專利名稱：一種電力機車、動車單手柄多模式控制裝置及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電力機車、動車單手柄多模式控制裝置及其控制方法，屬機車駕駛操控裝置及方法類。
背景技術：
干線鐵路電力機車、動車運行時，司機通過操縱主指令控制器——司機控制器來設定牽引力的大小和限制速度的高低，從而達到調(diào)節(jié)列車運行速度的目的。為了達到上述調(diào)控目的，目前國內(nèi)、外使用的調(diào)控方法有兩種。其一，是以歐洲普遍采用的雙手柄司機控制器，即該控制器具有兩個操縱手柄，其中一個通過微機用于設定牽引力的大小，另一個通過微機設定限制運行速度的高低，其調(diào)節(jié)方法既可以是有級的，也可以是無級的；其無級調(diào)節(jié)通過改變電位器輸出電壓來實現(xiàn)，而有級調(diào)節(jié)則是通過改變觸點組合來實現(xiàn)。國內(nèi)普遍使用的是單手柄司機控制器，它通過手柄直接設定機車運行限制速度的高低，而牽引力的大小則是通過某種特性控制算法間接給出。
從設計功能及實際使用效果對比上看雙手柄司機控制器明顯優(yōu)于單手柄司機控制器，它具有牽引力調(diào)節(jié)平穩(wěn)、機車沖動小、雨雪天不易空轉(zhuǎn)等優(yōu)點，但它又存在機構復雜、制作成本高、體積空間大等固有缺點；相比之下的單手柄司機控制器，其優(yōu)點是結構簡單，制作成本低、體積空間小，但其最大缺陷則是由于無法實現(xiàn)人為牽引力的設定，而使機車操控沖動較大，雨雪天易空轉(zhuǎn)。
因此，能否找到并提出一種兼顧上述兩者優(yōu)點的簡易司機控制器及控制方法，從而實現(xiàn)電力機車、動車調(diào)速性能和牽引力調(diào)控的理想化；這已是國內(nèi)相關行業(yè)科研及生產(chǎn)、運用部門的一種期望。
技術內(nèi)容本發(fā)明的目的旨在提出一種兼俱雙手柄和單手柄司機控制器共同優(yōu)點的單手柄司機控制器及其控制方法。
這種電力機車、動車單手柄多模式控制裝置，其特征在于它是通過在這種電力機車、動車單手柄多模式控制裝置，其特征在于它是通過在現(xiàn)有單手柄控制器的基礎上，在該單手柄控制器與原有聯(lián)控的微機之間增加一個具有兩位選擇功能的二位選擇開關和相應的微機輸入點，并對微機內(nèi)的特性控制軟件進行少許修改即可。
這種電力機車、動車單手柄多模式控制方法，其特征在于通過與原單手柄司機控制器上增設的兩位選擇開關，使單手柄司機控制器通過兩種不同的聯(lián)接途徑實現(xiàn)兩種不同的控制特性；其一，是通過選擇開關上的“0”(或“1”)位觸點與微機中限制機車速度的控制系統(tǒng)相聯(lián)，讓機車進入限速運行狀態(tài)；其二是通過選擇開關上的“1”(“0”)位觸點與微機上設定機車牽引力的控制系統(tǒng)相聯(lián)，讓機車進入理想牽引力運行狀態(tài)。
根據(jù)以上技術方案提出的“一種電力機車動車單手柄多模式控制裝置及其控制方法”，與現(xiàn)在國內(nèi)外普遍使用的兩種司機控制器相比，其優(yōu)點在于既保留了國內(nèi)單手柄司機控制器結構簡單、成本低、體積空間小的優(yōu)點，同時又讓其具有國外雙手柄司機控制器的操作性能，既能人為實現(xiàn)限速調(diào)控，又能十分方便地實現(xiàn)人為牽引力設定調(diào)控；為克服機車沖動較大、雨雪天易空轉(zhuǎn)等缺點找到一個理想技術解決方案。


附圖1為本發(fā)明單手柄多模式控制裝置聯(lián)接示意圖；附圖2為本發(fā)明涉及的控制方法的操控流程示意圖；附圖3為國內(nèi)機車單手柄司機控制器示意圖；附圖4為國外雙手柄司機控制器示意圖。
圖中1-司機控制器、2-二位選擇開關、3-微機。
具體實施例方式
本發(fā)明人提出的這種電力機車、動車單手柄多模式控制裝置及控制方法是一種十分簡單的技術方案它僅是在現(xiàn)有國內(nèi)普遍使用的單手柄司機控制器1上增加一個二位或二位以上的選擇開關2和相應的微機輸入點，再對微機中原已輸入的特性控制軟件進行少許修改就行。
其具體做法是在單手柄司機控制器的電力機車動車上設置一個多位轉(zhuǎn)換開關1。下面以二位轉(zhuǎn)換開關為例，所述的這種二位轉(zhuǎn)換開關設有“0”和“1”兩種切換狀態(tài)，通過選擇不同的狀態(tài)就可以實現(xiàn)不同的控制特性。其最簡單的做法是將狀態(tài)“0”(或“1”)設定限制速度的高低，即進入限速運行，此時牽引力由微機3根據(jù)列車實際運行速度與設定限制速度的比較完成自動調(diào)節(jié)；將狀態(tài)“1”(“0”)設定控制牽引力大小，此時可不考慮限制速度(可以視為∞)。
然而，考慮到現(xiàn)有干線鐵路司機的操縱習慣一時難以改變，最好能兼顧已有的操縱控制特性，因此本發(fā)明人建議采用以下設置狀態(tài)“0”(“1”)即手柄維持現(xiàn)有控制特性(如交直電力機車的恒流準恒速或是交直交電力機車的恒轉(zhuǎn)矩恒速特性)，狀態(tài)“1”(“0”)即手柄設定為操控牽引力大小，這樣做的最大好處是牽引力施加平穩(wěn)可調(diào)，機車沖動較小，雨雪天不易空轉(zhuǎn)。
上述這種帶有增設的二位選擇開關的單手柄司機控制系統(tǒng)，使改進后的單手柄司機控制器操縱下的機車控制特性可以同時處于兩種可供選擇的調(diào)控狀態(tài)(見附圖2)。從該控制流程框圖可以看出當二位選擇開關2切換到“0”狀態(tài)，此時手柄處于控制速度大小的“速度控制模式”，讓機車在微機內(nèi)相應特性控制軟件指令下處于限制速度的比較控制狀態(tài)，使機車按照指令以調(diào)節(jié)后的速度運行；而當二位選擇開關2切換到“1”(“0”)位時，此時手柄處于設定牽引力大小的“力矩控制模式”，從而導至機車按照指令在調(diào)節(jié)后的牽引力作用下運行。
在上述技術方案中，如果選擇的二位選擇開關是二位以上的多位選擇開關時，不僅可以用單手柄控制器實現(xiàn)雙手柄司機控制器的雙模式運行，還可以實現(xiàn)更多的調(diào)控模式；但按照現(xiàn)有的機車運行調(diào)控要求，采用二位選擇開關就可以滿足現(xiàn)場操作要求。
關于對特性控制軟件的修改問題；在目前的單手柄司機控制器操控系統(tǒng)中，單手柄司機控制器雖能直接設定限制速度的大小，但牽引力只能通過某種間接的算法換算得出。以SS8交直電力機車的恒流準恒速特性為例，當手柄調(diào)節(jié)到n＝16級時，表示列車運行速度不超過160km/h，但牽引力的大小取決于當時的速度v和級位n，代表牽引力大小的電機電樞電流Ia(A)＝Min(120n，875n-87.5v，1450)并且不得超過電機全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最大電流包絡限制線，即牽引力取決于上述特性所換算得到的值的大小，數(shù)值可以從0一直到最大允許值，這一復雜的換算司機無法預知和控制，因此不能人為設定牽引力的大?。欢@也正是可能會導致機車沖動大，雨雪天易出現(xiàn)空轉(zhuǎn)等現(xiàn)象發(fā)生的重要原因。而在采用二位選擇開關以后，當切換開關處于“0”(“1”)位時，其特性控制軟件只對設定限速度起指令作用；而當切換開關處于“1”(“0”)位時，其特性控制軟件也僅對牽引力的設定調(diào)節(jié)起作用；這種調(diào)控形式是普通軟件人員對現(xiàn)有單手柄司機調(diào)控器操作軟件系統(tǒng)作少許修改即可實現(xiàn)的。
權利要求
1.一種電力機車、動車單手柄多模式控制裝置，其特征在于它是通過在現(xiàn)有單手柄控制器的基礎上，在該單手柄控制器與原有聯(lián)控的微機之間增加一個具有兩位選擇功能的二位選擇開關和相應的微機輸入點，并對微機內(nèi)的特性控制軟件進行少許修改即可。
2.如權利要求1所述一種電力機車、動車單手柄多模式控制方法，其特征在于通過與原單手柄司機控制器上增設的兩位選擇開關，使單手柄司機控制器通過兩種不同的聯(lián)接途徑實現(xiàn)兩種不同的控制特性；其一，是通過選擇開關上的“0”或“1”位觸點與微機中限制列車速度的控制系統(tǒng)相聯(lián)。讓機車進入限速運行狀態(tài)；其二是通過選擇開關上的“1”或“0“位觸點與微機上設定并操控機車牽引力的控制系統(tǒng)相聯(lián)，讓機車進入理想牽引力運行狀態(tài)。
全文摘要
電力機車、動車單手柄多模式控制裝置，它在現(xiàn)有單手柄控制器的基礎上，在該單手柄控制器與原有聯(lián)控的微機之間增加一個具有兩位選擇功能的二位選擇開關和相應的微機輸入點，并對微機內(nèi)的特性控制軟件進行少許修改即可。其控制方法，是通過與原單手柄司機控制器上增設的兩位選擇開關，使單手柄司機控制器通過兩種不同的聯(lián)接途徑，實現(xiàn)兩種不同的控制特性；其一，通過選擇開關上的“0”(或“1”)位觸點與微機中限制列車速度的控制系統(tǒng)相聯(lián)，讓機車進入限速運行狀態(tài)；其二，通過選擇開關上的“1”(或“0”)位觸點與微機上設定并操控機車牽引力的控制系統(tǒng)相聯(lián)，讓機車進入牽引力運行狀態(tài)。改進后控制系統(tǒng)，既能人為實現(xiàn)限速調(diào)控，又能方便地實現(xiàn)人為牽引力設定調(diào)控，為克服國內(nèi)機車運行中的缺陷找到一個理想技術方案。
文檔編號B60L15/20GK1562663SQ20041002306
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月2日 優(yōu)先權日2004年4月2日
發(fā)明者楊穎 申請人:中國南車集團株洲電力機車廠