張明翠

（廣州市地下鐵道總公司，廣東廣州 510380）

內(nèi)燃機(jī)車卡特司控器的改進(jìn)

張明翠

（廣州市地下鐵道總公司，廣東廣州 510380）

廣州地鐵自2010年以來(lái)采購(gòu)的內(nèi)燃機(jī)車均采用卡特新型號(hào)司控器，在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該型號(hào)司控器存在端位操作異常的應(yīng)用缺陷。通過(guò)對(duì)卡特司控器與其他型號(hào)成熟產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比，分析研究端位操作異常的原因，并提出改進(jìn)措施，解決了該產(chǎn)品運(yùn)用的安全隱患。

內(nèi)燃機(jī)車；司控器；端位操作；改進(jìn)

0 前言

司控器是司機(jī)操控機(jī)車的手動(dòng)主令器，用來(lái)控制機(jī)車的啟動(dòng)、換向、調(diào)速，在操作過(guò)程中運(yùn)用頻繁，其性能的好壞直接影響到機(jī)車的平穩(wěn)操縱以及各種工況的實(shí)現(xiàn)。隨著科技的進(jìn)步，司控器也一直在升級(jí)換代，廣州地鐵各線路不同型號(hào)的新舊機(jī)車運(yùn)用的司控器已達(dá)6種之多，其中最新型的司控器為與卡特柴油機(jī)、卡特變速箱配套使用的卡特223-8214-00型司控器。2010年后廣州地鐵廣佛線、6號(hào)線采購(gòu)的JW-7接觸網(wǎng)作業(yè)車、GCY220重型軌道車9臺(tái)內(nèi)燃機(jī)車均使用該種司控器，但卡特223-8214-00型司控器在應(yīng)用過(guò)程中存在端位操作異常的問題。本文通過(guò)對(duì)西安沙爾特寶TKS9型司控器與卡特223-8214-00型司控器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比，分析研究端位操作異常問題的原因，并提出改進(jìn)方案，通過(guò)在機(jī)車上實(shí)施改造后，效果良好。

1 司控器對(duì)比分析

廣州地鐵內(nèi)燃機(jī)車車輛所用司控器主要有西安沙爾特寶S343K型、JQ53型、卡特201-0212型、卡特223-8214-00型等，隨著升級(jí)換代，司控器在使用性能上都有所改善，本文選取兩個(gè)具有代表性的司控器從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行分析對(duì)比。

1.1 TKS9型司控器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該司控器運(yùn)用于襄樊金鷹重型工程有限公司出廠的JY600調(diào)機(jī)車以及江蘇今創(chuàng)車輛有限公司出廠的JMY600調(diào)機(jī)車上，形式上與其他舊型司控器相似[1]，見圖1。由控制手柄、換向手柄、面板鎖組成。控制手柄有“0、1、降、保、升”五位，換向手柄有“前牽、0、后牽”三位，面板鎖有“開”和“關(guān)”兩種狀態(tài)，分別表示司控器面板鎖的開啟和鎖閉。在使用時(shí)，先打開面板鎖，由換向手柄選定機(jī)車的行車方向和工況，再操作控制手柄控制機(jī)車的速度[2]。如需要進(jìn)行換端操作，必須將控制手柄、換向手柄都置0位，且鎖閉本端的面板鎖，拔下鑰匙，才可到異端去操作行車。從上述換端操作的程序可知，司控器自身攜帶端位操作保護(hù)功能。

圖1 TKS9司控器

1.2 卡特223-8214-00型司控器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該司控器運(yùn)用于襄樊金鷹重型工程有限公司出廠的JW-7型接觸網(wǎng)作業(yè)車以及GCY220重型軌道車上，將換向、換檔、油門調(diào)節(jié)集成一體，見圖2。換檔手柄共有“前進(jìn)”、“后退”、“中位”三個(gè)位置，向前推動(dòng)手柄即是前進(jìn)，向后推動(dòng)手柄即是后退。通過(guò)控制向前或向后操縱手柄的幅度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋和油門調(diào)速，無(wú)需單獨(dú)選擇檔位，同時(shí)手柄還可以將油門信號(hào)送入變速箱，變速箱將油門信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后再送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制油門開度。

圖2 卡特司控器

1.3 卡特223-8214-00型司控器優(yōu)勢(shì)與存在缺陷

相對(duì)于TKS9型司控器，卡特223-8214-00型司控器在操作方式和控制電路上作出很大改變，在操作的便捷程度上顯示出較大優(yōu)勢(shì)，但自身不帶有端位保護(hù)功能，而是通過(guò)在前后端司控臺(tái)上增加本端操作鑰匙開關(guān)來(lái)達(dá)到端位操作的保護(hù)。前后端鑰匙開關(guān)的通斷決定所選用的前后操縱臺(tái)，二者只能選其一。選用本端后，該端司控器有效操作，異端位司控臺(tái)上的司控器應(yīng)處于操作無(wú)效狀態(tài)[3]。當(dāng)司機(jī)需要?jiǎng)榆嚂r(shí)，當(dāng)且只有當(dāng)本端鑰匙開關(guān)插入，且處于打電狀態(tài)，本端司控器才可有效操作。運(yùn)用卡特223-8214-00型司控器的內(nèi)燃機(jī)車在日常檢修中被發(fā)現(xiàn)存在以下異常，試驗(yàn)圖見圖3。

圖3 操作異常圖

（1）不插“本端操作”鑰匙，默認(rèn)為上次拔出“本端操作”鑰匙的一端的司控器仍可以進(jìn)行有效操作，包括調(diào)速、方向檔位控制；

（2）插入“本端操作”鑰匙打開，然后再拔出鑰匙，本端司控器還可以有效操作，即不需要“本端操作”鑰匙開關(guān)長(zhǎng)插在鑰匙孔內(nèi)，僅需要一次打開動(dòng)作；

上述兩個(gè)問題在日常使用中易導(dǎo)致誤操作，在沒有插入本端鑰匙開關(guān)就可以動(dòng)車的條件下，如果司機(jī)試車，在沒有準(zhǔn)備的情況下機(jī)車就開動(dòng)，后果不堪設(shè)想[4]。

2 無(wú)端位選擇條件下司控器仍能有效操作的原因分析

卡特司控器的方向、檔位、油門信號(hào)全部直接接入變速箱控制模塊ECPC的J1輸入接口，變速箱控制模塊ECPC與柴油機(jī)控制模塊ECM之間通過(guò)CAT數(shù)據(jù)線雙向連接，可實(shí)現(xiàn)電子單元間的數(shù)據(jù)共享。油門信號(hào)經(jīng)過(guò)變速箱控制模塊轉(zhuǎn)換后送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的油門開度，從而共同控制機(jī)車的換向換擋以及調(diào)速。TKS9司控器自身具備端位保護(hù)功能，且司控器信號(hào)接入控制模塊前的電路中串有互鎖保護(hù)繼電器，從而達(dá)到本端操作的雙重保護(hù)作用[5]。由圖4、圖5可知，卡特司控器自身以及外圍電路均無(wú)前后端操作的互鎖保護(hù)，而是直接將本端操作互鎖保護(hù)繼電器的控制觸點(diǎn)接入變速箱控制模塊ECPC的J2接口。故端位選擇的控制完全由ECPC內(nèi)部程序控制。

圖4 司控器接線圖

本端操作互鎖見圖5、圖6。SB1.3SB2.3為“本端操作”鑰匙開關(guān)，由中間繼電器KJ2-KJ3KJ7-KJ8實(shí)現(xiàn)互鎖，限制了兩端同時(shí)操作的可能。中間繼電器觸頭KJ2.1/KJ2.2與KJ7.1/KJ7.2直接接入ECPC控制器J2接口，不經(jīng)過(guò)司控器。

圖5 本端操作主電路

圖6 本端操作控制電路

結(jié)合故障現(xiàn)象分析圖5、圖6，在端位鑰匙開關(guān)沒有得電的條件下，司控器仍可以有效操作，說(shuō)明ECPC控制器內(nèi)部進(jìn)行了狀態(tài)存儲(chǔ)，即保存了最后一次“本端操作”鑰匙開關(guān)的“通”狀態(tài)，或者說(shuō)是ECPC控制器內(nèi)部程序保存了“本端操作”鑰匙開關(guān)的上升沿動(dòng)作信號(hào)故下次作業(yè)時(shí)就默認(rèn)上次操作鑰匙開關(guān)在接通的狀態(tài)，這是導(dǎo)致本故障的原因。

3 整改措施

由于ECPC控制器程序無(wú)法修改，故在外部電路上進(jìn)行改造。在司控器前的電路上增加本端操作互鎖繼電器的常開觸點(diǎn)作為控制條件。只有當(dāng)本端鑰匙開關(guān)得電，該端的司控器才能得電操作，另外一端得電則該端由于互鎖保護(hù)斷電，司控器操作無(wú)效。司控器控制線分為電源線、控制信號(hào)線、前進(jìn)信號(hào)線、中位信號(hào)線、后退信號(hào)線，端位控制繼電器觸點(diǎn)應(yīng)串聯(lián)在電源線上，從根本上解決不插鑰匙開關(guān)仍可調(diào)速、前進(jìn)、后退的弊端。改造電路圖如圖7。

4 結(jié)束語(yǔ)

司控器作為操控機(jī)車的主令器，其操作狀態(tài)直接影響機(jī)車的性能。本文提出司控器在無(wú)端位選擇條件下仍能動(dòng)車的故障，在正線作業(yè)或車庫(kù)試車時(shí)存在很大的安全隱患。本文通過(guò)分析新型卡特司控器在內(nèi)燃機(jī)車上的應(yīng)用缺陷，提出整改方案，徹底解決這一故障和安全隱患，給其他存在同類型問題的機(jī)車提供了整改經(jīng)驗(yàn)。

圖7 整改接線圖

［1］趙曉明，崔光瑋，張旭鑫.SS4改型機(jī)車TKS型司機(jī)控制器故障分析及改進(jìn)措施［J］.電力機(jī)車與城軌車輛，2007（05）：64-65.

［2］魏興舟.機(jī)車司機(jī)控制器電位器故障分析及改進(jìn)［J］.機(jī)車電傳動(dòng)，2005（06）：66-67.

［3］繆仲翠，張海明，徐保生.基于AT89C51單片機(jī)的窄軌交流電機(jī)車智能無(wú)觸點(diǎn)司控器的設(shè)計(jì)［J］.工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2010（01）：45-46.

［4］江波，蘇龍，鄭箭鋒.HXD1B型機(jī)車司控器方向選擇故障分析與安全防范措施［J］.鐵道技術(shù)監(jiān)督，2011（11）：29-31.

［5］朱琳，韓春陽(yáng).HXD1C機(jī)車司控器工作原理及常見故障分析研究［J］.河南科技，2013（23）：132-133.

The Applying Improvement of Locomotive Cat Driver Controller

ZHANG Ming-cui
（Guangzhou Metro，Guangzhou510380，China）

Locomotives ofGuangzhou Metro since 2010 purchase by Carterpillar new type controller have been found end operation abnormal defects in the use ofthis type of controller.In this paper,by contrasting the structure design of Carterpillar new type controller with other types of mature product comparison,analysis and research the operation abnormal reasons,and put forward the measures of improvement,solves the hidden safety problems of the productapplication.

locomotive；driver controller；end of operation；improvement

U262

A

1009－9492(2014)05－0176－04

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.05.044

張明翠，女，1988年生，廣東廣州人，大學(xué)本科，助理工程師。研究領(lǐng)域：城市軌道交通機(jī)車車輛。

(編輯：王智圣)

2013－11－28