機車制動控制器的製作方法

2023-09-21 05:19:40

本發明屬於軌道交通制動控制裝置技術領域，尤其涉及一種機車制動控制器。

背景技術：

機車制動控制器安裝在機車司機室內，是控制機車減速的重要裝置。目前，常用的制動控制器包括自動制動控制器(大閘)和單獨制動控制器(小閘)。大閘和小閘分別設有不同的工作位以實現不同的功能，其中，大閘設有運轉位、初制動位、常用制動區、全制動位、抑制位、重聯位和緊急制動位；小閘設有運轉位、常用制動區、全制動位和單緩位(通過側壓單獨制動手柄可以單獨緩解機車閘缸，手柄側壓的角度約為7°)。

中國發明專利CN103112443A公開了一種制動控制設備、方法和多機車制動控制系統，包括可輸出與其所處工作位相對應的電信號的單獨制動控制器，以及用於接收電信號的微機制動控制單元，微機制動控制單元與單獨制動控制器連接，微機制動控制單元根據電信號確定所述單獨制動控制器所處的工作位。上述機車制動控制器能夠準確監測單獨制動控制器所處的工作位。

需要說明的是，由於在行車過程中，司機要不斷地動作制動控制器來操縱機車，因此要求制動控制器的機械及電氣元件具有較高的可靠性。然而，為了檢測制動控制手柄所處的工作狀態，上述制動控制器對應於各工作位設置有多個接觸式信號採集裝置(如微動開關或接觸式傳感器)，以此會使得機車制動控制器的結構複雜且容易損壞，進而降低了機車制動控制器結構的可靠性。

技術實現要素：

本發明針對現有的機車制動控制器結構複雜且容易損壞的技術問題，提出一種結構簡單且可靠性高的機車制動控制器。

為了達到上述目的，本發明採用的技術方案為：

一種機車制動控制器，包括具有多個工作位的制動手柄，對應於制動手柄設置有可檢測制動手柄所處角度的角位移傳感器，角位移傳感器連接有控制單元，控制單元包括用於接收角位移傳感器輸出信號的信號接收模塊，以及用於接收信號接收模塊的輸出信號並確定製動手柄所處工作位的判斷模塊，信號接收模塊與判斷模塊之間電連。

作為優選，制動手柄包括單獨制動手柄和自動制動手柄，角位移傳感器包括可檢測單獨制動手柄所處工作位的第一角位移傳感器，以及可檢測自動制動手柄所處工作位的第二角位移傳感器，第一角位移傳感器對應於單獨制動手柄設置，第二角位移傳感器對應於自動制動手柄設置。

作為優選，對應於制動手柄的運轉位設置有當制動手柄工作位為運轉位時輸出信號的微控開關，微控開關連接有可接收並分析微控開關輸出信號的控制單元。

作為優選，角位移傳感器連接有可將角位移傳感器輸出電信號轉換為CAN信號的CAN通訊模塊，控制單元通過CAN通訊總線與CAN通訊模塊連接，以分析並確定製動手柄所處的工作位。

作為優選，本發明機車制動控制器還包括可與制動手柄同步轉動的定位圓盤，定位圓盤的轉動軸線與制動手柄的轉動軸線共線，定位圓盤的盤面上對應於制動手柄的工作位設置有多個定位槽，沿垂直於定位圓盤盤面的方向固定設置有彈簧柱塞，彈簧柱塞頭部為可伸入定位槽的滾珠，彈簧柱塞通過滾珠與定位圓盤接觸。

作為優選，定位槽為直徑等於彈簧柱塞滾珠直徑的圓弧面。

作為優選，對應於定位圓盤固定設置有可增加定位圓盤轉動阻力的阻尼件，阻尼件與定位圓盤接觸。

作為優選，阻尼件為與定位圓盤同軸的阻尼圓盤，阻尼圓盤的盤面與定位圓盤的盤面接觸。

作為優選，阻尼件為與定位圓盤接觸的阻尼塊。

作為優選，本發明機車制動控制器還包括一體化結構的殼體，制動手柄的手柄杆通過密封圈與殼體密封連接，控制單元通過密封墊片與殼體密封連接。

與現有技術相比，本發明的優點和積極效果在於：

1、本發明機車制動控制器在檢測制動手柄工作狀態時使用非接觸式的角位移傳感器取代傳統接觸式信號採集裝置，一方面由於只需要一個信號採集裝置即可獲取制動手柄在每個工作位的信息，從而簡化了結構；另一方面，由於採用非接觸式檢測方式，從而避免了操縱機車時制動手柄不斷更換工作位所造成對機械及電氣元件的磨損，進而提高了機車制動控制器的可靠性，以及延長了制動控制器的使用壽命。

2、本發明機車制動控制器在提高制動手柄位置感時通過設置頭部為滾珠的彈簧柱塞取代傳統以彈簧和伸縮柱的組合結構，並將滾珠與定位槽的接觸方式取代傳統伸縮柱與定位槽的接觸方式，以此將傳統滑動摩擦轉變為滾動摩擦，從而減小了制動手柄更換工作位時所需的力矩，使制動手柄運動平穩且定位準確，即提高了機車制動控制器換擋的平順性。

3、本發明機車制動控制器通過在制動手柄手柄杆與殼體的連接處設置密封圈，以及在控制單元與殼體的連接處設置密封墊片，從而提高了制動控制器運動時的密封性，進而提高了制動控制器的I P等級(針對電氣設備外殼對異物侵入的防護等級)。

附圖說明

圖1為本發明機車制動控制器的結構示意圖；

圖2為圖1沿A-A方向的剖視圖；

以上各圖中：1、角位移傳感器；2、制動手柄；3、控制單元；4、定位圓盤；5、彈簧柱塞；6、阻尼件；7、殼體；8、單獨制動手柄；9、自動制動手柄。

具體實施方式

下面，通過示例性的實施方式對本發明進行具體描述。然而應當理解，在沒有進一步敘述的情況下，一個實施方式中的元件、結構和特徵也可以有益地結合到其他實施方式中。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語「內」、「外」、「上」、「下」、「前」、「後」等指示的方位或位置關係為基於附圖2所示的位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

參見圖1和圖2，圖1為本發明機車制動控制器的結構示意圖，圖2為圖1沿A-A方向的剖視圖。如圖1、圖2所示，一種機車制動控制器，包括具有多個工作位的制動手柄2，對應於制動手柄2設置有可檢測制動手柄2所處角度的角位移傳感器1，角位移傳感器1連接有控制單元3，控制單元3包括用於接收角位移傳感器1輸出信號的信號接收模塊，以及用於接收信號接收模塊的輸出信號並確定製動手柄2所處工作位的判斷模塊，信號接收模塊與判斷模塊之間電連。

需要說明的是，制動手柄2的每個工作位對應不同的角度，且該角度的初始位置為角位移傳感器1所決定，即該角度的初始位置為已知；此外，不同的角度對應有不同的信號(電信號或CAN信號)，因此，控制單元3可以根據其採集的信號分析並確定製動手柄2所處的工作位。

本發明機車制動控制器在檢測制動手柄2工作狀態時使用非接觸式的角位移傳感器1取代傳統接觸式信號採集裝置，一方面由於只需要一個信號採集裝置即可獲取制動手柄2在每個工作位的信息，從而簡化了結構；另一方面，由於採用非接觸式檢測方式，從而避免了操縱機車時制動手柄2不斷更換工作位所造成對機械及電氣元件的磨損，進而提高了機車制動控制器的可靠性，以及延長了制動控制器的使用壽命。

優選的，制動手柄2包括單獨制動手柄8和自動制動手柄9，角位移傳感器1包括可檢測單獨制動手柄8所處工作位的第一角位移傳感器，以及可檢測自動制動手柄9所處工作位的第二角位移傳感器，第一角位移傳感器對應於單獨制動手柄8設置，第二角位移傳感器對應於自動制動手柄9設置。本發明通過設置第一角位移傳感器和第二角位移傳感器，使得操作人員通過控制單元3既能識別單獨制動控制器的工作狀態，又能識別自動制動控制器的工作狀態。

進一步，對應於制動手柄2的運轉位設置有當制動手柄2工作位為運轉位時輸出信號的微控開關，微控開關連接有可接收並分析微控開關輸出信號的控制單元3。由於運轉位為機車制動控制器應用頻次較多的工作位，因此，本發明通過在設置微控開關或其他接觸式信號採集裝置，從而使得制動手柄2在運轉位時可發出兩路獨立信號，進而使得機車制動控制器可通過控制單元3準確且時時地監控角位移傳感器1的工作狀態。

作為上述技術方案的改進，本發明機車制動控制器還可以設置有與控制單元3連接的報警裝置，當控制單元3發現角位移傳感器1輸出信號與微控開關的輸出信號不相符時，報警裝置發出報警，以提醒工作人員注意。其中，報警裝置可以為警示燈或蜂鳴器，或二者的結合。

針對上述角位移傳感器1與控制單元3的信號傳輸方式，具體為：角位移傳感器1連接有可將角位移傳感器1輸出電信號轉換為CAN信號的CAN通訊模塊，控制單元3通過CAN通訊總線與CAN通訊模塊連接，以分析並確定製動手柄2所處的工作位。本發明通過設置CAN通訊總線與CAN通訊模塊，提高了信號傳輸的可靠性。

如圖2所示，本發明機車制動控制器還包括可與制動手柄2同步轉動的定位圓盤4，定位圓盤4的轉動軸線與制動手柄2的轉動軸線共線，定位圓盤4的盤面上對應於制動手柄2的工作位設置有多個定位槽，沿垂直於定位圓盤4盤面的方向固定設置有彈簧柱塞5，彈簧柱塞5頭部為可伸入定位槽的滾珠，彈簧柱塞5通過滾珠與定位圓盤4接觸。

需要說明的是，傳統機車制動控制器為了提高制動手柄的位置感，採用包括彈簧和伸縮柱的組合結構，並在所處工作位使伸縮柱與定位槽接觸，從而導致傳統機車制動控制器換擋(即改變工作狀態)時，為了克服滑動摩擦阻力，需要提供傳統機車制動控制器手柄較大的力矩，而在換擋過程中由於滑動阻力的突然減小而使傳統機車制動控制器手柄運動過快，進而使得傳統機車制動控制器手柄難以準確地定位到下一工作位。

與傳統機車制動控制器不同的是，本發明機車制動控制器在提高制動手柄2位置感時通過設置頭部為滾珠的彈簧柱塞5取代傳統以彈簧和伸縮柱的組合結構，並將滾珠與定位槽的接觸方式取代傳統伸縮柱與定位槽的接觸方式，以此將傳統滑動摩擦轉變為滾動摩擦，從而減小了制動手柄2更換工作位時所需的力矩，使制動手柄2運動平穩且定位準確，即提高了機車制動控制器換擋的平順性。

針對上述定位槽的結構，具體為：定位槽的槽面可以為直徑等於彈簧柱塞5滾珠直徑的圓弧面，從而可以與滾珠面接觸，進而減少機車制動控制器換擋時對定位槽的衝擊損壞。

另外，如圖2所示，對應於定位圓盤4固定設置有可增加定位圓盤4轉動阻力的阻尼件6，阻尼件6與定位圓盤4接觸。本發明通過設置阻尼件6，可增強制動手柄2在機車制動控制器換擋過程中所受的阻力，即增強機車制動控制器換擋換擋的阻尼感，從而可進一步提高制動手柄2定位的準確性。

針對上述阻尼件6的結構，具體為：阻尼件6可以為與定位圓盤4同軸的阻尼圓盤，阻尼圓盤的盤面與定位圓盤4的盤面接觸。

此外，阻尼件6還可以為與定位圓盤4接觸的阻尼塊。

進一步如圖2所示，本發明機車制動控制器還包括一體化結構的殼體7，制動手柄2的手柄杆通過密封圈與殼體7密封連接，控制單元3通過密封墊片與殼體7密封連接。

本發明機車制動控制器通過在制動手柄2手柄杆與殼體7的連接處設置密封圈，以及在控制單元3與殼體7的連接處設置密封墊片，從而提高了制動控制器運動時的密封性，進而提高了機車制動控制器的I P等級(針對電氣設備外殼對異物侵入的防護等級)。

如圖1和圖2所示，為了進一步理解本發明的上述技術方案，本發明機車制動控制器的工作過程如下：

單獨制動控制器換擋時，操作單獨制動手柄8相繼克服彈簧柱塞5與定位槽的滾動摩擦，以及由阻尼件6提供給定位圓盤4的阻力，從所處工作位運動至下一工作位；過程中，角位移傳感器1(即第一角位移傳感器)時時檢測單獨制動手柄8所處的角度，並通過CAN通訊模塊與CAN通訊總線以CAN信號的方式傳遞給控制單元3，控制單元3採集該信號並分析是否與各工作位的特定信號相符合，若符合，則說明單獨制動手柄8已處於某一工作位，此時，操作人員可根據機車顯示屏獲知單獨制動手柄8是否到達指定的工作位；若不符合，則說明單獨制動手柄8未到達工作位。

自動制動控制器換擋時，操作自動制動手柄8相繼克服彈簧柱塞5與定位槽的滾動摩擦，以及由阻尼件6提供給定位圓盤4的阻力，從所處工作位運動至下一工作位；過程中，角位移傳感器1(即第一角位移傳感器)時時檢測單獨制動手柄8所處的角度，並通過CAN通訊模塊與CAN通訊總線以CAN信號的方式傳遞給控制單元3，控制單元3採集該信號並分析是否與各工作位的特定信號相符合，若符合，則說明單獨制動手柄8已處於某一工作位，此時，操作人員可根據機車顯示屏獲知單獨制動手柄8是否到達指定的工作位；若不符合，則說明單獨制動手柄8未到達工作位。