专利名称：铁路列车多功能的集便器控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控制装置，特别是一种铁路列车多功能的集便器控制 装置。
背景技术：
到目前为止，铁路列车绝大部分的厕所采用直排的便器，极大程度地 影响和破坏了铁路沿线的卫生和环境保护状况。因而，对便器的改造已经 势在必行。
但是，到目前为止，国内已经安装的少量集便器系统都是由国外引进 的，其特征是全部或者大部功能执行元件处于离散的、个别的控制状态之 下。 一旦集便器工作出现故障，很难尽快地正确判断故障原因，检修人员 只能根据个人经验，不断更换不同的部件，直至工作正常。这种方法属于 数学中的"穷举法"，理论上有可能更换到最后一个部件才会排除故障。 其结果是不但大幅度地提高了车辆的运营成本(包括维修费用和检修的工 时)，而且降低了集便器的完好率，车辆带病运行，影响了列车的服务质 量，旅客投诉率很高。
目前集便器控制的另一个缺点是控制功能主要由功能开关完成的，例 如按钮、压力开关、液位开关等。这些功能开关的工作环境很恶劣，其表
现是湿度高，腐蚀性强，当开关处于开路状态时，其触点两端承受着220
伏的交流电压，而当开关处于闭路状态时，其触点之间将流过电磁阀所需 要的电流。因此，集便器系统的工作可靠性受到极大的影响。以美国专利
"真空马桶系统和控制功能的方法"(WO 2007 131512 20071122《A VACCUM TOILET SYSTEM AND A WETHOD FOR CONTROLLING FUNCTIONS THEREOF》)为例，它由马桶滚筒和带有可控制进口阀的中间罐所构成，它在马桶滚筒 和中间罐之间，缚过进口阀收集废物，控制出口阀来排除废物。但该系统 不能做到显示瞬时工作状态，当集便器系统出现故障时，该系统也不能诊 断是哪一个部件工作不正常出了问题。
目前，集便器的维修已经成为车辆部门的瓶颈，以致很多相关人员认 为这种高技术设备不适合中国的国情。
由于上述原因，极大地影响了集便器在国内列车的普及和改造。
发明内容
本发明的目的，就是为铁路列车提供一种新型的低成本、高可靠的铁 路列车多功能的集便器控制装置，该装置能够帮助维护集便器的专业检修 人员在最短的时间内正确地判断故障的原因和损坏的元件以及使集便器发 生故障的其他外部原因，最快地恢复集便器的正常工作。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种铁路列车多功能
的集便器控制装置，该控制装置安装在列车集便器附近，其中该控制装置 包括底座、上盖，在所述底座和上盖中间设置有电路板，在所述上盖的上 面固定有面板，在上盖内侧固定有发光二极管显示板和电压表，在底座外 侧安装航空插座和复位开关，所述电路板上的单片机输入口通过航空插头 与所述列车集便器中的液位开关、压力开关及按钮连接，采集其输出的信 号，单片机输出口通过三根线束分别与航空插头连接，航空插头将分别与 所述列车集便器的上水阀、下水阀、排便阀、真空阀连接以及电源线连接， 所述单片机按照预制程序对所述列车集便器进行检测、显示和控制，发光 二极管显示器通过一根线束与电路板连接，实时显示所述列车集便器各部 分的状态，电压表通过线束与电路板连接，复位开关通过线束与电路板连 接。
所述电路板(3)内安装有能通过线束(8， 9， 10)和航空插座(5)采集集便器系统中液位开关、压力开关及按钮等部件的信号并控制上水阀、 下水阀、排便阀、真空阀部件工作的单片机和驱动电路。
在所述发光二极管显示板上安装有可以实时显示集便器系统中液位开 关、压力开关、按钮、上水阀、下水阀、排便阀、真空阀部件状态信号的 发光二极管。
在所述上盖的面板上设有电压表和发光二极管显示板的显示窗口。 本发明的效果是集该列车集便器的控制装置、显示装置和诊断装置于 一身，使其全部控制装置一体化、小型化、智能化。同时具备显示集便器 中各种开关、按钮和电磁阀的状态显示功能和诊断功能，能大幅度地降低 集便器的制造成本，提高集便器的完好率和可靠性，节约检修工时费用和 铁路运营成本。
图1为本发明铁路列车多功能的集便器控制装置结构正面示意图； 图2为本发明铁路列车多功能的集便器控制装置结构侧面示意图； 图3为本发明铁路列车多功能的集便器控制装置及其系统结构示意图； 图4为本发明铁路列车多功能的集便器控制装置结构连接示意图。 图1、 2、 4中
2、上盖 3、电路板
5、航空插座 6、线束
8, 9， 10， 11、线束 13、复位开关14、电压表
1、底座 4、液晶显示板 7、面板 12、线束 图3中 I、控制装置 IV、上水阀 VI、下水阀
II、用户开关 III、压力水壶
V、压力水壶液位开关
vn、排便阀 vni、污物箱IX、真空阀 X、污物箱液位开关XI、压力开关
具体实施方式
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结合附图及实施例对本发明的铁路列车多功能的集便器控制装置进行 详细说明。
如图3所示，集便器整个系统中，控制装置所控制的部件包括有便 器；用户启动集便器工作的用户开关II;存储冲洗便器用水的压力水壶III; 向压力水壶供水的上水阀IV;检测压力水壶水位高度的压力水壶液位开关 V;将压力水壶存水排向集便器的下水阀VI;将粪便排向污物箱的排便阀 VII;收集和存储粪便的污物箱VIII;排除污物箱内的空气，使之保持必要负 压的真空阀IX;控制污物箱中粪便高度的污物箱液位开关X;负责检测污 物箱中真空度的压力开关XI等部分。
本发明的铁路列车多功能的集便器控制装置的功能就是进行智能化地 控制上述部分按照所设计的程序有序地工作，监测其工作状态，并在系统 出现故障后协助维修人员正确诊断该故障是由于哪一个部件所造成的。
如图l、 2、 3、 4所示，本发明的铁路列车多功能的集便器控制装置安 装在列车集便器附近，该控制装置的结构是在底座1和上盖2中间设置有
电路板3，在上盖2的上面固定有面板7，在上盖2内侧固定有液晶显示板 4和电压表14，在底座外侧安装航空插座5和复位开关13。
电路板3上的控制线路如图3所示，单片机输入口通过航空插头5、与 所述列车集便器中的液位开关、压力开关、按钮连接，采集其输出的信号， 单片机输出口通过电路板上的驱动器、继电器及线束8、线束9、线束10 与航空插头5连接，航空插头5分别与所述列车集便器的上水阀IV、下水 阀VI、排便阀W、真空阀IX连接以及电源线连接，控制所述列车集便器按 照单片机的预制程序工作，液晶显示板4通过线束6与电路板3连接，实 时显示所述列车集便器各部分的状态和参数，电压表通过线束11与电路板3连接，复位开关通过线束12与电路板3连接。所述电路板3是通过单片 机实现检测、显示和控制集便器全部执行装置的。航空插座5包括十线、 七线、五线的插头各一个，这些插头通过线束8、线束9、线束10将列车 集便器各部件的输出信号传递给电路板3上的单片机，同时单片机通过线 束8、线束9将产生的控制信号传递给列车集便器上相关的电磁阀。
由于采用了单片机，所以集便器系统中使用的各种功能开关，例如按钮、 压力开关、液位开关等，不再直接接入强电回路，不直接通过交流220伏 电源控制相关电磁阀的工作。当这些功能开关闭合时，其触点的两端只有5 伏的直流电压，当功能开关闭合时，只流过微弱的直流电流。在这种低负 荷的工作状态下，全部功能开关的寿命将大大提高。
按照图3所示的本控制装置的系统结构框图，对控制过程加以说明。
当单片机接收到用户按动按钮的信息后，首先通过电路板上的驱动器和 继电器打开压力水壶的下水阀VI，打开的时间为1.2秒。而从打开下水阀 VI的时间计算，1秒钟后打开排便阀VL打开的时间为4.6秒。
单片机随时检测压力水壶m中液位开关v的状态测量压力水壶m中的
蓄水量，当压力水壶III中的蓄水量低于设定值时，通过驱动器和继电器打 开压力水壶III的上水阀，将水注入压力水壶III。当单片机检测到压力水壶
ni中的蓄水量等于或高于设定值时，则关闭上水阀iv。
单片机随时检测污物箱WI中压力开关的状态测量污物箱中的真空度，如 果在排便阀没有打开的情况下污物箱Vffl中的真空度低于设定值时，通过驱 动器和继电器打幵压真空阀，将污物箱VI中的空气抽出。当单片机检测到 污物箱VID的真空度高于设定值时，则关闭真空阀。如果真空阀连续打开3
分钟后仍旧不能达到设定值时，也关闭真空阀，直至用户再一次按动按钮。
单片机随时检测污物箱Vffl中液位开关X的状态测量污物箱VIII中的污物 量，当污物箱WI中的污物达到或超过污物箱W!容积的8(m时，通过驱动器和继电器发出预报警信号。当单片机检测到污物箱豐中的污物达到污物箱W1 容积的100%时，.通过电路板上的驱动器和继电器发出报警信号并关闭列车 集便器的所有功能。
当集便器发生故障时，维修人员可以根据面板7上的发光二极管显示 的变化，可以很容易地发现故障的原因。
以下是某车辆绿检修故障的实施例。
案例l:用户按动按钮之后集便器不工作。检查面板看到，在按动按钮 的过程中按钮所对应的发光二极管始终不亮，判断是按钮故障。拆下按钮 后，发现是按钮破损。
案例2:集便器工作时便器无水。检查面板7看到，压力水壶III对应的 发光二极管始终不亮，判断是液位开关X的故障。更换液位开关X后，下 水正常。
案例3:集便器连续产生故障。检查面板7看到，电压表14显示电压
超过300V，判断是供给集便器工作电源的故障。
根据负责检修的专业人员以往的经验，在采用本发明之前，必须不断 更换所有相关元件，不仅无谓浪费很多时间，而且无谓浪费很多配件。
权利要求
1、一种铁路列车集便器的控制装置，该控制装置安装在带有液位开关、压力开关及按钮的列车集便器附近，其特征是该控制装置包括底座、上盖，在所述底座(1)和上盖(2)中间设置有电路板(3)，在所述上盖(2)的上面固定有面板(7)，在上盖(2)内侧固定有发光二极管显示板(4)和电压表(14)，在底座一侧及与该侧相邻另一侧分别安装有航空插座(5)和复位开关(13)；所述电路板(3)上的单片机输入口通过航空插座(5)与所述列车集便器中的液位开关、压力开关及按钮连接采集输出的信号，所述单片机输出口通过线束(8，9，10)分别与航空插头(5)连接，航空插头(5)将分别与所述列车集便器的上水阀、下水阀、排便阀、真空阀连接以及电源线连接，所述单片机按照予制程序对所述列车集便器进行检测、显示和控制，发光二极管显示器(4)通过线束(6)与电路板(3)连接，随时显示所述列车集便器各部分的状态，电压表(14)通过线束(11)与电路板(3)连接，复位开关(13)通过线束(12)与电路板(3)连接。
2、 根据权利要求l所述的铁路列车多功能的集便器控制装置，其特征是所述电路板(3)内安装有能通过线束(8， 9， 10)和航空插座(5)采集集便器系统中液位开关、压力开关及按钮等部件的信号并控制上水阀、下水阀、排便阀、真空阀部件工作的单片机和驱动电路。
3、 根据权利要求l所述的铁路列车多功能的集便器控制装置，其特征是在所述发光二极管显示板(4)上安装有可以实时显示集便器系统中液位开关、压力开关、按钮、上水阀、下水阀、排便阀、真空阀部件状态信号的发光二极管。
4、 根据权利要求l所述的铁路列车多功能的集便器控制装置，其特征是在所述上盖(2)的面板(7)上设有电压表和发光二极管显示板的显
全文摘要
本发明提供一种铁路列车多功能的集便器控制装置，该控制装置安装在列车集便器附近，包括底座、上盖、电路板，在上盖内侧固定有发光二极管显示板和电压表，在底座外侧安装航空插座和复位按钮，电路板上的单片机输入口通过航空插头、外接电缆与列车集便器中的液位开关、压力开关、按钮连接，采集其输出的信号，单片机输出口通过驱动器、继电器、航空插头分别与列车集便器的相关阀门以及电源线连接。本发明的效果是使列车集便器的全部控制装置一体化、小型化、智能化，同时具备显示集便器中各种开关、按钮和电磁阀状态的显示功能和诊断功能，能大幅度地降低集便器的制造成本，提高集便器的完好率和可靠性，节约检修工时、维护费用和运营成本。
文档编号B61D35/00GK101475006SQ20081015368
公开日2009年7月8日 申请日期2008年12月2日 优先权日2008年12月2日
发明者曹荐轩, 曹贤文, 兵 魏 申请人:天津市启轩电子有限公司