把头组件在零方向操作位时，牵引手把头组件也必须在零牵引操作位不能转动。该连锁机构防止走车后带电变换轨道车的运行方向，烧损速动开关，能够提高轨道车的运行可靠性。

图5为本发明实施例提供的换向手把头组件结构示意图，图6 为本发明实施例提供的牵引手把头组件结构示意图，如图5和图6 所示。换向手把头组件2011包括依次连接的换向手把头20111、换向手柄杆20112和换向手柄20113，换向手把头20111与第一凸轮轴连接。牵引手把头组2021件包括依次连接的牵引手把头20211、牵引手柄杆20212和牵引手柄20213，牵引手把头20211与第二凸轮轴连接。

本发明实施例通过换向轴组件设定轨道车的行驶方向、牵引轴组件设定轨道车的行驶速度、凸轮轴组件根据设定的行驶方向和行驶速度控制速动开关的开合，速动开关将开合状态转换成控制信号发送给整车控制器，从而使整车控制器对轨道车的行驶进行控制，其只通过换向轴组件、牵引轴组件进行控制即可，操作简单，且能够大大降低司机的劳动强度。

图7为本发明实施例提供的一种轨道车的司机操作控制方法流程示意图，如图7所示，该方法包括：

步骤701：司机控制器接收换向轴组件和/或牵引轴组件发送的行驶状态指令，并将所述行驶状态指令转换为电信号；

在具体的实施过程中，司机要想变换轨道车的行驶方向时，可以通过扳动换向轴组件中的换向头把手组件来实现，同样的，司机要想变换轨道车的行驶速度时，可以通过扳动牵引轴组件中的牵引头把手组件来实现，由于换向头把手组件与第一凸轮轴连接，牵引头把手组件与第二凸轮轴连接，第一凸轮轴和第二凸轮轴的转动都能够控制速动开关的开合状态，即行驶状态指令，司机控制器可以将速动开关的开合状态转换成电信号。该电信号可以是24V的电压信号。应当说明的是，行驶状态指令可以包括方向控制指令和速度控制指令，方向控制指令可以为前进、零方向和后退，速度；速度控制指令可以为牵引1-8档、零速度和制动1-4档。

步骤702：所述司机控制器将所述电信号发送至整车控制器；应当说明的是，不同的行驶状态指令，其24V电压信号中所携带的信息不同，因此，整车控制器可以根据24V电压信号获知司机具体的操作意愿。

步骤703：所述整车控制器根据接收到的所述电信号控制所述轨道车行驶。

具体操作为：

轨道车起步时，司机操作司控器换向手把头置“前进”位，之后操作牵引手把头，根据线路情况及轨道车牵引吨位，逐级提升“牵引 1—8”的档位，当起动牵引力大于整列车阻力时，轨道车起步。

轨道车运行时，司机根据线路情况及轨道车牵引吨位，逐级在“牵引1—8”之间变换档位，控制轨道车牵引力及运行速度的大小。

当轨道车下坡或需要减速时，根据线路坡度情况及轨道车速度的大小逐级操作牵引手把头在“电制1—4”之间变换档位，控制轨道车减速同时回馈能量。

当轨道车通过电制动减速后需要停车时，操作牵引手把头置“零”位，同时结合整车空气制动使轨道车制停。轨道车停稳后，将换向手把头置“零”位。

轨道车后退时，将换向手把头置“后退”位，其余操作与前进时相同。

本发明实施例通过换向轴组件设定轨道车的行驶方向、牵引轴组件设定轨道车的行驶速度、凸轮轴组件根据设定的行驶方向和行驶速度控制速动开关的开合，速动开关将开合状态转换成控制信号发送给整车控制器，从而使整车控制器对轨道车的行驶进行控制，其只通过换向轴组件、牵引轴组件进行控制即可，操作简单，且能够大大降低司机的劳动强度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轨道车的操作控制系统，其特征在于，包括通信连接的司机控制器和整车控制器；

所述司机控制器包括凸轮轴组件，以及与所述凸轮轴组件连接的换向轴组件、牵引轴组件和速动开关；

所述换向轴组件用于控制所述轨道车的行驶方向；

所述牵引轴组件用于控制所述轨道车的行驶速度；

所述凸轮轴组件根据所述换向轴组件和所述牵引轴组件进行转动，并控制所述速动开关的开闭状态；

所述速动开关根据开闭状态生成电信号，并将所述电信号发送至所述整车控制器；

所述整车控制器包括输入输出模块；所述输入输出模块用于接收并解析所述电信号获得控制信号，以实现对所述轨道车的控制。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统，还包括牵引变流器和牵引电动机，所述牵引变流器分别与所述整车控制器和所述牵引电动机连接；

所述牵引变流器用于接收所述控制指令并根据所述控制指令控制所述牵引电动机转动，以实现对所述轨道车的控制。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电信号为24V电信号。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换向轴组件包括换向手把头组件，所述换向手把头组件用于供司机设定所述轨道车的行驶方向；

所述牵引轴组件包括牵引手把头组件，所述牵引手把头组件用于供司机设定所述轨道车的行驶速度；

所述凸轮轴组件包括第一凸轮轴和第二凸轮轴，所述第一凸轮轴与所述换向手把头组件连接，所述第二凸轮轴与所述牵引手把头组件连接；所述第一凸轮轴根据所述换向手把头组件的转动控制相应的速动开关的开合状态；所述第二凸轮轴根据所述牵引手把头组件的转动控制相应的速动开关的开合状态。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述换向手把头组件包括前进操作位、零方向操作位和后退操作位。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述牵引手把头组件包括牵引操作位、零牵引操作位和制动操作位；其中，牵引操作位包括八个档位，所述制动操作位包括4个档位。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括24V铅酸蓄电池，所述24V铅酸蓄电池用于为所述司机控制器提供电能。

8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一凸轮轴包括第一棘轮，第二凸轮轴包括第二棘轮，在所述第一棘轮和所述第二棘轮之间设置有连锁机构。

9.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述换向手把头组件包括依次连接的换向手把头、换向手柄杆和换向手柄，所述换向手把头与所述第一凸轮轴连接；

所述牵引手把头组件包括依次连接的牵引手把头、牵引手柄杆和牵引手柄，所述牵引手把头与所述第二凸轮轴连接。

10.一种轨道车的司机操作控制方法，其特征在于，包括：

司机控制器接收换向轴组件和/或牵引轴组件发送的行驶状态指令，并将所述行驶状态指令转换为电信号；

所述司机控制器将所述电信号发送至整车控制器；

所述整车控制器根据接收到的所述电信号控制所述轨道车行驶。