城市轨道交通车辆司机控制器毕业设计说明书1.doc
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1、毕业设计说明书课题名称:城市轨道交通车辆司机控制器毕业设计任务书一、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:
2、 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(200400字左右,中英文)4、引言5、
3、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13-1
4、4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
5、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
6、、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ABSTRACTThe driver controller is the main controller used to control of subway operation, is an electrical device using low voltage electrical control circuit of indirec
7、t control of the main circuit. The locomotive driver controller of China has gone through nearly 200 years of development since the era of industrial revolution. In this 200 years, the leading role of locomotive driver controller has never had any changes. It has been, for the study of driver contro
8、ller has never stopped. This paper mainly introduces 3 kinds of driver controller: S355E type of driver controller, TKS14B controller, driver SS9G driver controllers structure, working principle, main parameters and maintenance.Keywords: city rail vehicle; S355E driver controller; TKS14B driver cont
9、roller; SS9G driver controller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
10、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(DeadmanSwitch)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
11、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 录第1章 司机控制器的发展11.1 手轮式司机控制器11.2 扳把式司机控制器11.3 平推式司机控制器21.4 钥匙式和非钥匙式司机控制器21.5 有警惕按钮的司机控制器31.6 小结4第2章 城轨车辆司机控制器52.1 S355E型司机控制器的结构52.2 S355E型司机控制器的工作原理62.2.1 控制功能及机械连锁关系62.2.2 闭合表的实现82.2.3 电位器的调节82.3 主要技术参数92.4 小结11第3章 TKS14A型和TKS15A型司机控制器123.1 TKS14A型司机控制器123.2 TK
12、S15A型调车控制器193.3 小结21第4章 司机控制器的检修224.1 司机控制器的维护保养224.2 司机控制器的检修224.2.1 清扫及解体前检查224.2.2 解体及检查224.2.3 组装调整244.2.4 检查与试验244.3 小结25第5章 设计心得26致 谢27参考文献28第1章 司机控制器的发展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(DeadmanSwit
13、ch)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。本章主要是对国内的常用的司控器加以介绍。1.1 手轮式司机控制器顾名思义,手轮式司机控制器的控制手柄是以“手轮”的形式存在的(见图1-1)。这种司机控制器最大的优势是:便于无级输出信号,输出信号的变化非常平稳可靠;没有齿轮传动,因传动而造成的误差几乎为零;控制手轮转动角度很大,可以细致地分割档位。但是,因为“手轮”的存在,使得司机控制器的外观并不美观,且该司机控制器比较笨重,结构较松散,所需空间较大,对机车操纵台的空间要求较高。另外,如果该司机控制器需要有
14、电位器进行电压输出,限于司机控制器内部空间的因素,电位器不容易加装和调整。因此,这种司机控制器主要用于内燃机车。其主要使用机车车型有DFl1系列、DRB等。图1-1 手轮式司机控制器1.2 扳把式司机控制器这种司机控制器的控制手柄是“扳把式”(见图1-2),其结构紧凑、体积小巧,操作舒适方便。但是,由于控制手柄是扳把式,其转动角度有限,故不能更为细致地分割档位,且扳把式控制手柄的转动是在垂直方向上的一个扇形面,想要达到纯粹的无级调速是比较困难的。另外,在需要无级调速的情况下,该控制手柄的稳定性比较难保证。该类型司机控制器使用范围非常广泛,主要使用机车车型为:规范化司机室DF4D、DF8B、DF
15、ll、SS3B、SS4G、SS7E、SS9等。图1-2 扳把式司机控制器1.3 平推式司机控制器其控制手柄的操作方式为平动(见图1-3),即控制手柄进行速度控制是以直线形式动作的。这种形式的司机控制器在现阶段是比较新颖的。它可以稳定地进行无级凋速,司机在进行操作时非常舒适方便。但是由于这种司机控制器的传动方式为齿轮齿条结构,所需空间非常大,因而造成该司机控制器的体积较大、质量较重、结构较复杂、制造成本较高。平推式司机控制器主要用于轻轨和地铁列车上。图1-3 平推式司机控制器1.4 钥匙式和非钥匙式司机控制器换向手柄为钥匙式和非钥匙式的司机控制器如图4、图5所示。一般来讲,为保证机车的行车安全,
16、非钥匙式换向手柄的司机控制器一定会有机械锁机构。这两种司机控制器的最大区别是:换向手柄为钥匙式的司机控制器,换向手柄是呵以取下来的,在机车停运或者换端操作时,司机必须将该端的司机控制器换向手柄取下来才可以停运或换端操作。这对于机车的行车安全是非常有必要的。非钥匙式换向手柄司机控制器的换向手柄不能取下来,这就导致r该司机控制器必须另有套机械锁机构才能保证机车的行车安全。一般来讲,非钥匙式换向手柄司机控制器的结构相对钥匙式司机控制器会复杂一些。这两种司机控制器的用途都非常广泛,目前在铁路干线上行驶的机车主要使用的是钥匙式换向手柄司机控制器。图1-4 匙式换向手柄司机控制器及钥匙式换向手柄图1-5
17、非钥匙式换向手柄司机控制器1.5 有警惕按钮的司机控制器随着铁路的发展和科技的进步,对机车的安全性能要求越来越高,由此产生了带有警惕装置的司机控制器。警惕装置的作用是防止司机在行车过程中因为睡觉或不在司机室而发生行车事故。有警惕装置的司机控制器(见图1-6)要求司机在行车过程中必须每隔一段时间触动警惕装置,以表明没有睡觉或者离开;如果在规定时间间隔内没有触动警惕装置,则机车会进行紧急制动,以避免事故的发生。这种司机控制器是未来的一个发展方向。现阶段,这种配备警惕装置的司机控制器冈造价较高,尚未广泛应用在铁路机车上。该司机控制器广泛应用于对安全性能要求很严格的地铁和轻轨列车上。图1-6 有警惕开
18、关的司机控制器1.6 小结本章主要是简要的介绍了司机控制器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(DeadmanSwitch)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。城轨交通上的司机控制器大多数都是出自德国的沙尔特宝公司。在下面的章节里,我会详细的介绍。第2章 城轨车辆司机控制器城市轨道交通车辆司机控制器是司机用来操纵机车运行的主令控制器,
19、是利用控制电路的低压电器间接控制主电路的电气设备,用来控制机车的运用工况和行车速度,其外形和功能特点决定了司机室整体安装、操作舒适性及特殊功能性。目前,在国内城市轨道交通车辆中配备的司机控制器种类较多,其外观、操作模式及功能存在较大差异,但应用范围最广、配备数量最多的为S355型、S353型及S354A型司机控制器。本章主要针对S355E型司机控制器结构、主要参数,工作原理,以及检修方面。2.1 S355E型司机控制器的结构S355E型驾驶员控制室属于凸轮和辅助触头配合实现触点开闭控制的有触点电器。该控制器由上、中、下三层组成(图2-1和图2-2),上层(面板上)由钥匙开关1、推拉式控制手柄3
20、、方向手柄5、紧急制动按钮4和位置标牌等组成。中层由安装面板组成。下层主要由连锁结构、转轴凸轮结构、辅助触头盒、调速电位器和电连接器等组成。图2-1 驾驶员控制器结构(尺寸单元:mm)1-钥匙开关;2-钢丝绳;3-控制手柄;4-警惕开关;5-方向手柄;6-换向轴;7-换向凸轮;8-控制轴;9-控制凸轮;10-控制辅助触头组;11-换向辅助触头组;12-电连接器;13-钥匙开关辅助触头组图2-2 司机控制器左视图和右视图a) 方向手柄;b)控制手柄控制手柄和方向手柄各配置一套转轴、凸轮和辅助触头装置,分别称它们为控制轴机构和方向轴机构。控制轴机构包括与控制手柄连接的控制轴8及其安装在该轴上的控制
21、凸轮9、控制辅助触头组10等。方向轴机构包括与方向手柄连接的换向轴6及其安装在该轴上的换向凸轮7、换向辅助触头组11等。其中控制轴是一个实心细长轴,作内轴;换向轴是一根空心粗短轴,套在实心轴的外层,其配套凸轮分别套在两根轴上,手柄的转动便可带动相应的轴及凸轮转动,从而带动辅助触头开闭状态的变换。2.2 S355E型司机控制器的工作原理2.2.1 控制功能及机械连锁关系图2-3 司机控制器手柄位置图如图2-3所示,控制手柄有“牵引”区、“0”位、“制动”区、“快速制动”位四个区域,用于调节列车的速度。控制手柄在0位、牵引最大位、制动最大位、快速制动位有定位,在这些档位之间为无极调节。左侧为方向手
22、柄,连接换向轴,用于控制车辆的运行方式及运行方向,共有“ATC”、“向前”、“0”、“向后”四个位置,这四个位置有机械联锁装置定位。钥匙开关有0、1两个位置,用于激活驾驶员操纵台。为了防止可能产生的误操作,确保列车设备及运行安全,驾驶员控制室的控制手柄、幻想手柄和机械锁之间有机械联锁。在使用时,先由钥匙开关打开机械锁,才能对控制手柄和换向手柄进行操作。当操纵列车时,先将钥匙开关打到“1”位,再由方向手柄选定列车的行车方向,再操作控制手柄来控制列车的速度。在行车过程中,如需要改变列车的工况时,必须先将控制手柄放回“0”位后,才可进行方向手柄的操作。如果驾驶员需要进行异端操作时,必须将本端驾驶员控
23、制器的控制手柄置“0”位,换向手柄“0”位,钥匙开关回“0”位,锁闭机械锁,拔出钥匙,方可进行异端操作。在列车的惰行期间,如果方式方向手柄移动到其他位置,牵引控制单元中牵引指令将失效,将启动紧急制动。S355E型驾驶员控制器的钥匙开关、控制手柄盒方向手柄之间的联锁关系如下。(1)钥匙开关在“0”位时,控制手柄和方向手柄均锁定在“0”位不动;反之,只有控制手柄和方向手柄均在“0”位时,钥匙开关才可由“0”位打到“1”位。(2)钥匙开关在“1”位,控制手柄和方向手柄可进行操作,但控制手柄和方向手柄之间还存在以下互锁关系:方向手柄在“0”位,控制手柄被锁在“0”位不动。方向手柄在“前”位时,控制手柄
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