Анализ технических требований на контроллер машиниста

Обзор существующих аналогов.

Контроллер машиниста КМ-84

Контроллер машиниста предназначен для управления режимами работы электровоза. При его помощи осуществляются переключения в цепях управления.

Технические данные контроллера следующие:

Число кулачковых контакторов:

Главного переключателя                                                  10

Реверсивного                                                                     7

Тормозного                                                                       5

Масса, кг                                                                        26

 Номинальное напряжение постоянного тока, В                50

Номинальный ток, А                                                                 16
Номинальный отключаемый ток при напряжении 50 В постоянного тока и индуктивной нагрузке с постоянной времени цепи 0,05 с, А       9

Раствор контактов не менее, мм                                        4,5

Провал контактов,                                                     1,5 — 2

Контактное нажатие, Н(кгс)                                       3 (0,3)

Рисунок 1. Кулачковый контроллер машиниста КМ-84

Контроллер машиниста КМ-84 представляет собой многопозиционный аппарат и состоит из следующих основных узлов: кулачковых валов, кулачковых контакторов, механической блокировки, датчика торможения, блока задатчика тормозной силы. Все эти узлы установлены между двумя рамами 5 и 7, соединенными рейками 6 и 8.

Группа кулачковых контакторов 4 и соответствующий ей кулачковый вал составляют переключатель: главный 2, реверсивный 3 и тормозной 1. Кулачковые валы набираются из изоляционных прессованных шайб.

Для исключения ошибочных действий машиниста все переключатели сблокированы между собой при помощи механической блокировки, которая состоит из дисков, установленных на каждом валу, рычагов и пружин.

Механическая блокировка обеспечивает следующий порядок взаимодействия между валами:

– возможность перемещения главной рукоятки в любое положение при установке реверсивной рукоятки в положения ПП (Вперед или Назад и ОП1, ОП2, ОПЗ и тормозной рукоятки в положение 0;

– возможность перемещения тормозной рукоятки в любое положение при установке реверсивной рукоятки в положение ПП (Вперед или Назад и главной рукоятки в положение 0;

– возможность перемещения реверсивной рукоятки в положения ОП1, ОП2, ОПЗ при установке тормозной рукоятки только в положение 0, а в положение 0 при нахождении главной и тормозной рукояток в положении 0;

– невозможность перемещения главной и тормозной рукояток из положения 0 при нахождении реверсивной рукоятки в положении 0.

Привод кулачковых валов всех переключателей ручной. Рукоятка реверсивного переключателя съемная.

Главный переключатель служит для управления электровозом в тяговом режиме. Вал главного переключателя расположен соосно с валом реверсивного переключателя и имеет следующие позиции: 0 — нулевая; АВ — автоматическое выключение; РВ — ручное выключение; ФВ — фиксация выключения; ФП — фиксация пуска; РП — ручной пуск; АП— автоматический пуск; БВ — быстрое выключение.

Позиции 0, АВ, РВ, ФВ, ФП, РП — фиксированные, позиции АП и БВ — с самовозвратом.

Реверсивный переключатель служит для подачи команд на изменение направления движения электровоза (Вперед или Назад). Позиции реверсивного переключателя следующие: 0 — нулевая; (Вперед) — полное возбуждение; ОП1, ОП2, ОПЗ — соответственно первая, вторая, третья ступени ослабления возбуждения; ПП (Назад) — полное возбуждение. Все позиции реверсивного переключателя фиксированные.

Тормозной переключатель служит для управления электровозом в режиме реостатного торможения и для плавного регулирования тока возбуждения двигателей, которые работают при этом в режиме генераторов.

Позиции зоны Торможение — нефиксированные. На валу тормозного переключателя установлена профильная шайба, при помощи которой производится поворот ротора сельсин-датчика торможения.

На верхней раме контроллера машиниста установлен блок задатчика тормозной силы БЗТС. Положение рукоятки БЗТС определяет тормозную силу электровоза в тоннах.

Кулачковый контактор КЭ-153 является коммутирующим элементом контроллера. Латунные выводы 1 подвижного и неподвижного контактов установлены на изоляторе 2. В верхний вывод ввернут болт 4 с контактной накладкой из серебра. Пружина 3, опирающаяся на заплечик вывода и головку болта, предохраняет контактный болт от самоотвинчивания. С помощью болта регулируется раствор контактов (размер А).

Рычаг б из изоляционного материала вращается на оси 8 между щеками изолятора 2. От смещения в осевом направлении ось фиксируется пружинящим кольцом. На рычаге установлены ролик 10 и узел подвижного контакта. В качестве ролика применен шариковый подшипник.

Подвижной контакт состоит из пружинящей пластины 7, серебряного контакта 5 и пластинчатого гибкого шунта 9. Контакт приклепан к шунту и пластине.

Формы рычага, пружинящей пластины и расположение оси вращения выбраны так, что при замыкании контактов обеспечивается их провал и проскальзывание друг относительно друга. Провал контактов определяется зазором Б. Нажатие контактов обеспечивается включающей пружиной 11, воздействующей на хвостовик рычага. Для закрепления на аппарате изолятор в нижней части армирован металлической гайкой.

В исходном положении контакты контактора замкнуты, при воздействии кулачковой шайбы на ролик преодолевается усилие включающей пружины и происходит размыкание контактов. Раствор контактов регулируется установкой прокладок между рейкой и кулачковым контактором.

Выводы

   Рассмотренный выше аналог является морально устарелым тяжелым блоком. Не обеспечивают требуемые сегодня режимы скорости для движения электропоезда метрополитена. Сложны в эксплуатации. 

 Представленный аналог по своим габаритным и весовым характеристикам не соответствуют требованиям времени.

На основе анализа технических данных и характеристик указанного аналога, используя современную элементную базу необходимо разработать высоконадежный блок контроллера машиниста удовлетворяющий следующим техническим требованиям.

Анализ технических требований на контроллер машиниста

3.1 Назначение

 Контроллер машиниста должен обеспечивать выдачу разовых команд в соответствии с режимом движения поезда и отображать команду на панели светодиодной индикации.

3.2 Технические требования

3.2.1Устойчивость к механическим воздействиям

3.2.2 КМ должен быть виброустойчив, т.е. удовлетворять требованиям настоящих ТУ в условиях воздействия на него вибрации в вертикальном направлении в диапазоне от 1 до 100 Гц при ускорении 1g.

3.2.3 КМ должен быть вибропрочным, т.е. удовлетворять требованиям настоящих ТУ после воздействия на него вибрации в вертикальном направлении в диапазоне от 1 до 100 Гц при ускорении 1g.

3.2.4 КМ должен быть удароустойчив, т.е. удовлетворять требованиям настоящих ТУ при воздействии на него в направлении движения механических ударов с ускорением 3g и длительностью ударных импульсов от 40 до 60 мс.

3.2.5 Устойчивость к климатическим воздействиям

КМ должен удовлетворять требованиям настоящих ТУ при изменении температуры окружающей среды от минус 45°С до +40°С.

3.2.6 Электрические параметры

        Электрические параметры должны соответствовать параметрам, указанным в таблице 1.

Таблица 1

Примечание – Наличие команды соответствует уровню логического «0».  

4.Принципиальная схема.

   Исходя из технических требований была разработана схема устройства согласующего.