內燃機車卡特司控器的改進

張明翠

（廣州市地下鐵道總公司，廣東廣州 510380）

內燃機車卡特司控器的改進

張明翠

（廣州市地下鐵道總公司，廣東廣州 510380）

廣州地鐵自2010年以來采購的內燃機車均采用卡特新型號司控器，在使用過程中發現該型號司控器存在端位操作異常的應用缺陷。通過對卡特司控器與其他型號成熟產品的結構設計進行對比，分析研究端位操作異常的原因，并提出改進措施，解決了該產品運用的安全隱患。

內燃機車；司控器；端位操作；改進

0 前言

司控器是司機操控機車的手動主令器，用來控制機車的啟動、換向、調速，在操作過程中運用頻繁，其性能的好壞直接影響到機車的平穩操縱以及各種工況的實現。隨著科技的進步，司控器也一直在升級換代，廣州地鐵各線路不同型號的新舊機車運用的司控器已達6種之多，其中最新型的司控器為與卡特柴油機、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號線采購的JW-7接觸網作業車、GCY220重型軌道車9臺內燃機車均使用該種司控器，但卡特223-8214-00型司控器在應用過程中存在端位操作異常的問題。本文通過對西安沙爾特寶TKS9型司控器與卡特223-8214-00型司控器的結構設計進行對比，分析研究端位操作異常問題的原因，并提出改進方案，通過在機車上實施改造后，效果良好。

1 司控器對比分析

廣州地鐵內燃機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，隨著升級換代，司控器在使用性能上都有所改善，本文選取兩個具有代表性的司控器從結構上進行分析對比。

1.1 TKS9型司控器的結構設計

該司控器運用于襄樊金鷹重型工程有限公司出廠的JY600調機車以及江蘇今創車輛有限公司出廠的JMY600調機車上，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”兩種狀態，分別表示司控器面板鎖的開啟和鎖閉。在使用時，先打開面板鎖，由換向手柄選定機車的行車方向和工況，再操作控制手柄控制機車的速度[2]。如需要進行換端操作，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功能。

圖1 TKS9司控器

1.2 卡特223-8214-00型司控器的結構設計

該司控器運用于襄樊金鷹重型工程有限公司出廠的JW-7型接觸網作業車以及GCY220重型軌道車上，將換向、換檔、油門調節集成一體，見圖2。換檔手柄共有“前進”、“后退”、“中位”三個位置，向前推動手柄即是前進，向后推動手柄即是后退。通過控制向前或向后操縱手柄的幅度實現自動換擋和油門調速，無需單獨選擇檔位，同時手柄還可以將油門信號送入變速箱，變速箱將油門信號進行轉換后再送給發動機控制油門開度。

圖2 卡特司控器

1.3 卡特223-8214-00型司控器優勢與存在缺陷

相對于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勢，但自身不帶有端位保護功能，而是通過在前后端司控臺上增加本端操作鑰匙開關來達到端位操作的保護。前后端鑰匙開關的通斷決定所選用的前后操縱臺，二者只能選其一。選用本端后，該端司控器有效操作，異端位司控臺上的司控器應處于操作無效狀態[3]。當司機需要動車時，當且只有當本端鑰匙開關插入，且處于打電狀態，本端司控器才可有效操作。運用卡特223-8214-00型司控器的內燃機車在日常檢修中被發現存在以下異常，試驗圖見圖3。

圖3 操作異常圖

（1）不插“本端操作”鑰匙，默認為上次拔出“本端操作”鑰匙的一端的司控器仍可以進行有效操作，包括調速、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”鑰匙開關長插在鑰匙孔內，僅需要一次打開動作；

上述兩個問題在日常使用中易導致誤操作，在沒有插入本端鑰匙開關就可以動車的條件下，如果司機試車，在沒有準備的情況下機車就開動，后果不堪設想[4]。

2 無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與柴油機控制模塊ECM之間通過CAT數據線雙向連接，可實現電子單元間的數據共享。油門信號經過變速箱控制模塊轉換后送給發動機控制發動機的油門開度，從而共同控制機車的換向換擋以及調速。TKS9司控器自身具備端位保護功能，且司控器信號接入控制模塊前的電路中串有互鎖保護繼電器，從而達到本端操作的雙重保護作用[5]。由圖4、圖5可知，卡特司控器自身以及外圍電路均無前后端操作的互鎖保護，而是直接將本端操作互鎖保護繼電器的控制觸點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，由中間繼電器KJ2-KJ3KJ7-KJ8實現互鎖，限制了兩端同時操作的可能。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，不經過司控器。

圖5 本端操作主電路

圖6 本端操作控制電路

結合故障現象分析圖5、圖6，在端位鑰匙開關沒有得電的條件下，司控器仍可以有效操作，說明ECPC控制器內部進行了狀態存儲，即保存了最后一次“本端操作”鑰匙開關的“通”狀態，或者說是ECPC控制器內部程序保存了“本端操作”鑰匙開關的上升沿動作信號故下次作業時就默認上次操作鑰匙開關在接通的狀態，這是導致本故障的原因。

3 整改措施

由于ECPC控制器程序無法修改，故在外部電路上進行改造。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作為控制條件。只有當本端鑰匙開關得電，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斷電，司控器操作無效。司控器控制線分為電源線、控制信號線、前進信號線、中位信號線、后退信號線，端位控制繼電器觸點應串聯在電源線上，從根本上解決不插鑰匙開關仍可調速、前進、后退的弊端。改造電路圖如圖7。

4 結束語

司控器作為操控機車的主令器，其操作狀態直接影響機車的性能。本文提出司控器在無端位選擇條件下仍能動車的故障，在正線作業或車庫試車時存在很大的安全隱患。本文通過分析新型卡特司控器在內燃機車上的應用缺陷，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車提供了整改經驗。

圖7 整改接線圖

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

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

［3］繆仲翠，張海明，徐保生.基于AT89C51單片機的窄軌交流電機車智能無觸點司控器的設計［J］.工業儀表與自動化裝置，2010（01）：45-46.

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

［5］朱琳，韓春陽.HXD1C機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，大學本科，助理工程師。研究領域：城市軌道交通機車車輛。

(編輯：王智圣)

2013－11－28