城市軌道交通車輛司機(jī)控制器選型方案的分析

王重陽 歐陽月光 強(qiáng) 飛

（西安沙爾特寶電氣有限公司，710048，西安∥第一作者，工程師）

城市軌道交通車輛司機(jī)控制器是司機(jī)用來操縱機(jī)車運(yùn)行的主令控制器，是利用控制電路的低壓電器間接控制主電路的電氣設(shè)備，用來控制機(jī)車的運(yùn)用工況和行車速度，其外形和功能特點(diǎn)決定了司機(jī)室整體安裝、操作舒適性及特殊功能性。因此，城市軌道交通車輛司機(jī)控制器的選型方案也相對重要。

目前，在國內(nèi)城市軌道交通車輛中配備的司機(jī)控制器種類較多，其外觀、操作模式及功能存在較大差異，但應(yīng)用范圍最廣、配備數(shù)量最多的為S355型、S353型及S354A型司機(jī)控制器。本文對以上三種司機(jī)控制器進(jìn)行簡要介紹，并對其選型方案進(jìn)行對比分析。

1 各型司機(jī)控制器介紹

1.1 S355型司機(jī)控制器

圖1為S355型司機(jī)控制器外形結(jié)構(gòu)示意圖。該型司機(jī)控制器目前廣泛應(yīng)用于廣州地鐵1、2、4、5號線，上海軌道交通7、9、11、12、13號線，深圳地鐵1、5號線，蘇州地鐵1號線，杭州地鐵1號線，以及在建的武漢地鐵2號線等。S355型司機(jī)控制器為手柄式（無檔無級），結(jié)構(gòu)緊湊、新穎、體積小、質(zhì)量輕、操作靈活，安裝板下高度僅76mm，尤其適用于安裝在對高度方向有嚴(yán)格要求的狹小空間。觸點(diǎn)采用德國沙爾特寶公司先進(jìn)的觸點(diǎn)模塊，具有速動、自凈、密封的特點(diǎn)，閉合表可根據(jù)用戶要求任意設(shè)計(jì)組合。其較小的體積及功能的靈活組合性得到了廣大用戶的青睞。

圖1 S355型司機(jī)控制器外形結(jié)構(gòu)示意圖

S355型司機(jī)控制器上有控制手柄、換向手柄、機(jī)械鎖、警惕裝置等四種可操作機(jī)構(gòu)。控制手柄有牽引、0、制動、快制位；換向手柄有向前、0、向后位；機(jī)械鎖可開啟和鎖閉換向手柄。換向手柄在每個(gè)檔位均有定位。控制手柄可在牽引、0、制動、快制的每個(gè)檔位定位，或可穩(wěn)定停留在牽引、0、制動檔位中的任意位置。控制手柄的警惕裝置可在任意檔位操作。

使用時(shí)，先打開機(jī)械鎖，由換向手柄選定機(jī)車的行車方向和工況，再操作控制手柄來控制機(jī)車的速度。在行車過程中，如需要改變機(jī)車的工況，必須將控制手柄放回0位，才可進(jìn)行換向手柄的操作。如司機(jī)需要到異端進(jìn)行操作，必須將本端司機(jī)控制器的控制手柄置0位，換向手柄置0位，且鎖定本端的機(jī)械鎖，拔下鑰匙，方可到異端去操作行車。

1.2 S353型司機(jī)控制器

圖2為S353型司機(jī)控制器外形結(jié)構(gòu)示意圖。該型司機(jī)控制器目前廣泛應(yīng)用于廣佛線地鐵，北京房山線，西安地鐵1、2號線，重慶軌道交通6號線，新加坡地鐵，以及在建的大連202輕軌延伸線等。S353型司機(jī)控制器為手柄式（有檔無級），結(jié)構(gòu)緊湊、新穎、體積小、質(zhì)量輕、操作靈活。觸點(diǎn)采用德國沙爾特寶公司先進(jìn)的觸點(diǎn)模塊，具有速動、自凈、密封的特點(diǎn)，閉合表可根據(jù)用戶要求任意設(shè)計(jì)組合。其一體的設(shè)計(jì)也是該型司機(jī)控制器備受用戶垂青的重要因素。

圖2 S353型司機(jī)控制器外形結(jié)構(gòu)示意圖

S353型司機(jī)控制器的面板上有控制手柄、換向手柄、面板鎖、警惕裝置等四種可操作機(jī)構(gòu)。控制手柄有P1～P4、N、B1～B7、FB等13位；換向手柄有F、0、R等3位；面板鎖有開和關(guān)兩種狀態(tài)符號，分別表示司機(jī)控制器面板鎖的開啟和鎖閉?？刂剖直蛽Q向手柄在每個(gè)檔位均定位，各手柄穩(wěn)定在相應(yīng)的檔位中。

在使用時(shí)，先打開面板鎖，由換向手柄選定機(jī)車的行車方向和工況，再操作控制手柄來控制機(jī)車的速度。在行車過程中，如需要改變機(jī)車的工況，必須將控制手柄放回N位后，才可進(jìn)行換向手柄的操作。如司機(jī)需要到異端進(jìn)行操作，必須將本端司機(jī)控制器的控制手柄置N位，換向手柄置0位，且鎖定本端的面板鎖，拔下鑰匙，方可到異端去操作行車。

1.3 S354A型司機(jī)控制器

圖3為S354A型司機(jī)控制器外形結(jié)構(gòu)示意圖。該型司機(jī)控制器較前兩型為新款機(jī)型，其設(shè)計(jì)外觀性、操作性都較鮮明，目前廣泛應(yīng)用于上海軌道交通6、8號線及增購車項(xiàng)目上。S354A型司機(jī)控制器為平推式（無檔無級），結(jié)構(gòu)緊湊、新穎、體積小、質(zhì)量輕、操作靈活。觸點(diǎn)采用德國沙爾特寶公司先進(jìn)的觸點(diǎn)模塊，具有速動、自凈、密封的特點(diǎn)，閉合表可根據(jù)用戶要求任意設(shè)計(jì)組合。該型設(shè)計(jì)改變了以往手柄前、后拉的操作模式，符合人體工程學(xué)，使司機(jī)在操作上更加舒適。

圖3 S354A型司機(jī)控制器外形結(jié)構(gòu)示意圖

S354A型司機(jī)控制器的面板上有控制手柄、換向手柄、面板鎖、警惕裝置等四種可操作機(jī)構(gòu)。控制手柄有牽引、0、制動、快制位。換向手柄開關(guān)有ATO、手動、向前限速、洗車、斷開、向后限速等6個(gè)檔位。面板鎖有開和關(guān)兩種狀態(tài)符號，分別表示司機(jī)控制器面板鎖的開啟和鎖閉?？刂剖直稍跔恳?、0、制動、快制的每個(gè)檔位定位，或可穩(wěn)定停留在牽引、0、制動檔位中的任意位置。換向手柄在每個(gè)檔位均定位，手柄穩(wěn)定在相應(yīng)的檔位中。

使用時(shí)，先打開面板鎖，然后由換向手柄選擇機(jī)車行車方向和工況，再操作控制手柄來控制機(jī)車速度。控制手柄和換向手柄有相對聯(lián)鎖關(guān)系：換向手柄未離開手動位時(shí)，控制手柄被鎖在0位；換向手柄轉(zhuǎn)到ATO位、向前限速位、洗車位、斷開位時(shí)，控制手柄可離開0位從0位轉(zhuǎn)動到牽引和制動區(qū)域中任意位置，控制手柄一旦離開0位，換向手柄被鎖??；當(dāng)換向手柄轉(zhuǎn)到向后限速位時(shí)，控制手柄可轉(zhuǎn)到制動區(qū)域任意位置，控制手柄一旦離開0位，換向手柄被鎖住。如司機(jī)需要進(jìn)行異端（或調(diào)車）操作時(shí)，必須將本端司機(jī)控制器的控制手柄置0位，換向手柄置手動位，面板鎖轉(zhuǎn)到鎖閉位后拔下面板鎖鑰匙，方可進(jìn)行異端操作。

2 各型司機(jī)控制器選型方案對比分析

S355、S353、S354A型司機(jī)控制器各有差異，在選型時(shí)需做對比，以進(jìn)一步選定所需司機(jī)控制器。這三種普遍配備的司機(jī)控制器在外觀、操作性上有差異，其各自的外形大小對城市軌道交通車輛司機(jī)室的安裝布置空間要求各不相同。

S355型司機(jī)控制器高度尺寸較小，非常適合操縱臺安裝空間對高度方向嚴(yán)格要求的車輛；面板小巧美觀；面板鎖由鋼絲拉線從司機(jī)控制器主體部分引出，因此面板鎖的安裝位置可靈活地在司機(jī)操縱臺上較大范圍內(nèi)選擇，更利于車輛中司機(jī)操縱臺的布置。S355型司機(jī)控制器基本型的控制側(cè)和換向側(cè)最多可裝入16個(gè)速動開關(guān)（觸點(diǎn)），可根據(jù)用戶要求任意增加速動開關(guān)的數(shù)量，每增加一個(gè)，司機(jī)控制器的長度方向尺寸增加約12.5mm。

S353與S354A型司機(jī)控制器則將所有操作機(jī)構(gòu)（控制手柄、換向手柄、機(jī)械鎖、警惕裝置）集成于一體，使設(shè)計(jì)更具模塊化。與S355型相比，其易于在操縱臺上裝卸，便于進(jìn)行檢修及維護(hù)等。S353型司機(jī)控制器牽引及制動均有檔位且檔位清晰，而S355與S354A在牽引及制動區(qū)域?yàn)闊o級操作模式，選型時(shí)可考慮車輛整機(jī)系統(tǒng)與司機(jī)控制器的技術(shù)配合及司機(jī)的操作習(xí)慣。S353型司機(jī)控制器基本型的控制側(cè)和換向側(cè)最多可裝入22個(gè)速動開關(guān)，在長度方向上每增加約12.5mm，則控制和換向側(cè)可各增加2個(gè)速動開關(guān)。S354A型司機(jī)控制器的控制手柄操作模式為平推型，操作更加簡便、人性化，但不易于增加速動開關(guān)數(shù)量，如增加高度方向尺寸，開關(guān)數(shù)量可少量增加。

三種司機(jī)控制器在與操縱臺的電氣接口方面無較大差別，開關(guān)的閉合、接線及連接器等均可按照用戶要求。

司機(jī)控制器的輸出信號分為數(shù)字信號和模擬信號，數(shù)字信號由觸點(diǎn)輸出高、低電平給微機(jī)，模擬信號則由控制器的部件電位器線性輸出電壓值。機(jī)車在運(yùn)行時(shí)，微機(jī)會隨時(shí)收到來自司機(jī)控制器的數(shù)字與模擬信號，以此來控制其他運(yùn)行部件，從而達(dá)到控制機(jī)車行車方向和運(yùn)行速度的目的。S355、S353、S354A型司機(jī)控制器的數(shù)字信號均由速動開關(guān)發(fā)出，速動開關(guān)外形及電氣原理如圖4所示。其模擬信號則由圖5所示的電位器根據(jù)手柄轉(zhuǎn)角的變化線性輸出電壓值。模擬信號根據(jù)具體閉合及機(jī)車電氣牽引系統(tǒng)要求，其相應(yīng)的電壓輸出范圍也不同。

圖4 速動開關(guān)（觸點(diǎn)）外形及電氣原理圖

圖5 電位器

機(jī)車常用控制電壓為DC 110V，而電位器輸入電壓為DC 15V與DC 24V。本文以深圳地鐵5號線、重慶軌道交通6號線和上海軌道交通6、8號線為例，對比分析S355型、S353型及S354A型電位器輸出的曲線圖及電壓值。

深圳地鐵5號線、重慶軌道交通6號線及上海軌道交通6、8號線司機(jī)控制器電位器電壓輸入均為DC 15V，增加分壓電阻后，電位器輸出曲線分別如圖6、7、8所示。電壓輸出值對照表如表1所示。

圖6 深圳地鐵5號線電位器輸出曲線

圖7 重慶軌道交通6號線電位器輸出曲線

圖8 上海軌道交通6、8號線電位器輸出曲線

表1 電壓輸出值對照表

3 結(jié)語

城市軌道交通車輛司機(jī)控制器方案選型時(shí)需綜合多項(xiàng)因素，不僅要考慮外觀，外形尺寸大小，操作舒適性，還要根據(jù)機(jī)車電氣牽引系統(tǒng)的特殊功能要求進(jìn)行特殊化的訂制，只有全方面了解目前廣泛配備的司機(jī)控制器的種類、功能特點(diǎn)，才能在涉及新項(xiàng)目的選型方案中達(dá)到并完全滿足城市軌道交通多元化的需求。

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