具有加载保护功能的内燃机车司机控制器的制作方法

本发明涉及一种司机控制器，尤其涉及一种具有加载保护功能的内燃机车司机控制器，属于内燃机车领域。

背景技术：

内燃机车操纵台上通常设有司机控制器，司机可通过司机控制器来实现机车加载、牵引或电阻制动工况转换、调节柴油机转速等功能。

在机车行车之前，司机需将司机控制器手柄从“惰转”位提升至“加载”位或“牵引”位，再由相应逻辑电路来实现相关接触器动作进而使得励磁电路及主电路形成闭合回路，这样便完成了加载。

传统司机控制器通常设有“牵引五”－“牵引四”—“牵引三”－“牵引二”－“牵引一”－“机车惰转位”－“制动一”-“制动二”-“制动三”-“制动四”等档位。

司机控制器使档位处于机车惰转位时，柴油机启动后以较低的恒定转速运行；

司机控制器使档位处于“牵引一”位时，则机车处于牵引工况加载状态，工况转换开关处于牵引位，其他牵引相关接触器动作，当励磁电路及主电路形成闭合回路并产生电流之后，机车将获得动力；通过牵引档位的变化，司机可根据实际路况和负载情况进行升速或降速；

司机控制器使档位处于“制动一”位时，则机车处于电阻制动工况加载状态，工况转换开关处于电阻制动位，电阻制动相关接触器动作，当电阻制动励磁电路及主电路形成闭合回路并产生电流之后，机车将获得电阻制动力，从而实现机车减速；通过电阻制动档位的变化，司机可根据实际路况和负载情况进行电阻制动力的调节。

这种司机控制器方案虽为内燃机车电气系统领域的传统设计，但在实际运用过程中，难免出现因司机误操作或非常规操作而导致意外情况发生。例如，司机有可能将司机控制器从“惰转”位直接切换至“牵引五”位，此时机车微机将根据该指令而将机车功率调节至最高，而此时柴油机转速由于机械惯性等因素则不能迅速调节至最高转速，这将直接导致过载情况发生，容易产生冒黑烟现象。抑或出现司机将“牵引5”位直接切换至“制动4”位的情况，此时工况转换开关需要立刻转换，但主电路中仍有剩余电流，这将直接导致转换开关主触点由于出现拉弧现象而烧损。因此，这种传统设计方案具有严重的安全隐患。

技术实现要素：

本发明针对现有的内燃机车传统司机控制器方案存在的安全隐患，设计了一种新型加载保护控制方案，可大大减少因司机误操作而导致的意外情况发生，也使得机车具有更好的可靠性及安全性。

本发明采用的技术方案是：这种具有加载保护功能的内燃机车司机控制器，司机控制器上档位设牵引位、制动位及机车惰转位，牵引位根据机车的速度由低到高设为牵引一、牵引二、牵引三、牵引四、牵引五，制动位根据机车制动力由小到大设为制动一，制动二、制动三、制动四，机车惰转位设置在牵引一和制动一之间，在牵引一与机车惰转位之间设有具有越位加载保护功能的牵引预制位，在制动一与机车惰转位之间设有具有工况转换保护功能的电阻制动预制位。

所述的司机控制器由机车微机发送指令选择档位，机车微机与司机控制器之间设有牵引指令开关、电阻制动指令开关、档位信号一开关、档位信号二开关、档位信号三开关。

所述的机车微机与司机控制器之间的所有开关均断开时，司机控制器档位位于机车惰转位；机车微机与司机控制器之间的牵引指令开关闭合时，司机控制器档位在牵引预制位、牵引一、牵引二、牵引三、牵引四和牵引五之间转换，机车微机与司机控制器之间的电阻制动指令开关闭合时，司机控制器档位在电阻制动预制位、制动一、制动二、制动三和制动四之间转换。

所述的机车微机与司机控制器之间的牵引指令开关闭合时，档位信号三开关闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于牵引预制位；机车微机与司机控制器之间的牵引指令开关、档位信号二开关闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于牵引一；机车微机与司机控制器之间的牵引指令开关、档位信号二开关和档位信号三开关闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于牵引二；机车微机与司机控制器之间的牵引指令开关、档位信号一开关闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于牵引三；机车微机与司机控制器之间的牵引指令开关、档位信号一开关和档位信号三开关闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于牵引四；机车微机与司机控制器之间的牵引指令开关、档位信号一开关和档位信号二开关闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于牵引五。

所述的机车微机与司机控制器之间的电阻制动指令开关闭合时，档位信号三开关闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于电阻制动预制位；机车微机与司机控制器之间的电阻制动指令开关、档位信号二开关闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于制动一；机车微机与司机控制器之间的电阻制动指令开关、档位信号二开关和档位信号三开关闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于制动二；机车微机与司机控制器之间的电阻制动指令开关、档位信号一开关闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于制动三；机车微机与司机控制器之间的电阻制动指令开关、档位信号一开关和档位信号三开关闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于制动四。

本发明的有益效果是：具有加载保护功能的内燃机车司机控制器可大大减少因司机误操作而导致的意外情况发生，最大程度的保护了机车主要器件，使得机车具有更好的可靠性及安全性。

附图说明

图1为司机控制器档位示意图。

图2为司机控制器各档位与机车微机接口电路图。

图3为司机控制器各档位与机车微机指令的逻辑关系图。

图中标记：1-牵引一，2-牵引二，3-牵引三，4-牵引四，5-牵引四，tr-牵引预制位，idle-机车惰转位，db-电阻制动预制位，1’-制动一，2’-制动二，3’-制动三，4’-制动四，s1-牵引指令开关，s2-电阻制动指令开关，s3-档位信号一开关，s4-档位信号二开关，s5-档位信号三开关。

具体实施方式

下面结合附图对具有加载保护功能的内燃机车司机控制器进行进一步说明。

这种具有加载保护功能的内燃机车司机控制器，司机控制器上档位设牵引位、制动位及机车惰转位，牵引位根据机车的速度由低到高设为牵引一1、牵引二2、牵引三3、牵引四4、牵引五5，制动位根据机车制动力由小到大设为制动一1’，制动二2’、制动三3’、制动四4’，机车惰转位idle设置在牵引一1和制动一1’之间，在牵引一1与机车惰转位idle之间设有具有越位加载保护功能的牵引预制位tr，在制动一1与机车惰转位idle之间设有具有工况转换保护功能的电阻制动预制位db。

所述的司机控制器由机车微机发送指令选择档位，机车微机与司机控制器之间设有牵引指令开关s1、电阻制动指令开关s2、档位信号一开关s3、档位信号二开关s4、档位信号三开关s5。

所述的机车微机与司机控制器之间的所有开关均断开时，司机控制器档位位于机车惰转位idle；机车微机与司机控制器之间的牵引指令开关s1闭合时，司机控制器档位在牵引预制位tr、牵引一1、牵引二2、牵引三3、牵引四4和牵引五4之间转换，机车微机与司机控制器之间的电阻制动指令s2开关闭合时，司机控制器档位在电阻制动预制位db、制动一1’、制动二2’、制动三3’和制动四4’之间转换。

所述的机车微机与司机控制器之间的牵引指令开关s1闭合时，档位信号三s5开关闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于牵引预制位tr；机车微机与司机控制器之间的牵引指令开关s1、档位信号二s4开关闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于牵引一1；机车微机与司机控制器之间的牵引指令开关s1、档位信号二s4开关和档位信号三s5开关闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于牵引二2；机车微机与司机控制器之间的牵引指令开关s1、档位信号一开关s3闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于牵引三3；机车微机与司机控制器之间的牵引指令开关s1、档位信号一开关s3和档位信号三s5开关闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于牵引四4；机车微机与司机控制器之间的牵引指令开关s1、档位信号一开关s3和档位信号二开关s4闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于牵引五5。

所述的机车微机与司机控制器之间的电阻制动指令开关s2闭合时，档位信号三开关s5闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于电阻制动预制位db；机车微机与司机控制器之间的电阻制动指令开关s2、档位信号二开关s4闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于制动一1’；机车微机与司机控制器之间的电阻制动指令开关s2、档位信号二开关s4和档位信号三开关s5闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于制动二2’；机车微机与司机控制器之间的电阻制动指令开关s2、档位信号一开关s3闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于制动三3’；机车微机与司机控制器之间的电阻制动指令开关s2、档位信号一开关s3和档位信号三开关s5闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于制动四4’。

具有加载保护功能的内燃机车司机控制器方案设有“牵引五5”－“牵引四4”—“牵引三3”－“牵引二2”－“牵引一1”－“牵引预制位tr”-“机车惰转位idle”-“电阻制动预制位db”－“制动一1’”-“制动二2’”-“制动三3’”-“制动四4’”共12个档位，与传统方案相比，增加了“牵引预制位tr”及“制动预制位db”两个档位，具体方案如图1所示。

牵引预制位tr，当司机从“机车惰转位idle”位切换至“牵引预制位tr”时，则机车处于牵引工况准备状态，工况转换开关处于牵引位，其他牵引相关接触器动作，使得励磁电路及主电路形成闭合回路，但此时机车微机并不产生励磁电流，因此机车不具有动力。若司机再从“牵引预制位tr”位切换至“牵引一1”位，则机车微机将产生励磁电流，使得机车具有动力。随着牵引档位的提升，机车动力也将提升。

电阻制动预置位db，当司机从“机车惰转位idle”位切换至“电阻制动预置位db”位时，机车处于电阻制动工况准备状态，工况转换开关处于电阻制动位，其他电阻制动相关接触器动作，使得电阻制动励磁电路及主电路形成闭合回路，但此时机车微机并不产生电阻制动励磁电流，因此机车不具有电阻制动力。若司机再从“电阻制动预置位db”位切换至“制动一1’”，则机车微机将产生电阻制动励磁电流，使得机车具有电阻制动力。随着电阻制动档位的提升，电阻制动力也将提升。

机车微机加载保护控制功能：

机车微机将实时采集司机控制器各档位情况，若检测到异常的操作情况，机车微机将立刻卸载以保护机车各主要器件。司机控制器各档位与机车微机接口电路如图2所示。

具体原理如下

1.机车惰转位idle,根据图3的闭合点逻辑,机车微机未收到任何“牵引”或“制动”等指令，因此机车微机无需做出相应控制响应；

2.牵引预制位tr，当司机控制器手柄置于“牵引预制位tr”或任意牵引档位时(牵引一1至牵引五5位)，机车微机接口电路中的“牵引指令开关s1”点闭合，即接收到来自司机控制器的牵引指令，同时机车微机将进入牵引状态并控制牵引相关接触器工作；

电阻制动预制位db，当司机控制器手柄置于“电阻制动预制位db”或任意制动档位时(制动一1’至制动四4’位)，机车微机接口电路中的“电阻制动指令开关s2”点闭合，即接收到来自司机控制器的制动指令，同时机车微机将进入制动状态并控制制动相关接触器工作；

不同的牵引档位(牵引一1至牵引五5位)及制动档位(制动一1’至制动四4’位)，与机车微机的档位信号也存在对应关系。机车微机与司机控制器之间的牵引指令开关s1闭合时，档位信号三s5开关闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于牵引预制位tr；机车微机与司机控制器之间的牵引指令开关s1、档位信号二s4开关闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于牵引一1；机车微机与司机控制器之间的牵引指令开关s1、档位信号二s4开关和档位信号三s5开关闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于牵引二2；机车微机与司机控制器之间的牵引指令开关s1、档位信号一开关s3闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于牵引三3；机车微机与司机控制器之间的牵引指令开关s1、档位信号一开关s3和档位信号三s5开关闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于牵引四4；机车微机与司机控制器之间的牵引指令开关s1、档位信号一开关s3和档位信号二开关s4闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于牵引五5。机车微机与司机控制器之间的电阻制动指令开关s2闭合时，档位信号三开关s5闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于电阻制动预制位db；机车微机与司机控制器之间的电阻制动指令开关s2、档位信号二开关s4闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于制动一1’；机车微机与司机控制器之间的电阻制动指令开关s2、档位信号二开关s4和档位信号三开关s5闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于制动二2’；机车微机与司机控制器之间的电阻制动指令开关s2、档位信号一开关s3闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于制动三3’；机车微机与司机控制器之间的电阻制动指令开关s2、档位信号一开关s3和档位信号三开关s5闭合，其他开关断开时，司机控制器档位位于制动四4’。

机车微机将根据司机控制器档位情况来执行相关接触器动作、工况转换、加载保护等功能。其中，加载保护功能主要包括以下两方面：

越位加载保护功能：

以牵引工况为例，司机从“机车惰转位idle”位切换至“牵引预制位tr”位时需要在该档位至少停留1秒，以保证各接触器有足够的动作及反馈时间。若司机由于误操作直接从“机车惰转位idle”位切换至“牵引一1”位或其他牵引档位，微机将判断出司机控制器未在“牵引预制位tr”档位停留而直接越位至牵引档位，此时微机将不会控制各接触器动作，因此导致机车无法完成加载。

电阻制动工况的“电阻制动预制位db”档位设计原理同牵引工况的“牵引预制位tr”档位相同。

工况转换保护功能：

在牵引工况切换至电阻制动工况过程中，需将牵引档位按次序回归至“机车惰转位idle”位，再转换至“电阻制动预制位db”位并停留至少1秒，当相关接触器动作之后再切换至“制动一1”位或其他电阻制动档位。在此转换操作过程中，若机车微机检测到司机控制器档位由牵引档位直接越位至电阻制动档位或由于转换过程中发电机剩磁等因素而导致的机车主电路中仍有剩余电流情况，则机车微机不会控制工况转换开关动作，电阻制动相关接触器也不会动作，此时无法完成电阻制动工况加载，司机则需将司机控制器档位回至“机车惰转位idle”位，待主回路电流为零方可再进行电阻制动工况加载操作。