一种可分档加热的机车前窗玻璃的制作方法

本实用新型涉及机车玻璃的技术领域，特别是高速机车上的前窗玻璃，具体地提供一种可分档加热的机车前窗玻璃。

背景技术：
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随着我国机车行业的迅猛发展，高速机车例如我国自主研制的动车组越来越广泛地在全国各地运行，甚至出口到全世界。机车前窗玻璃作为机车的重要组成部分，除了要满足相应国家标准对力学、光学和耐环境性能的规定，还必须具有除霜和除雾的功能。其中，力学性能的规定可以有抗飞弹冲击性、抗砾石冲击性和耐磨性等，而除霜除雾功能则通过电加热性能实现，电加热性能用于在恶劣环境下及时快速地去冰、除霜和除雾，为驾驶员提供良好的视线和视野，便于观察路况和信号等信息，进而保障行驶安全。

目前，高速机车例如我国自主研制的动车组速度已经达到160千米/小时、200千米/小时、250千米/小时、300千米/小时甚至350千米/小时及以上，机车运行速度的提高使得前窗玻璃表面空气强制对流、热传导等速度加快，导致玻璃表面散热速度提高，可能会影响电加热性能甚至除霜除雾效果，这就要求更加科学合理地进行电学性能设计。现有技术中，例如中国专利CN202551387U公开了一种防雾防霜玻璃，所述玻璃分为四层，由外至里分别为外层玻璃、柔性膜PVB、底层玻璃和抗飞溅膜PEP，所述外层玻璃、柔性膜PVB、底层玻璃和抗飞溅膜PEP的形状大小相同，在外层玻璃与柔性膜PVB之间排布两条电热丝，两条电热丝按照玻璃的形状以等距螺线形轨迹双股并列平行相间排布在柔性膜PVB上，两条电热丝的汇聚到柔性膜PVB中心的一端相互连接，两条加热丝的位于柔性膜PVB区域外的另一端分别与加热控制器相连接；又例如中国专利CN201828841U公开了一种铁路机车风挡视窗防冻防霜自动感应控制系统，包括安装在风挡玻璃上的电加热器，具有热敏电阻、接触器J分别接于自动除霜控制器的一端，自动除霜控制器的另一端接于电源，所述电加热器通过连接接触器J的常开触头J1-1、J1-2接于电源；这些机车玻璃虽然能够一定程度上感应玻璃自身温度，但均难以根据玻璃自身温度实时调整加热功率，不能较好地在高速机车上应用。

技术实现要素：
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本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术中的机车玻璃存在难以根据玻璃自身温度实时调整加热功率、不能较好地满足机车在高速行驶时的电加热需求等缺点，提供一种可分档加热的机车前窗玻璃。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种可分档加热的机车前窗玻璃，包括窗玻璃、温控开关、温控隔离开关、温控电源、三位选择开关、第一接触器、第二接触器、第一加热电阻、第二加热电阻、加热隔离开关和加热电源，温控开关、第一加热电阻和第二加热电阻设置在窗玻璃上；其特征在于：

所述第一接触器包括第一吸合线圈、第一常闭触点和至少三个第一常开触点，所述第二接触器包括第二吸合线圈、第二常闭触点和至少两个第二常开触点，所述三位选择开关包括快速加热位、停止位和普通加热位；温控电源、温控隔离开关、温控开关、第二常闭触点、第一吸合线圈和三位选择开关的快速加热位能够电连通；温控电源、温控隔离开关、温控开关、第一常闭触点、第二吸合线圈和三位选择开关的普通加热位能够电连通；

加热电源、加热隔离开关、第一加热电阻、第二加热电阻和第一接触器的三个第一常开触点能够电连通，第一加热电阻和第二加热电阻能够通过三个第一常开触点并联；加热电源、加热隔离开关、第一加热电阻、第二加热电阻和第二接触器的两个第二常开触点能够电连通，第一加热电阻和第二加热电阻能够通过两个第二常开触点串联。

进一步地，所述温控电源为直流24V、交流24V、直流110V或交流110V电源，所述加热电源为直流110V、交流110V、交流220V或交流380V电源。

进一步地，加热电源的一端通过其中一个第一常开触点同时与第一加热电阻和第二加热电阻的一端连接，加热电源的另一端通过另外两个第一常开触点分别与第一加热电阻和第二加热电阻的另一端连接；加热电源的一端通过其中一个第二常开触点与第一加热电阻的一端连接，第一加热电阻的另一端与第二加热电阻的其中一端连接，加热电源的另一端通过另外一个第二常开触点与第二加热电阻的另一端连通。

进一步地，所述可分档加热的机车前窗玻璃还包括第一连接器和第二连接器，温控开关通过第一连接器与温控隔离开关、第一常闭触点和第二常闭触点连接；第一加热电阻和第二加热电阻通过第二连接器与加热隔离开关、第一常开触点和第二常开触点连接。

进一步地，在窗玻璃上设置上母线、左侧下母线、右侧下母线和多根加热金属丝，上母线沿着窗玻璃的一边延伸，左侧下母线和右侧下母线沿着与上母线相对的窗玻璃的另一边延伸，上母线包括间隔布置的左侧部分和右侧部分，上母线的左侧部分和右侧部分电连通，左侧下母线和右侧下母线被间隔布置，部分加热金属丝连通上母线的左侧部分和左侧下母线构成第一加热电阻，部分加热金属丝连通上母线的右侧部分和右侧下母线构成第二加热电阻。

优选地，上母线的左侧部分被布置成彼此间隔的至少两段，左侧下母线被布置成与上母线的左侧部分相对应的至少两段，上母线的左侧部分中最靠近窗玻璃中间区域的一段通过加热金属丝与左侧下母线中最靠近窗玻璃中间区域的一段电连通，左侧下母线中最靠近窗玻璃左侧边的一段通过加热金属丝与上母线的左侧部分中最靠近窗玻璃左侧边的一段电连通，位于上母线的左侧部分中最靠近窗玻璃中间区域的一段和左侧下母线中最靠近窗玻璃左侧边的一段之间的每段上母线通过加热金属丝与相邻的两段左侧下母线电连通；上母线的右侧部分被布置成彼此间隔的至少两段，右侧下母线被布置成与上母线的右侧部分相对应的至少两段，上母线的右侧部分中最靠近窗玻璃中间区域的一段通过加热金属丝与右侧下母线中最靠近窗玻璃中间区域的一段电连通，右侧下母线中最靠近窗玻璃右侧边的一段通过加热金属丝与上母线的右侧部分中最靠近窗玻璃右侧边的一段电连通，位于上母线的右侧部分中最靠近窗玻璃中间区域的一段和右侧下母线中最靠近窗玻璃右侧边的一段之间的每段上母线通过加热金属丝与相邻的两段右侧下母线电连通；上母线的左侧部分中最靠近窗玻璃中间区域的一段与上母线的右侧部分中最靠近窗玻璃中间区域的一段电连通。

更优选地，上母线的左侧部分中最靠近窗玻璃中间区域的一段与上母线的右侧部分中最靠近窗玻璃中间区域的一段长度相等，位于上母线的左侧部分中最靠近窗玻璃中间区域的一段和左侧下母线中最靠近窗玻璃左侧边的一段之间的各段上母线和各段左侧下母线长度相等，位于上母线的右侧部分中最靠近窗玻璃中间区域的一段和右侧下母线中最靠近窗玻璃右侧边的一段之间的各段上母线和各段右侧下母线长度相等。

更优选地，上母线的左侧部分中最靠近窗玻璃中间区域的一段的长度小于位于上母线的左侧部分中最靠近窗玻璃中间区域的一段和左侧下母线中最靠近窗玻璃左侧边的一段之间的各段上母线的长度，上母线的右侧部分中最靠近窗玻璃中间区域的一段的长度小于位于上母线的右侧部分中最靠近窗玻璃中间区域的一段和右侧下母线中最靠近窗玻璃右侧边的一段之间的各段上母线的长度。

本实用新型由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：

本实用新型采用的一种可分档加热的机车前窗玻璃，能够对加热功率进行适应性调节，实现快速加热和普通加热的切换，从而满足不同环境下的不同加热功率的需求，较好地保障行驶安全和节省能源。

附图说明：

图1为本实用新型所述的可分档加热的机车前窗玻璃的结构示意图；

图2为本实用新型所述的设置有第一加热电阻和第二加热电阻的窗玻璃的结构示意图。

具体实施方式：

以下结合附图对本实用新型的内容作进一步说明。

如图1所示，本实用新型所述的一种可分档加热的机车前窗玻璃，包括窗玻璃100、温控开关101、温控隔离开关QS1、温控电源102、三位选择开关SA1、第一接触器KM1、第二接触器KM2、第一加热电阻R1、第二加热电阻R2、加热隔离开关QS2和加热电源103，温控开关101、第一加热电阻R1和第二加热电阻R2设置在窗玻璃100上；所述温控开关101用于感应窗玻璃100表面的温度，当感应到窗玻璃100表面的温度低于最低设定温度时，例如低于15℃或20℃时，温控开关101闭合；当感应到窗玻璃100表面的温度高于最高设定温度时，例如高于40℃时，温控开关101断开；同时，所述三位选择开关SA1包括快速加热位、停止位和普通加热位，并配合第一接触器KM1和第二接触器KM2可以对第一加热电阻R1和第二加热电阻R2的加热功率进行三挡调节，能够满足不同环境下的不同加热功率的需求。

其中，所述温控电源102可以为直流24V、交流24V、直流110V或交流110V电源，所述加热电源103也可以使用直流110V、交流110V、交流220V或交流380V电源，所述加热电源103可以根据主机厂的不同实际设计要求进行选择。

如图1中的左侧部分所示，所述第一接触器KM1包括第一吸合线圈、第一常闭触点和至少三个第一常开触点，所述第二接触器KM2包括第二吸合线圈、第二常闭触点和至少两个第二常开触点；温控电源102、温控隔离开关QS1、温控开关101、第二常闭触点、第一吸合线圈和三位选择开关SA1的快速加热位能够电连通；温控电源102、温控隔离开关QS1、温控开关101、第一常闭触点、第二吸合线圈和三位选择开关SA1的普通加热位能够电连通，即温控电源102、温控隔离开关QS1、温控开关101、第一常闭触点、第二常闭触点、第一吸合线圈、第二吸合线圈和三位选择开关SA1形成温控电路；在温控电路中，第一接触器KM1的第一吸合线圈和第二接触器KM2的第二常闭触点串联，第一接触器KM1的第一常闭触点和第二接触器KM2的第二吸合线圈串联，第一接触器KM1与第二接触器KM2之间就形成了互锁，当三位选择开关SA1处于快速加热位时，第一吸合线圈通电，第一常闭触点断开，第一常开触点闭合；当三位选择开关SA1处于普通加热位时，第二吸合线圈通电，第二常闭触点断开，第二常开触点闭合，这样以来能够防止短路。

如图1中的右侧部分所示，加热电源103、加热隔离开关QS2、第一加热电阻R1、第二加热电阻R2和第一接触器KM1的三个第一常开触点能够电连通，第一加热电阻R1和第二加热电阻R2能够通过三个第一常开触点并联；加热电源103、加热隔离开关QS2、第一加热电阻R1、第二加热电阻R2和第二接触器KM2的两个第二常开触点能够电连通，第一加热电阻R1和第二加热电阻R2能够通过两个第二常开触点串联；即加热电源103、加热隔离开关QS2、第一加热电阻R1、第二加热电阻R2、第一接触器KM1的三个第一常开触点、第二接触器KM2的两个第二常开触点形成加热负载电路；在加热负载电路中，三个第一常开触点闭合时，第一加热电阻R1和第二加热电阻R2并联，两个第二常开触点闭合时，第一加热电阻R1和第二加热电阻R2串联；这样通过第一接触器KM1和第二接触器KM2控制窗玻璃100上的第一加热电阻R1和第二加热电阻R2并联或串联，从而实现加热功率的适应性调节，以满足不同环境下的不同加热功率的需求，较好地保障行驶安全和节省能源。

具体地，加热电源103的一端通过其中一个第一常开触点同时与第一加热电阻R1和第二加热电阻R2的一端连接，加热电源103的另一端通过另外两个第一常开触点分别与第一加热电阻R1和第二加热电阻R2的另一端连接，这样就通过三个第一常开触点使第一加热电阻R1和第二加热电阻R2并联；加热电源103的一端通过其中一个第二常开触点与第一加热电阻R1的一端连接，第一加热电阻R1的另一端与第二加热电阻R2的其中一端连接，加热电源103的另一端通过另外一个第二常开触点与第二加热电阻R2的另一端连通，这样就通过两个第二常开触点使第一加热电阻R1和第二加热电阻R2串联。

在图1中，本发明所述的可分档加热的机车前窗玻璃还包括第一连接器10和第二连接器11，温控开关101通过第一连接器10与温控隔离开关QS1、第一常闭触点和第二常闭触点连接；第一加热电阻R1和第二加热电阻R2通过第二连接器11与加热隔离开关QS2、第一常开触点和第二常开触点连接。优选地，所述第一连接器10和第二连接器11为快速接头。

在机车前窗玻璃需要除霜除雾时，温控隔离开关QS1和加热隔离开关QS2闭合；

当三位选择开关SA1拨至最左侧的快速加热位时，所述温控电源102和所述加热电源103分别向温控电路和加热负载电路施加电压，若此时窗玻璃100表面的温度低于温控开关101的最低设定温度，例如低于15℃，温控开关101处于闭合状态，温控电路连通，电流通过第一接触器KM1的第一吸合线圈；第一吸合线圈通电后，第一常闭触点断开，第二接触器KM2的第二吸合线圈不通电，第一常开触点闭合，加热负载电路连通，此时第一加热电阻R1和第二加热电阻R2并联，整个加热负载电路处于快速加热接通状态，开始迅速加热且加热功率较大，例如约1200W，机车前窗玻璃能够实现快速除霜除雾。随着加热负载电路的快速加热，窗玻璃100表面的温度逐渐升高，若窗玻璃100表面的温度高于温控开关101的最高设定温度，例如高于40℃，温控开关101自动断开，此时温控电路断路，第一接触器KM1的第一吸合线圈断电；同时第一接触器KM1的第一常开触点打开，加热负载电路断路，快速加热结束。如果窗玻璃100表面的温度再次低于温控开关101的最低设定温度时，加热负载电路重新进行快速加热，相应地，如果窗玻璃100表面的温度再次高于温控开关101的最高设定温度时，加热负载电路再次结束快速加热，如此循环进行开启快速加热/结束快速加热。

当三位选择开关SA1拨至中间的停止位时，温控电路和加热负载电路断路，均不工作。

当三位选择开关SA1拨至最右侧的普通加热位时，所述温控电源102和所述加热电源103分别向温控电路和加热负载电路施加电压，若此时窗玻璃100表面的温度低于温控开关101的最低设定温度，例如低于15℃，温控开关101处于闭合状态，温控电路连通，电流通过第二接触器KM2的第二吸合线圈；第二吸合线圈通电后，第二常闭触点断开，第一接触器KM1的第一吸合线圈不再通电，第二常开触点闭合，加热负载电路连通，此时第一加热电阻R1和第二加热电阻R2串联，整个加热负载电路处于普通加热接通状态，开始缓慢加热且加热功率较小，例如约300W，机车前窗玻璃能够实现除霜除雾。随着加热负载电路的加热，窗玻璃100表面的温度逐渐升高，若窗玻璃100表面的温度高于温控开关101的最高设定温度，例如高于40℃，温控开关101自动断开，此时温控电路断路，第二接触器KM2的第二吸合线圈断电；同时第二接触器KM2的第二常开触点打开，加热负载电路断路，加热结束。如果窗玻璃100表面的温度再次低于温控开关101的最低设定温度时，加热负载电路重新进行快速加热，相应地，如果窗玻璃100表面的温度再次高于温控开关101的最高设定温度时，加热负载电路再次结束快速加热，如此循环进行开启普通加热/结束普通加热。

如图2所示，在窗玻璃100上设置上母线105、左侧下母线106、右侧下母线107和多根加热金属丝108，上母线105沿着窗玻璃100的一边延伸，左侧下母线106和右侧下母线107沿着与上母线105相对的窗玻璃100的另一边延伸，上母线105包括间隔布置的左侧部分和右侧部分，上母线105的左侧部分和右侧部分电连通，左侧下母线106和右侧下母线107被间隔布置，部分加热金属丝108连通上母线105的左侧部分和左侧下母线106构成第一加热电阻R1，部分加热金属丝108连通上母线105的右侧部分和右侧下母线107构成第二加热电阻R2。

具体地，上母线105的左侧部分被布置成彼此间隔的至少两段，左侧下母线106被布置成与上母线105的左侧部分相对应的至少两段，上母线105的左侧部分中最靠近窗玻璃100中间区域的一段通过加热金属丝108与左侧下母线106中最靠近窗玻璃100中间区域的一段电连通，左侧下母线106中最靠近窗玻璃100左侧边的一段通过加热金属丝108与上母线105的左侧部分中最靠近窗玻璃100左侧边的一段电连通，位于上母线105的左侧部分中最靠近窗玻璃100中间区域的一段和左侧下母线106中最靠近窗玻璃100左侧边的一段之间的每段上母线105通过加热金属丝108与相邻的两段左侧下母线106电连通，图2中的上母线105的左侧部分的四段和左侧下母线106的四段被布置成ABBCCDDEEFFGGH连通线路，该连通线路构成第一加热电阻R1；上母线105的右侧部分被布置成彼此间隔的至少两段，右侧下母线107被布置成与上母线105的右侧部分相对应的至少两段，上母线105的右侧部分中最靠近窗玻璃100中间区域的一段通过加热金属丝108与右侧下母线107中最靠近窗玻璃100中间区域的一段电连通，右侧下母线107中最靠近窗玻璃100右侧边的一段通过加热金属丝108与上母线105的右侧部分中最靠近窗玻璃100右侧边的一段电连通，位于上母线105的右侧部分中最靠近窗玻璃100中间区域的一段和右侧下母线107中最靠近窗玻璃100右侧边的一段之间的每段上母线105通过加热金属丝108与相邻的两段右侧下母线107电连通，图2中的上母线105的右侧部分的四段和右侧下母线107的四段被布置成abbccddeeffggh连通线路，该连通线路构成第二加热电阻R2；上母线105的左侧部分中最靠近窗玻璃100中间区域的一段与上母线105的右侧部分中最靠近窗玻璃100中间区域的一段电连通。

为了保证机车前窗玻璃的整体加热均匀性，上母线105的左侧部分中最靠近窗玻璃100中间区域的一段与上母线105的右侧部分中最靠近窗玻璃100中间区域的一段长度相等，位于上母线105的左侧部分中最靠近窗玻璃100中间区域的一段和左侧下母线106中最靠近窗玻璃100左侧边的一段之间的各段上母线105和各段左侧下母线106长度相等，位于上母线105的右侧部分中最靠近窗玻璃100中间区域的一段和右侧下母线107中最靠近窗玻璃100右侧边的一段之间的各段上母线105和各段右侧下母线107长度相等。优选地，上母线105的左侧部分中最靠近窗玻璃100中间区域的一段的长度小于位于上母线105的左侧部分中最靠近窗玻璃100中间区域的一段和左侧下母线106中最靠近窗玻璃100左侧边的一段之间的各段上母线105的长度，上母线105的右侧部分中最靠近窗玻璃100中间区域的一段的长度小于位于上母线105的右侧部分中最靠近窗玻璃100中间区域的一段和右侧下母线107中最靠近窗玻璃100右侧边的一段之间的各段上母线105的长度。在图2中更具体地示出，上母线105的A段和a段的长度相等，BB段、CC段、DD段、EE段、FF段、bb段、cc段、dd段、ee段和ff段彼此的长度相等，BB段的长度大于A段的长度，相邻各段之间的间隔距离相等。

以上内容对本实用新型所述的一种可分档加热的机车前窗玻璃进行了具体描述，但是本实用新型不受以上描述的具体实施方式内容的局限，所以凡依据本实用新型的技术要点进行的任何改进、等同修改和替换等，均属于本实用新型保护的范围。