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[摘 要]本文主要针对唐山轨道客车有限责任公司全新设计的CRH3G动车组司机控制器进行应用研究，阐述了司机控制器的主要结构原理及设计方案，同时与其他动车组进行功能性对比分析，阐述了司机控制器将牵引制动功能集成的全新设计理念。
[关键词]动车组 司机控制器 对比分析 设计理念
中图分类号：U266 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-157-01
1 前言
动车组司机控制器是司机用于控制列车运行模式的主令控制器，动车组的牵引、制动、调速、换向、等功能都是通过司机控制器实现的。随着对动车组运用舒适性、可靠性、安全性要求的逐步提高，司机控制器已逐渐实现结构紧凑、体积小、重量轻、高可靠、长寿命、少维修或免维修等优点。
2 司机控制器的原理
CRH3G动车组的司机控制器区别于其他动车组，将牵引和制动功能集成于一个手柄，实现了牵引和制动工作模式的便捷操作。
2.1 司机控制器的原理
司机控制器的主要工作原理是通过操作控制器手柄旋转一定的角度使其带动一组凸轮控制多个速动开关导通或断开形成闭合逻辑关系的输出，同时数字编码器随着控制器的旋转角度输出相应的格雷码数字量信号，因此控制器手柄处于每一个级位都会有一个相应的格雷码输出，并传送给动车组的控制单元以实现对列车调速、运行方向、工作模式的网络控制。
2.2 司机控制器的结构
司机控制器设置有三个主要组件，牵引制动手柄、速度设定选择手柄、方向开关，与动车组的网络信号传输通过编码器和高保护等级的连接器连接。图1为司机控制器的实物图。
牵引制动手柄从前到后依次设有Pmax位（牵引最大位）、Po位（牵引最小位）、EN位、0位（手柄垂直）、B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、紧急制动位等12个位置及牵引区域。手柄在上述除Pmax位外其余11个位置均有定位，在牵引区域为无极调节。手柄上设有警惕按钮（牵引制动手柄按下）。手柄向前从EN位推向Po时，必须按下牵引制动手柄的按钮，向后拉不需按按钮，手柄在任意位置警惕按钮均可按下。 牵引制动控手柄座组件的外形示意图见图2。从图中可见：手柄（1）的运动将通过齿轮（2）传动至凸轮组件（3）部分。凸轮组件（3）的运动触动9个速动开关的动作。 在凸轮组件轴端有一个定位轮（4），在其上有定位滚轮（5），通过调整滚轮后的弹簧可以调整手柄的操作力。 凸轮轴通过联轴结（6）与9位格雷编码器（7）连接，在相反侧有另一齿轮（8）驱动另一个9位格雷编码器（9），以达到冗余。
速度设定选择手柄必须将手柄头部逆时针旋转后才能向前推，向后拉则不需要，松开手柄，手柄头部可以顺时针自复到初始位置。在任意位置松开手柄，手柄均能稳定的停在当前的位置。
速度设定选择组件的外形示意图见图3。速度设定选择手柄（1）的运动将通过两个齿轮（2）、（4）分别传递给两个9位格雷编码器（3）、（5）。为了避免出现在 Vmax 方向上的不必要的手柄移动，手柄下端设计有一个棘齿机构。该机构将阻止手柄Vmax方向移动。为了解除该锁定，必须逆时针旋转速度设定选择手柄，手柄向Vo方向转动则不需要。
司机控制器每个手柄的角度改变都是通过齿轮传递给两个相同的格雷编码器，输出冗余的编码数字电量值。编码器主要功能是将手柄的转动角度转换成数字信号输出给Compact IO，再通过MVB传送给动车组的中央控制单元，中央控制单元通过列车总线和车辆总线传送给各个TCU，TCU通过变压变频方式控制牵引电机的输出，保证列车的正常运行。
3 司机控制器的技术设计
在动车组运营过程中，司机控制器操作的微小失误也会给动车组造成巨大的安全隐患，因此动车组设计过程中对司机控制器的安全要求更高。司机控制器的设计严格遵照相关标准进行设计，并在设计过程中增加新的设计理念以保证司机控制器的使用性能。
3.1 司机控制器的连锁关系设计
司机控制器手柄设计需考虑误操作现象及动车组运行过程中震荡和移动导致的手柄移动现象，不仅要对手柄的定为有很高的要求还需要设定手柄的连锁关系以保证手柄的安全性能。牵引制动控制手柄由制动位向牵引区域的转动由机械装置锁定，需按下调速手柄头解锁，从而保证列车司机能够适时的施加牵引力，消除动车组运行时由于误操作而带来的安全隐患。速度设定手柄设有防误动装置，当需要操作手柄时需逆时针旋转手柄帽进行解锁，到达指定速度位时释放手柄头，手柄帽恢复原位自动锁定。
3.2 警惕功能
在动车组行驶期间，为了监督司机是否处于司机控制台以及司机的注意力集中程度，司机控制器设有警惕装置，又称死人装置，司机需定期按压该装置，证明其在司机台范围之内，动车组中央控制单元会对司机对死人装置的操作进行实时监控，超过一定时间没有对警惕装置进行操作列车将启动报警活自动进行紧急制动对列车施加保护，若持续操作警惕装置一定时间中央控制单元仍然会采取保护措施。警惕功能可通过按压调速手柄帽实现。
4 总结
本文主要对司机控制器的原理功能进行阐述研究，根据动车組多年的运营经验已逐步完善司机控制器的智能化功能，不仅在机械性能上有所改进，其电气性能也得到了很大的提高。然而随着铁路运输业的发展以及动车组运行速度的提高，司机控制器的设计和控制技术还有更高的发展空间，同时这对动车组的发展和运营也具有深远的意义
参考文献：
[1] IEC6007-1 铁路应用机车车辆电气设备第1部分：一般使用条件和通用规则[S]
[2] IEC6007-2 铁路应用机车车辆电气设备第2部分：电工器件通用规则[S]
[3] TB/T 1391—2007 机车司机控制器[S]
[4] 轨道交通列车司机控制器概述
[关键词]动车组 司机控制器 对比分析 设计理念
中图分类号：U266 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-157-01
1 前言
动车组司机控制器是司机用于控制列车运行模式的主令控制器，动车组的牵引、制动、调速、换向、等功能都是通过司机控制器实现的。随着对动车组运用舒适性、可靠性、安全性要求的逐步提高，司机控制器已逐渐实现结构紧凑、体积小、重量轻、高可靠、长寿命、少维修或免维修等优点。
2 司机控制器的原理
CRH3G动车组的司机控制器区别于其他动车组，将牵引和制动功能集成于一个手柄，实现了牵引和制动工作模式的便捷操作。
2.1 司机控制器的原理
司机控制器的主要工作原理是通过操作控制器手柄旋转一定的角度使其带动一组凸轮控制多个速动开关导通或断开形成闭合逻辑关系的输出，同时数字编码器随着控制器的旋转角度输出相应的格雷码数字量信号，因此控制器手柄处于每一个级位都会有一个相应的格雷码输出，并传送给动车组的控制单元以实现对列车调速、运行方向、工作模式的网络控制。
2.2 司机控制器的结构
司机控制器设置有三个主要组件，牵引制动手柄、速度设定选择手柄、方向开关，与动车组的网络信号传输通过编码器和高保护等级的连接器连接。图1为司机控制器的实物图。
牵引制动手柄从前到后依次设有Pmax位（牵引最大位）、Po位（牵引最小位）、EN位、0位（手柄垂直）、B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、紧急制动位等12个位置及牵引区域。手柄在上述除Pmax位外其余11个位置均有定位，在牵引区域为无极调节。手柄上设有警惕按钮（牵引制动手柄按下）。手柄向前从EN位推向Po时，必须按下牵引制动手柄的按钮，向后拉不需按按钮，手柄在任意位置警惕按钮均可按下。 牵引制动控手柄座组件的外形示意图见图2。从图中可见：手柄（1）的运动将通过齿轮（2）传动至凸轮组件（3）部分。凸轮组件（3）的运动触动9个速动开关的动作。 在凸轮组件轴端有一个定位轮（4），在其上有定位滚轮（5），通过调整滚轮后的弹簧可以调整手柄的操作力。 凸轮轴通过联轴结（6）与9位格雷编码器（7）连接，在相反侧有另一齿轮（8）驱动另一个9位格雷编码器（9），以达到冗余。
速度设定选择手柄必须将手柄头部逆时针旋转后才能向前推，向后拉则不需要，松开手柄，手柄头部可以顺时针自复到初始位置。在任意位置松开手柄，手柄均能稳定的停在当前的位置。
速度设定选择组件的外形示意图见图3。速度设定选择手柄（1）的运动将通过两个齿轮（2）、（4）分别传递给两个9位格雷编码器（3）、（5）。为了避免出现在 Vmax 方向上的不必要的手柄移动，手柄下端设计有一个棘齿机构。该机构将阻止手柄Vmax方向移动。为了解除该锁定，必须逆时针旋转速度设定选择手柄，手柄向Vo方向转动则不需要。
司机控制器每个手柄的角度改变都是通过齿轮传递给两个相同的格雷编码器，输出冗余的编码数字电量值。编码器主要功能是将手柄的转动角度转换成数字信号输出给Compact IO，再通过MVB传送给动车组的中央控制单元，中央控制单元通过列车总线和车辆总线传送给各个TCU，TCU通过变压变频方式控制牵引电机的输出，保证列车的正常运行。
3 司机控制器的技术设计
在动车组运营过程中，司机控制器操作的微小失误也会给动车组造成巨大的安全隐患，因此动车组设计过程中对司机控制器的安全要求更高。司机控制器的设计严格遵照相关标准进行设计，并在设计过程中增加新的设计理念以保证司机控制器的使用性能。
3.1 司机控制器的连锁关系设计
司机控制器手柄设计需考虑误操作现象及动车组运行过程中震荡和移动导致的手柄移动现象，不仅要对手柄的定为有很高的要求还需要设定手柄的连锁关系以保证手柄的安全性能。牵引制动控制手柄由制动位向牵引区域的转动由机械装置锁定，需按下调速手柄头解锁，从而保证列车司机能够适时的施加牵引力，消除动车组运行时由于误操作而带来的安全隐患。速度设定手柄设有防误动装置，当需要操作手柄时需逆时针旋转手柄帽进行解锁，到达指定速度位时释放手柄头，手柄帽恢复原位自动锁定。
3.2 警惕功能
在动车组行驶期间，为了监督司机是否处于司机控制台以及司机的注意力集中程度，司机控制器设有警惕装置，又称死人装置，司机需定期按压该装置，证明其在司机台范围之内，动车组中央控制单元会对司机对死人装置的操作进行实时监控，超过一定时间没有对警惕装置进行操作列车将启动报警活自动进行紧急制动对列车施加保护，若持续操作警惕装置一定时间中央控制单元仍然会采取保护措施。警惕功能可通过按压调速手柄帽实现。
4 总结
本文主要对司机控制器的原理功能进行阐述研究，根据动车組多年的运营经验已逐步完善司机控制器的智能化功能，不仅在机械性能上有所改进，其电气性能也得到了很大的提高。然而随着铁路运输业的发展以及动车组运行速度的提高，司机控制器的设计和控制技术还有更高的发展空间，同时这对动车组的发展和运营也具有深远的意义
参考文献：
[1] IEC6007-1 铁路应用机车车辆电气设备第1部分：一般使用条件和通用规则[S]
[2] IEC6007-2 铁路应用机车车辆电气设备第2部分：电工器件通用规则[S]
[3] TB/T 1391—2007 机车司机控制器[S]
[4] 轨道交通列车司机控制器概述