张明翠

（广州市地下铁道总公司，广东广州 510380）

内燃机车卡特司控器的改进

张明翠

（广州市地下铁道总公司，广东广州 510380）

广州地铁自2010年以来采购的内燃机车均采用卡特新型号司控器，在使用过程中发现该型号司控器存在端位操作异常的应用缺陷。通过对卡特司控器与其他型号成熟产品的结构设计进行对比，分析研究端位操作异常的原因，并提出改进措施，解决了该产品运用的安全隐患。

内燃机车；司控器；端位操作；改进

0 前言

司控器是司机操控机车的手动主令器，用来控制机车的启动、换向、调速，在操作过程中运用频繁，其性能的好坏直接影响到机车的平稳操纵以及各种工况的实现。随着科技的进步，司控器也一直在升级换代，广州地铁各线路不同型号的新旧机车运用的司控器已达6种之多，其中最新型的司控器为与卡特柴油机、卡特变速箱配套使用的卡特223-8214-00型司控器。2010年后广州地铁广佛线、6号线采购的JW-7接触网作业车、GCY220重型轨道车9台内燃机车均使用该种司控器，但卡特223-8214-00型司控器在应用过程中存在端位操作异常的问题。本文通过对西安沙尔特宝TKS9型司控器与卡特223-8214-00型司控器的结构设计进行对比，分析研究端位操作异常问题的原因，并提出改进方案，通过在机车上实施改造后，效果良好。

1 司控器对比分析

广州地铁内燃机车车辆所用司控器主要有西安沙尔特宝S343K型、JQ53型、卡特201-0212型、卡特223-8214-00型等，随着升级换代，司控器在使用性能上都有所改善，本文选取两个具有代表性的司控器从结构上进行分析对比。

1.1 TKS9型司控器的结构设计

该司控器运用于襄樊金鹰重型工程有限公司出厂的JY600调机车以及江苏今创车辆有限公司出厂的JMY600调机车上，形式上与其他旧型司控器相似[1]，见图1。由控制手柄、换向手柄、面板锁组成。控制手柄有“0、1、降、保、升”五位，换向手柄有“前牵、0、后牵”三位，面板锁有“开”和“关”两种状态，分别表示司控器面板锁的开启和锁闭。在使用时，先打开面板锁，由换向手柄选定机车的行车方向和工况，再操作控制手柄控制机车的速度[2]。如需要进行换端操作，必须将控制手柄、换向手柄都置0位，且锁闭本端的面板锁，拔下钥匙，才可到异端去操作行车。从上述换端操作的程序可知，司控器自身携带端位操作保护功能。

图1 TKS9司控器

1.2 卡特223-8214-00型司控器的结构设计

该司控器运用于襄樊金鹰重型工程有限公司出厂的JW-7型接触网作业车以及GCY220重型轨道车上，将换向、换档、油门调节集成一体，见图2。换档手柄共有“前进”、“后退”、“中位”三个位置，向前推动手柄即是前进，向后推动手柄即是后退。通过控制向前或向后操纵手柄的幅度实现自动换挡和油门调速，无需单独选择档位，同时手柄还可以将油门信号送入变速箱，变速箱将油门信号进行转换后再送给发动机控制油门开度。

图2 卡特司控器

1.3 卡特223-8214-00型司控器优势与存在缺陷

相对于TKS9型司控器，卡特223-8214-00型司控器在操作方式和控制电路上作出很大改变，在操作的便捷程度上显示出较大优势，但自身不带有端位保护功能，而是通过在前后端司控台上增加本端操作钥匙开关来达到端位操作的保护。前后端钥匙开关的通断决定所选用的前后操纵台，二者只能选其一。选用本端后，该端司控器有效操作，异端位司控台上的司控器应处于操作无效状态[3]。当司机需要动车时，当且只有当本端钥匙开关插入，且处于打电状态，本端司控器才可有效操作。运用卡特223-8214-00型司控器的内燃机车在日常检修中被发现存在以下异常，试验图见图3。

图3 操作异常图

（1）不插“本端操作”钥匙，默认为上次拔出“本端操作”钥匙的一端的司控器仍可以进行有效操作，包括调速、方向档位控制；

（2）插入“本端操作”钥匙打开，然后再拔出钥匙，本端司控器还可以有效操作，即不需要“本端操作”钥匙开关长插在钥匙孔内，仅需要一次打开动作；

上述两个问题在日常使用中易导致误操作，在没有插入本端钥匙开关就可以动车的条件下，如果司机试车，在没有准备的情况下机车就开动，后果不堪设想[4]。

2 无端位选择条件下司控器仍能有效操作的原因分析

卡特司控器的方向、档位、油门信号全部直接接入变速箱控制模块ECPC的J1输入接口，变速箱控制模块ECPC与柴油机控制模块ECM之间通过CAT数据线双向连接，可实现电子单元间的数据共享。油门信号经过变速箱控制模块转换后送给发动机控制发动机的油门开度，从而共同控制机车的换向换挡以及调速。TKS9司控器自身具备端位保护功能，且司控器信号接入控制模块前的电路中串有互锁保护继电器，从而达到本端操作的双重保护作用[5]。由图4、图5可知，卡特司控器自身以及外围电路均无前后端操作的互锁保护，而是直接将本端操作互锁保护继电器的控制触点接入变速箱控制模块ECPC的J2接口。故端位选择的控制完全由ECPC内部程序控制。

图4 司控器接线图

本端操作互锁见图5、图6。SB1.3SB2.3为“本端操作”钥匙开关，由中间继电器KJ2-KJ3KJ7-KJ8实现互锁，限制了两端同时操作的可能。中间继电器触头KJ2.1/KJ2.2与KJ7.1/KJ7.2直接接入ECPC控制器J2接口，不经过司控器。

图5 本端操作主电路

图6 本端操作控制电路

结合故障现象分析图5、图6，在端位钥匙开关没有得电的条件下，司控器仍可以有效操作，说明ECPC控制器内部进行了状态存储，即保存了最后一次“本端操作”钥匙开关的“通”状态，或者说是ECPC控制器内部程序保存了“本端操作”钥匙开关的上升沿动作信号故下次作业时就默认上次操作钥匙开关在接通的状态，这是导致本故障的原因。

3 整改措施

由于ECPC控制器程序无法修改，故在外部电路上进行改造。在司控器前的电路上增加本端操作互锁继电器的常开触点作为控制条件。只有当本端钥匙开关得电，该端的司控器才能得电操作，另外一端得电则该端由于互锁保护断电，司控器操作无效。司控器控制线分为电源线、控制信号线、前进信号线、中位信号线、后退信号线，端位控制继电器触点应串联在电源线上，从根本上解决不插钥匙开关仍可调速、前进、后退的弊端。改造电路图如图7。

4 结束语

司控器作为操控机车的主令器，其操作状态直接影响机车的性能。本文提出司控器在无端位选择条件下仍能动车的故障，在正线作业或车库试车时存在很大的安全隐患。本文通过分析新型卡特司控器在内燃机车上的应用缺陷，提出整改方案，彻底解决这一故障和安全隐患，给其他存在同类型问题的机车提供了整改经验。

图7 整改接线图

［1］赵晓明，崔光玮，张旭鑫.SS4改型机车TKS型司机控制器故障分析及改进措施［J］.电力机车与城轨车辆，2007（05）：64-65.

［2］魏兴舟.机车司机控制器电位器故障分析及改进［J］.机车电传动，2005（06）：66-67.

［3］缪仲翠，张海明，徐保生.基于AT89C51单片机的窄轨交流电机车智能无触点司控器的设计［J］.工业仪表与自动化装置，2010（01）：45-46.

［4］江波，苏龙，郑箭锋.HXD1B型机车司控器方向选择故障分析与安全防范措施［J］.铁道技术监督，2011（11）：29-31.

［5］朱琳，韩春阳.HXD1C机车司控器工作原理及常见故障分析研究［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

张明翠，女，1988年生，广东广州人，大学本科，助理工程师。研究领域：城市轨道交通机车车辆。

(编辑：王智圣)

2013－11－28