專利名稱：采用非接觸式電子開關(guān)的司機控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軌道機車車輛上用于控制機車運行速度、方向和工況的司機控制器，采用具有光電傳感器的非接觸式電子開關(guān)方式代替現(xiàn)有機車上使用的機械觸點開關(guān)方式進行控制。
背景技術(shù)：
目前，機車上安裝使用的司機控制器，正如我國專利98251772.6和01114486.6所表明的都是采用機械觸點式的開關(guān)結(jié)構(gòu)。其典型工作方式是由多個相同的觸點開關(guān)組合而成，通常它們工作于兩組控制機構(gòu)中，一組為調(diào)速機構(gòu)，另一組為換向機構(gòu)。這些觸點開關(guān)控制不同的動作器以及多擋位的機車運行速度編碼電路，從而實現(xiàn)控制機車運行的速度、方向和工況的功能。
這種司機控制器中所使用的開關(guān)觸點在不斷接觸和分離的情況下工作，易于電蝕和磨損。同時，開關(guān)在頻繁的離合動作中也會出現(xiàn)機械故障。特別是速度編碼控制電路中的觸點開關(guān)，隨著操作者迅速推動調(diào)速手柄切換到不同速度擋位時，他們的離合頻率非常高，更容易產(chǎn)生機械故障。并且，這種機械觸點式開關(guān)控制器，其觸點傳導(dǎo)的電流較大(如約定發(fā)熱電流為10A，額定電流為1A，最小工作電流5mA)，但在速度編碼控制電路中的觸點傳導(dǎo)的工作電流又很小(可以小于5mA)。隨著鐵路科技的快速發(fā)展，為了提高列車運行的自動化程度，增加運行的可靠性，列車的運行正逐漸轉(zhuǎn)向由計算機網(wǎng)絡(luò)中心控制。在這種情況下，用于新型機車上司機控制器的任務(wù)，已經(jīng)逐步由直接控制電磁動作器的方式，部分或全部地改為控制小電流的輸入電路方式(接近于電壓控制方式)。因此，目前司機控制器上現(xiàn)用的兼顧大電流的觸點開關(guān)用于新型機車上的小電流控制顯然是不合適的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是研制一種采用光電傳感器的非接觸式電子開關(guān)方式代替現(xiàn)用的機械觸點開關(guān)方式的司機控制器，有效提高其可靠性和使用壽命，以滿足鐵路技術(shù)快速發(fā)展的需要。根據(jù)司機控制器的具體工作條件，可以在司機控制器中全部或部分采用這種非接觸式電子開關(guān)代替觸點開關(guān)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種采用具有光電傳感器的非接觸式開關(guān)的司機控制器，包括適用于光電傳感器的非接觸式電子開關(guān)電路、調(diào)速機構(gòu)、換向機構(gòu)和連鎖機構(gòu)，并具有密封結(jié)構(gòu)。采用安裝于控制軸(調(diào)速軸或換向軸)上的光通擋板，控制光電傳感器中光的通斷。當(dāng)光通擋板轉(zhuǎn)動到“關(guān)斷”位置時，光通擋板將阻隔光發(fā)射二極管的紅外光線到達光敏感應(yīng)器件，因而控制相應(yīng)的功率開關(guān)電路關(guān)斷；反之，當(dāng)光通擋板轉(zhuǎn)動到“開通”位置時，光通擋板不會阻隔光發(fā)射二極管的紅外光線到達光敏感應(yīng)器件，因而功率開關(guān)電路處于開通狀態(tài)，從而實現(xiàn)非接觸式電子開關(guān)的功能。在相應(yīng)的非接觸式電子開關(guān)電路中，由光敏器件產(chǎn)生的電信號直接驅(qū)動V-MOS功率管開關(guān)電路，可以直接適應(yīng)機車110V電源要求，免除中間電源變換的昂貴費用。在本電路中，根據(jù)不同部件的工作條件，還采用了相應(yīng)的保護電路。
本司機控制器將調(diào)速機構(gòu)中的調(diào)速輪、調(diào)速凸輪與光通擋板設(shè)計在同一根軸上，同步轉(zhuǎn)動，可以減小空間體積。調(diào)速軸上的調(diào)速卡盤采用雙板凸輪結(jié)構(gòu)，與換向軸上的卡盤共同組成連鎖機構(gòu)。司機控制器采用完全密封結(jié)構(gòu)，以防止非接觸式開關(guān)部件受灰塵影響。
本司機控制器所設(shè)計的體積和尺寸，完全滿足軌道機車司機控制器標準的要求，其接口部分與現(xiàn)用司機控制器的完全兼容。因此，本司機控制器可以安裝在現(xiàn)用機車的原有位置，機車司機的操作習(xí)慣也無需改變。


圖1為采用非接觸式電子開關(guān)的司機控制器的主視圖。
圖2為該司機控制器的左視圖。
圖3為該司機控制器的密封結(jié)構(gòu)。
圖4為該司機控制器的非接觸式電子開關(guān)電路原理圖。
具體實施例方式
現(xiàn)以部分采用非接觸式電子開關(guān)的司機控制器為具體實施例。
本發(fā)明的司機控制器主要由調(diào)速機構(gòu)、連鎖機構(gòu)、換向機構(gòu)和電子開關(guān)電路四部分組成。
圖1中的調(diào)速手柄(6)通過調(diào)速輪(4)和調(diào)速軸(1)將光通擋板(2)、調(diào)速凸輪(3)和調(diào)速卡盤(5)連接起來，同步轉(zhuǎn)動。觸點開關(guān)(10)安裝在調(diào)速凸輪(3)的下方。與光通擋板(2)對應(yīng)的光電傳感器組件(7)安裝在換向端擋板(8)和中間隔板(9)之間，其光電感應(yīng)信號用于控制電路板(12)(見圖2)上的功率開關(guān)電路(見圖4)。每個光通擋板(2)都置于對應(yīng)的光電傳感器組件(7)之間。根據(jù)調(diào)速手柄(6)轉(zhuǎn)動的位置不同，光通擋板(2)可以“開通”或“阻隔”光電傳感器組件(7)中的光線；調(diào)速凸輪(3)可以“開通”或“關(guān)斷”相應(yīng)的觸點開關(guān)(10)，以實現(xiàn)調(diào)速功能。
調(diào)速軸(1)和換向軸(13)(見圖2)之間的連鎖機構(gòu)，是由安裝在調(diào)速軸(1)上的具有雙板凸輪結(jié)構(gòu)的調(diào)速卡盤(5)與安裝在換向軸上的換向卡盤(11)(見圖2)共同實現(xiàn)的。當(dāng)調(diào)速手柄(6)和換向手柄(18)都處于0位的非運行擋位時，調(diào)速手柄(6)被鎖定。轉(zhuǎn)動換向手柄(18)于任意工作擋位時，換向開關(guān)(20)被置于相應(yīng)的工作狀態(tài)；與此同時，換向卡盤(11)隨之轉(zhuǎn)動并取消對調(diào)速機構(gòu)的鎖緊作用，操作者可以推動調(diào)速手柄(6)進行調(diào)速。當(dāng)調(diào)速手柄(6)處于非0位置的任何工作擋位時，換向手柄(18)被鎖定，不能轉(zhuǎn)動。從而實現(xiàn)在調(diào)速手柄(6)和換向手柄(18)之間的連鎖功能。
換向手柄(18)通過換向軸(13)將換向卡盤(11)和換向凸輪(19)剛性連接在一起，換向凸輪(19)的轉(zhuǎn)動使控制開關(guān)(20)“開通”或“關(guān)斷”，實現(xiàn)機車的換向功能。
由頂板(15)、中間隔板(9)、底板(14)(見圖2)、換向端擋板(8)和前后兩側(cè)擋板(16)(見圖3)組成司機控制器的密封工作空間。換向端擋板(8)、前后兩側(cè)擋板(16)與方形柱(17)之間采用橡膠密封結(jié)構(gòu)。
圖4為本司機控制器采用的非接觸式開關(guān)電路原理圖。由光發(fā)射二極管ID和光敏感應(yīng)器件PD組成光電傳感器。R1提供光發(fā)射二極管ID電流，產(chǎn)生光源。光通擋板控制光發(fā)射二極管ID與光敏感應(yīng)器件PD之間光線的通斷，當(dāng)光通擋板處于“開通”位置時，光敏感應(yīng)器件PD受到照射而處于“開通”狀態(tài)，由電阻R2、R3、R4、R5、R6和光敏感應(yīng)器件PD組成的柵極控制電路開通V-MOS功率開關(guān)管Q。反之，當(dāng)光通擋板處于“阻隔”位置時，V-MOS功率管Q被關(guān)斷。電阻R7與電容C組成電源保護電路。
權(quán)利要求
1.一種軌道機車車輛上用于控制列車運行速度、方向和工況的司機控制器，其特征在于以具有光電傳感器的非接觸式電子開關(guān)方式代替現(xiàn)有司機控制器上使用的機械觸點開關(guān)方式進行控制。根據(jù)具體的司機控制器工作條件，可以在司機控制器中全部或部分采用這種非接觸式的電子開關(guān)代替觸點開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的司機控制器，其特征在于采用安裝于控制軸(調(diào)速軸1或換向軸13)上的光通擋板2，控制光電傳感器7中光的通斷，使功率開關(guān)電路處于“開通”或“關(guān)斷”狀態(tài)，實現(xiàn)這種非接觸式電子開關(guān)的功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的非接觸式電子開關(guān)電路，其特征在于由光敏器件產(chǎn)生的電信號直接驅(qū)動V-MOS功率管開關(guān)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的司機控制器，調(diào)速輪4、調(diào)速凸輪3與光通擋板2設(shè)計在同一軸上，保證其同步轉(zhuǎn)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的同軸設(shè)計要求，采用雙板凸輪結(jié)構(gòu)的調(diào)速卡盤5與換向卡盤11共同組成調(diào)速軸1和換向軸13之間的連鎖機構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軌道機車車輛上用于控制機車運行速度、方向和工況的司機控制器，其特點是采用具有光電傳感器的非接觸式電子開關(guān)方式代替現(xiàn)有機車上使用的機械觸點開關(guān)方式進行控制。電子開關(guān)工作時無直接的機械接觸，并可以有效控制小電流信號，提高司機控制器的可靠性和使用壽命。可以在司機控制器中全部或部分采用這種非接觸式電子開關(guān)代替觸點開關(guān)。本發(fā)明的司機控制器包括適用于光電傳感器的非接觸式電子開關(guān)電路，調(diào)速機構(gòu)、換向機構(gòu)和連鎖機構(gòu)，并具有密封結(jié)構(gòu)。
文檔編號G05G1/04GK101055478SQ20061007445
公開日2007年10月17日 申請日期2006年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月10日
發(fā)明者戴利民, 戴利友 申請人:戴利民, 戴利友