城市轨道交通车辆司机控制器设计说明

毕业设计说明书课题名称：城市轨道交通车辆司机控制口口器二级院校铁道牵引与动力学院班级学生姓名指导老师完成日期2013.122014届毕业设计任务书一、课题名称：城市轨道交通车辆司机控制器二、指导老师：三、设计内容与要求：1、课题概述：司机控制器是用来操纵地铁车辆运行的主令控制器，是利用控制电路的低压电器间接控制主电路的电气设备。我国的机车司机控制器自工业革命时代起已经历了近200年的发展历程。在这200年里,司机控制器对机车的主导作用从未发生过任何改变。因此一直以来,对于司机控制器的研究也从未间断过。从控制手柄的操作方式对司机控制器予以分类,介绍了近年来国内常用的几种形式的司机控制器及其优缺点,并进行对比研究,以探讨司机控制器未来的发展方向和趋势。2、设计内容及要求：1）分析S355E司机控制器的结构组成2）分析S355E司机控制器的工作原理（1）控制功能及机械联锁关系（2）闭合表的实现（3）电位器的调节3）主要技术参数4）检修与维护3、设计课题的特点与目的：特点与目的：通过本课题，能够提高学生所学专业知识并结合具体情况解决实际问题能力。本次课题队以后工作内容非常有帮助，有些会成为工作的一部分。4、设计成果：详细的分析了3种驾驶员控制器的结构域工作原理，熟悉驾驶员控制器检修的过程四、设计参考书：城市轨道交通车辆电器人民交通出版社主编吴冰五、设计说明书要求：1、封面2、目录3、内容摘要（200—400字左右，中英文）4、引言5、正文（设计课题，内容要求，设计方案，原理分析，设计过程特点）6、结束语7、附录（参考文献、图纸、材料清单等）六、毕业设计进程安排:第1周（本阶段末）：课题的消化与吸收，明确设计要求，初步构思。第2-5周（暑假）：资料准备与消化，收集论文所需的资料（电子稿）。第6-8周（下阶段1-3教学周）：学生进行毕业设计说明书初稿的撰写，老师进行毕要的辅导。第9周（下阶段4教学周）：学生提交毕业设计说明书初稿，老师进行修改。第10周（下阶段5教学周）：毕业设计说明书的第二次修改。第11周（下阶段6教学周）：完成毕业设计说明书终稿。第12周（下阶段7教学周）：答辩准备。第13-14周（下阶段8-9教学周）：答辩。七、毕业设计答辩及论文要求：1、毕业设计答辩要求答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。2、毕业设计论文要求文字要求:说明书要求打印（除图纸外），不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。图纸要求:按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。摘要司机控制器是用来操纵轨道车辆运行的主令控制器，是利用控制电路的低压电器间接控制主电路的电气设备。司机控制器自工业革命时代起已经历了近200年的发展历程。在这200年里，司机控制器对机车的主导作用从未发生过任何改变。因此一直以来，对于司机控制器的研究也从未间断过。本文主要针对S355E型司机控制器、TKS14A型司机控制器、TKS15A型司机控制器这三种司机控制器的结构、工作原理、主要技术参数等方面的内容进行了详细介绍，并介绍了部分司机控制器检修维护方面的工程内容。希望从理论和实践多方面对司机控制器进行详细了解，为今后的工作奠定一定的知识基础。关键词：轨道车辆S355E型司机控制器TKS14A型司机控制器TKS15A型司机控制器ABSTRACTThedrivercontrolleristhemaincontrollerusedtocontrolofsubwayoperation,isanelectricaldeviceusinglowvoltageelectricalcontrolcircuitofindirectcontrolofthemaincircuit.ThelocomotivedrivercontrollerofChinahasgonethroughnearly200yearsofdevelopmentsincetheeraofindustrialrevolution.Inthis200years,theleadingroleoflocomotivedrivercontrollerhasneverhadanychanges.Ithasbeen,forthestudyofdrivercontrollerhasneverstopped.Thispapermainlyintroduces3kindsofdrivercontroller:S355Etypeofdrivercontroller,TKS14Bcontroller,driverSS9Gdrivercontroller'sstructure,workingprinciple,mainparametersandmaintenance.Keywords:cityrailvehicle;S355Edrivercontroller;TKS14Bdrivercontroller;SS9Gdrivercontroller引言自1814年英国工程师斯蒂芬森发明了第一辆机车以来，司机控制器——这种人叮以直接控制机车行驶的机器便随之发展到今天。随着科技的进步，机车经历了从蒸汽机车到内燃机车，从内燃机车到电力机车、动车、地铁列车等的不断发展，但是，司机控制器从来不曾改变它对机车行驶主导的控制地位。今天，司机控制器的种类越来越繁多，功能越来越强大，结构越来越精巧，其可靠性、安全性、司机操作时的舒适度也大幅度提高。作为可直接控制机车行驶的主令电器，司机控制器的重要性愈来愈受到机车设计者、机车司机等专业人群的关注。在司机控制器近年的发展中，其操作模式基本上没有什么变化。按控制手柄的操作方式，可分为手轮式、扳把式、平推式等三种；按换向手柄的功能，可分为钥匙式和非钥匙式两种；从司机控制器是否有机械锁机构，可分为有锁机构式和无锁机构式两种；从是否具有警惕装置，可分为有警惕装(De.admanSwitch)和无警惕装置。当然，上述几种操作模式也可能同时出现在一台司机控制器上。比如，一台司机控制器既是扳把形式，又有警惕装置，还有锁机构等等。我国城市轨道交通车辆大部分采用A-B-C-C-B-A的编组模式，在A车的前端各有一个驾驶员室，在每个驾驶员室内各有一台结构完全相同的驾驶员控制器，以便于双端操作。司机控制器是用来操纵列车运行的主令控制器，是利用控制电路的低压电器间接控制主电路的电气设备。因此，如果司机控制器出问题了，后果是不堪设想的。目录TOC\o"1-5"\h\z第1章司机控制器的发展1手轮式司机控制器1扳把式司机控制器1平推式司机控制器2钥匙式和非钥匙式司机控制器2有警惕按钮的司机控制器3小结4第2章城轨车辆司机控制器5S355E型司机控制器的结构5S355E型司机控制器的工作原理6控制功能及机械连锁关系6闭合表的实现8电位器的调节8主要技术参数9小结11第3章TKS14A型和TKS15A型司机控制器12TKS14A型司机控制器12TKS15A型调车控制器19小结21第4章司机控制器的检修22司机控制器的维护保养22司机控制器的检修22清扫及解体前检查22解体及检查22组装调整24检查与试验24小结25第5章设计心得26致谢27参考文献28#证了机车在运行中，司机只能操作一台司机控制器，其余3台均被锁在“0”位或“取”位，不致引起电路指令发生混乱。为了防止可能产生的误操作，确保机车设备及机车运行安全，司机控制器的手轮与手柄之间设有机械联锁装置。司机控制器手轮及手柄之间的联锁要求如下：1．手柄在“0”位时，手轮被锁在“0”位。2．手柄在“前”或“后”位时，手轮可转向“牵引”区域。3．手柄在“制”位时，手轮可转向“制动区域”。4．手轮在“0”位时，手柄只能在“0”、“前”、“后”、“制”各位移动。5.手轮在“牵引”区域时，手柄只能在“前”、“I”、“II”、“III”各位移动或被锁在“后”位。6．手轮在“制动”区域时，手柄被锁在“制”位。上述机械联锁要求是由机械联锁装置来实现的。图3-1中各图所示位置为手轮、手柄（或主轴、换向轴）均处在“0”位。机械联锁原理如下：1．当手柄在“0”位时（图示位置），A—A视图中锁柱阻止了主轴上的凸轮向顺时针方向的转动。日一B视图中，主轴上的凸轮限制了主轴向逆时针方向转动。这样，当手柄在“0”位时，手轮被锁在“0”位。2．手柄在“前”位或“后”位两种情况：（1）手柄在“前”位时，换向轴应自“0”位逆时针方向转动两个位置（每个位置之间为30°），此时，A—A视图中主轴上的凸轮顺时针方向的约束被排除；B—B视图中主轴上的凸轮在顺时针方向无约束，逆时针方向的约束仍存在；C—C视图中无这种约束，凸轮上的凸凹只是给司机相应的手感。因此，手轮可操作主轴向顺时针方向转动即手轮可转到“牵引”区域；（2）手柄在“后”位时，换向轴应自“0”位顺时针方向转动30°，此时，A—A、B—B视图情况同上。3．手柄在“制”位时，换向轴应自“0”位逆时针方向转动30。，此时，A—A视图中主轴上的凸轮顺时针方向转动的约束还存在，逆时针方向无约束；B—B视图中，主轴上的凸轮逆时针方向转动的约束被解除。这样，手轮只能操作主轴向逆时针方向转动即手轮只能在“制动”区域内转动。4.手轮在“0”位，如图示位置，A—A视图中，换向轴无约束，B—B视图中，换向轴可顺时针方向转动30°，逆时针方向转动60°，即手柄只能在“0”、“后”、“制”、“前”各位间转换。5．手轮在“牵引”区域时，主轴由“0”位顺时针方向转过15°以上，B—B视图中主轴上的凸轮最低“台阶”转动到锁柱14位置，将换向轴的所有约束解除。由前第2项知，手轮若在“牵引”区域，则手柄事先应转动到“前”或“后”位：假设手柄原来在“前”位，A—A视图中，换向轴可逆时针转动90°,即手柄可在“前”、“I”、“II”、“III”各位转动；假设手柄原处在“后”位，A—A视图中，锁柱14正好被卡入换向轴上“后”位的缺口中，换向轴在顺时针和逆时针方向都无法转动，因而手柄被锁在“后”位。6．手轮在“制动”区域时，即主轴由图示位置逆时针方向转动15°以上，A—A视图中，换向轴元约束。而由前述第3项知，手轮若要到“制动”区域，手柄必须先转动到“制”位。B—B视图中，当主轴逆时针转动15°以上时，换向轴由图示位置逆时针转动30°，手柄正好于“制”位，这样，锁柱正好被卡入换向轴上凸轮的缺口，换向轴在顺时针、逆时针方向都不能动作，即手柄被锁在“制”位。闭合表要求的实现电逻辑即闭合表的要求是由主轴、换向轴、辅助触头盒及电连接来实现的，其各自的结构见图3-2、图3-3、图3-4。图3-1的D—D视图中，凸轮架上装有凸轮块，当转动手轮时，凸轮架随之转动，当凸轮块的位置转动到辅助触头盒的杠杆位置时，杠杆受到凸轮块的挤压而将与其连动的动触头顶开，此时，与该辅助触头盒相连的控制线失电；当主轴转动到在辅助触头盒杠杆处凸轮架上无凸轮块时，由于辅助触头盒恢复弹簧的作用，使其触点闭合，这样，与该辅助触头盒相连的控制线得电。利用此原理，可根据电路原理图上司机控制器各控制线得失电情况，在主轴、换向轴的凸轮架上布置相应的凸轮块(见图3-2、图3-3中主轴、换向轴凸轮块展开图)以满足要求。这种结构非常灵活、方便。对于不同型号的机车，可能有不同的闭合要求，使用

1nn楓可韋町I1nn楓可韋町IIJ*X20Ill11茁qr1rw图3-3换向轴组装图Ill11茁qr1rw图3-3换向轴组装图3-2主轴组装凸轮出展环閹Hi19『需尙丽拆jo'wiawojyjo*图3-4辅助触头盒1-触头盒体和盖；2-触点弹簧；3-恢复弹簧；4-杠杆；5-动触头；6-静触头；7-接线片；8-软连线这些系列司机控制器其方便在于不需要重新设计新的凸轮来满足不同闭合表的要求，只需要将凸轮块的位置按照各种闭合表要求拼装。因而，这种结构是机车司机控制器系列化、简统化较理想的结构。（三）电位器的调节手轮调速主要是通过调节电位器输出电阻的大小来实现的。该型司机控制器采用的是塑料导电膜，电阻分配如图3-5所示。135°区域为有效电气角度，30°“0”位区域的出线端子为“3”端，60°“0”位区域出线端为“1”端，135°区域为“2”端，在135°区域内有一个固定电阻与一个均匀分布的同样大小的可调电阻。电气原理图如图3-6所示。图3-5图3-5电位器的电阻分布示意图图3-6电位器原理图图3-6中的电阻代表的是“牵引”区域或“制动”区域的单边电阻，两边的结构以“0”位为中心对称。电位器安装到主轴上时，应保证其30°“0”位区与司机控制器面板上标牌所标明的“牵引”、“制动”之间的“0”位区一致。调节步骤如下：电位器“3”端接地，1端加15V直流电压，然后测量“2”、“3”端电压；调整电位器轴，使“2”、“3”端电压在手轮处于“牵引”“0”位和“制动”“0”位时，均不超过0.1V；拧紧紧定螺钉，并涂上红油漆防止松动。TKS15A型调车控制器TKS15A型调车控制器总装见图3-7，闭合表要求见图3-8。图3-7TKS15A型调车控制器总装1一限位器；2一手柄；3一主轴；4一电位器；5一辅助触头盒；6一凸轮架；7一定位凸轮；8一插座

图3-8辅助触头组及闭合表TKSl5A型调车控制器在结构及原理上与TKSl4A型司机控制器基本相似，所不同的是，TKS15A型调车控制器只有一根轴，手柄共有“取”、“向后”、“取”、“向前”4个位置，“取”位即为调车控制器的机械“0”位。手柄只能从“取”位插入或取出。它的电位器同TKS14A型司机控制器。但其限位器限制了手柄在“向前”或“向后”转动的最大范围为75°，加上分压电阻（图3-9），司机操作该控制器最大只能到4级。闭合表要求是由主轴（见图3-10）上的凸轮块相应的配置来达到的。电位器的调节同TKS14A型。图3-9电位器与分压电阻连接原理图

图3-10调车控制器轴组装小结本章是对TKS14A型和TKS15A型司机控制器的结构原理进行分析，通过本章的了解使我们对TKS14A型和TKS15A型驾驶员控制器的各方面知识都能深度的了解，对我们以后在工作岗位上能更好的发挥自己所学。第4章司机控制器的检修4.1司机控制器的维护保养检查主轴、转换轴不许有裂损、变形、旷动和过量磨耗。检查弹簧、定位杠杆，不许有裂纹、变形，滚轮不许有过量磨耗，转动灵活，铆接良好。检查凸轮片不许有裂纹、变形。检查辅助触头盒不许有裂纹、变形，触头不许烧损，辅助触头盒的杠杆不许裂损，触头不许烧损。动作应灵活。检查插座、电线路应完整，不许有烧损；导线不许有过热，绝缘不许老化；导线焊接、压接良好．接线牢固。检查手柄、手轮不许旷动，操作灵活，位置正确；手柄和手轮联锁正确。司机控制器的检修4.2.1清扫及解体前检查清扫：用0.2〜0.3MPa的压缩空气吹扫各部及用毛刷清扫各部灰尘。解体前检查：检查机械联锁状态及主轴、转换轴旷动情况。解体及检查用尖嘴钳拆下弹簧，用撑钳取下定位杠杆的挡圈，取下定位杠杆。用汽油清洗弹簧及定位杠杆。外观检查弹簧，不许有裂纹、疲劳变形。弹性应正常。外观检查定位杠杆，不许有裂纹、变形，滚轮不许有过量磨耗，转动灵活，铆接良好。用螺丝刀拆下手轮。用游标卡尺测量手轮与主轴的配合间隙不大于0.2mm。用螺丝刀和开口扳手松开定位螺母，取下杠杆弹簧，取出挡圈，拆下垫块及杠杆。检查弹簧应不许有裂纹、疲劳变形，弹性应正常。检查垫块不许有破损、掉块。杠杆不许有裂损、变形。用螺丝刀取下紧定螺钉，取下连接件。用扳手松开主轴、转换轴下部螺母。取出主轴、转换轴。用游标卡尺测量主轴、转换轴与中下钢板套筒的间隙。用汽油清洗轴承或铜套、外观检查轴承或铜套各部。轴承或铜套与轴配合良好，转动灵活。旷动过大或问隙超过0.2mm的铜套应更新。检查主轴、转换轴外观检查主轴、转换轴不许有裂损、变形及过量磨耗。测量凸轮片和主轴、转换轴的配合间隙，不得松旷，间隙不大于0.2mm，允许加垫调整，旷动严重时更新凸轮片。凸轮架不许有裂损、变形。凸轮块牢固、完好。垫片不许裂损。更换凸轮架时解体前在“0”位需做一标记，以免装错。检查辅助触头盒拔下触头盒的接插件，用螺丝刀取下定位螺钉，取下辅助触头盒，用汽油清洗干净。外观检查触头盒不许裂损，触头不许烧损，辅助触头盒的杠杆不许裂损，动作应灵活。用万用表测量辅助联锁的通断情况。检查联锁与定位机构检查挡圈、卡环，应不许有破损、老化现象。需要更换挡圈时，应用卡钳取下挡圈。检查各机械件检查外表面的镀层、油漆是否有脱落；面板、下钢板、中上、中下钢板是否有变形和裂纹，如有变形时应整修，如有裂纹应消除后焊修．并打磨平整。检查各定距支柱，不许有变形，螺纹完好。轻微变形时可用手锤整修。检查阻尼装置用尖嘴钳取下弹簧.用卡簧钳取下挡圈，取下杠杆。并用汽油清洗。检查弹簧不许有断裂，弹性应良好。检查杠杆不许有变形、裂纹。清洗垫块，检查垫块不许有破损。检查插座、电线路：外观检查插座应完整，不许有烧损；导线不许有过热烧损，绝缘不许老化；导线焊接、压接良好，接线紧固，线号正确、清晰、齐全。检查电位器：外观检查电位器安装牢固，各线焊接良好，手动无阻滞现象。用万用表测量电位器总阻值应为250(1±15%)Q(即212.5〜287.5)Q。观察电阻值上升、下降应平稳，不得有冲击现象。组装调整按解体的反序进行组装。组装主轴：组装主轴时凸轮工作面涂适量的工业用凡士林，要求位置正确，不许有松旷、螺钉紧固。组装中下钢板、底板，要求安装紧固。组装辅助触头盒：组装时在辅助联锁的杠杆处涂适量工业用凡士林。要求螺钉紧固、平垫、弹簧垫圈齐全。组装定位杠杆、锁柱、弹簧：组装时在棘轮工作面、锁柱、杠杆的滚轮、轴的转动接触处涂适量的润滑脂。组装阻尼装置弹簧及杠杆。装限位器、手柄、手轮。电位器组装调整：将手柄、手轮置“0”位，电位器置“0”位组装，要求紧固螺钉紧固。将换向手柄置“制”或“前”、“后”位，转动调速手轮，用万用表测“1”、“2”间电阻，电位器阻值上升或下降平稳、无冲击现象，且正常回“0”位。检查与试验检查手柄、手轮状态：各手柄、手轮不许松旷，操作灵活，位置正确．不过位，操作力不小于50N。手轮在“0”位，手柄才能取出。检查主司机控制器机械联锁要求：手柄在“0”位时，手轮被锁住在“0”位。手柄在“前”或“后”位时，手轮只可转向“牵引”区域。手柄在“制”位时，手轮只可转向“制动”区域。手轮在“0”位时，手柄只可移向“前”、“后”、“制”位。手轮在“牵引”区域时，手柄只能在“前”、“I”、“II”、“III”位间移动．或被锁在“后”位。手轮在“制动”区域时，手柄被锁在“制”位。检查辅助司机控制器机械联锁：手柄只能在“取”位时，才能取出或插入。电性能检查：操纵手柄、手轮、测量触头接触情况，应接触良好，辅助触头的开闭状态应与图纸中所给的闭合表相符。电位器的检查.在电位器的1、3端加直流15V,测量2、3端的电压应满足：“0”位、牵引“0”位、制动“0”位，辅助司机控制到“向前”和“向后”起始位时，电压＜0.1V；从牵引“0”位到牵引区的最大级位及制动“0”位到制动区域的最大级位时，电压变化应相同，最大输出电压±14.3V。调整好电位器后，拧紧紧定螺钉，并涂上红油漆封。用500V兆欧表测量触头、插座导线对地绝缘电阻值应不小于10MQ。通电试验：将司机控制器安装在试验台上，按规定的程序进行各项试验，要求各部动作正确、可靠，给定电路正确。小结本章节主要描写的是司机控制器的检修和维护包养。这个有利我们将来工作了可以直接运用到现实的工作中。司机控制器的检修分为检修前的准备清扫，再进行解体，解体维修后再进行组装调整，最后是进行检查和试验。第5章设计心得毕业设计心得体会，随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值!有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在此要感谢我的吴老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中