專利名稱：主控器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種主控器以及一種鐵路車輛使用的主控器，特別涉及一種主控器中使用多個轉角傳感器來獲得刻度信號的方法。
目前，一種類似主控器的結構已由采用凸輪式開關的機械系統(tǒng)轉變?yōu)椴捎镁幋a器或靜電電容傳感器的電氣系統(tǒng)，該主控器輸出一個與手柄聯(lián)鎖的刻度信號。例如，日本專利申請已公開申請?zhí)朜O.平7-107625揭示了一種技術，而另一個已公開申請NO.平10-80010揭示了另一種技術。
在上述傳統(tǒng)的主控器技術中，轉角傳感器由兩個系統(tǒng)構成，這樣火車運行的可靠性得到提高，然而有關火車運行過程中的冗余性能并未考慮進去。
也即是說，在上述已
公開日本專利申請NO.平7-107625所示的傳統(tǒng)技術的情況下，僅針對兩個旋轉編碼器之一發(fā)生故障且信號傳輸接近尾聲的場合，卻并不涉及兩個信號值都漏掉等情況。
而且，在上述已
公開日本專利申請NO.平10-80010所示的傳統(tǒng)技術的情況下，當某個轉角傳感器的檢測刻度不一致時，可以認為是出現(xiàn)了故障，此時就不必擔心錯誤的刻度指令。
然而，當機車的控制裝置或電機止動后，兩個轉角之一立即發(fā)生故障時，如果不考慮其中另一個正常轉角，這時就會出現(xiàn)整列火車運行停止的問題。
本發(fā)明的目的是為火車運行提供一種具有冗余性能的主控器，該主控器具有兩個轉角傳感器，其中一個轉角傳感器發(fā)生了故障，甚至兩個轉角傳感器輸出值出現(xiàn)不一致，火車仍繼續(xù)運行。
通過一個主控器可以實現(xiàn)上述目的。該主控器中，通過與手柄聯(lián)鎖，從兩個轉角傳感器輸出對應“啟動”、“空檔”和“制動”各刻度的信號。主控器分配有一個檢測“空檔”的位置傳感器。當手柄在“空檔”位置時，無論轉角傳感器是否對“空檔”位置進行核對，都會斷開未檢測到“空檔”位置的轉角傳感器的輸出。
上述目的可以由主控器這樣來實現(xiàn)，它通過與手柄聯(lián)鎖，由兩個轉角傳感器輸出對應于每個“啟動”、“空檔”、“制動”刻度的信號。在主控器內比較兩個轉角傳感器的輸出信號，如果兩個轉角傳感器的輸出信號不一致，選擇并輸出更趨在制動側的一個信號。
下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明。


圖1是從本發(fā)明一個實施例中的駕駛員角度給出的主控器的結構示圖。
圖2是圖1沿A-A的截面圖。
圖3是表示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的主控器的控制框圖。
圖4是表示圖3中刻度鑒別部分8a和8b以及位置傳感器7a和7b的運行情況示意圖。
圖5是圖3中刻度輸出部分9的邏輯示圖。
圖6是本發(fā)明出現(xiàn)故障時的運行說明示圖。
下面將描述本發(fā)明一實施例中的主控器。
圖1是取自駕駛員側的主控器的正交截面圖。對于底座1，轉軸3穿過軸承部分21和22可以自由地轉動，駕駛員操作手柄4控制轉軸3轉動。根據(jù)本發(fā)明的實施例，手柄4可取的位置有九種，分別為“制動4刻度”(以下簡稱“B4”)、“制動3刻度”(以下簡稱“B3”)、“制動2刻度”(以下簡稱“B2”)、“制動1刻度”(以下簡稱“B1”)、“空檔刻度”(以下簡稱“N”)、“啟動1刻度”(以下簡稱“P1”)、“啟動2刻度”(以下簡稱“P2”)、“啟動3刻度”(以下簡稱“P3”)、“啟動4刻度”(以下簡稱“P4”)。而且，許多刻度并非必定與根據(jù)本發(fā)明的該實施例中的一致。例如，也可以是十三種，如“B7”、“B6”、“B5”、“B4”、“B3”、“B2”、“B1”、“N”、“P1”、“P2”、“P3”、“P4”、“P5”。
轉軸3上裝有兩個轉角傳感器5a和5b，并對應于其檢測角，分別規(guī)定了上述每個刻度“B4”、“B3”、“B2”、“B1”、“N”、“P1”、“P2”、“P3”、“P4”。轉角傳感器5a和5b常使用熟悉的例如分解器。
分解器的原理類似同步化原理，它采用了如圖1所示的初級繞組P1和P2、次級繞組S1和S2的感應組合。在圖1中，每個T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7和T8表示電源聯(lián)接用接頭。該結構有轉子和定子并有互為正交的兩相繞組。
當初級側加交流電，如果轉子相對次級側的轉角為θ，就可以得到與正弦(sin)和余弦(cos)成比例的電壓。用具有正弦(sin)和余弦(cos)性質的電壓，可以檢測轉角。而且，在本發(fā)明的實施例中，對于轉角傳感器5a和5b，使用了分解器，但是除了這些分解器以外，還可以采用旋轉編碼器及類似結構。
另一方面，對手柄4定位于“N”的轉軸3嵌入插銷6a和6b，通過根據(jù)位置傳感器7a和7b分別檢測插銷6a和6b的位置，可以檢測出“N”位置。
圖2是圖1沿A-A的截面圖。如圖所示，手柄4可以在“B4”、“B3”、“B2”、“B1”、“N”、“P1”、“P2”、“P3”、“P4”的范圍內操作。轉軸3、轉角傳感器5a和5b以及插銷6a和6b都可以伴隨轉動。手柄4置為標準“N”位置，即使θ1=θ2=0度，每個刻度間隔10度。
圖3是表示主控器的控制框圖。如圖所示，刻度檢測是根據(jù)兩個系統(tǒng)來進行的。在第一個系統(tǒng)中，轉角傳感器5a發(fā)出的角度輸出信號θ1輸入刻度鑒別部分8a，檢測出對應θ1的刻度并輸出檢測的該刻度信號。在第二個系統(tǒng)中，轉角傳感器5b發(fā)出的角度輸出信號θ2輸入刻度鑒別部分8b，檢測出對應θ2的刻度并輸出檢測的該刻度信號。
刻度鑒別部分8a將在后面部分用圖4進一步說明。至于位置傳感器7a的輸出，檢測出插銷6a的位置，并且相對于“N”位置僅在±3度范圍內，輸出“ON”信號。
第一系統(tǒng)和第二系統(tǒng)中的檢測刻度信號輸入刻度輸出部分9，按照圖5所示的邏輯圖，可以確定輸出刻度。即是說，當?shù)谝幌到y(tǒng)的檢測刻度和第二系統(tǒng)的檢測刻度相同時，輸出這樣一個刻度，但當?shù)谝幌到y(tǒng)的檢測刻度與第二系統(tǒng)的檢測刻度不同時，輸出更趨制動方向的刻度。
例如，當?shù)谝幌到y(tǒng)檢測到“B1”，第二系統(tǒng)檢測到“P1”，就輸出“B1”。根據(jù)更趨制動方向的輸出，可以選擇安全一側。火車機車中的控制器和電動機就會根據(jù)刻度輸出運行。
故障判定部分10a是一個對轉角傳感器5a故障進行判斷的部分。其中，如果沒有將手柄4置為“N”位置，位置傳感器7a的輸出就呈現(xiàn)“ON”狀態(tài)。當轉角傳感器5a沒有輸出對應于“N”的檢測刻度信號，“第一系統(tǒng)斷開”信號輸出到刻度輸出部分9。此時，由刻度輸出部分9根據(jù)唯一來自第二系統(tǒng)的檢測刻度信號輸出一個輸出刻度信號。
而且，根據(jù)本發(fā)明的實施例，位置傳感器7a和7b分別設置在第一系統(tǒng)和第二系統(tǒng)中。然而，例如僅能對第一系統(tǒng)設置位置傳感器，即只是設置了位置傳感器7a，該輸出結果可同時輸入到第一系統(tǒng)和第二系統(tǒng)的故障判定部分10a和10b。
圖4給出了圖3所示的刻度鑒別部分8a中根據(jù)轉角傳感器5a的角度輸出信號θ1的刻度鑒別。為了進行受檢測刻度信號影響的刻度鑒別，設置了2度的滯后。
也就是說，在從“N”進到“P1”時中，此時從實際刻度位置“N”到“P1”方向轉過6度，刻度鑒別部分8a即檢測刻度的輸出從“N”變?yōu)椤癙1”。
與此類似，當從“P1”回到“N”時，在從實際刻度“N”位置回到4度的地方，刻度鑒別部分刻度的輸出從“P1”變?yōu)椤癗”。提供滯后的原因是可以防止刻度邊界周圍出現(xiàn)咔嗒聲現(xiàn)象。
而且，該圖還給出了位置傳感器7a的輸出信號，如上所述，說明與此同時僅在相對于手柄4的“N”位置的±3度的范圍內輸出“ON”信號。
接著，參考圖6，對處于故障時的運行進行說明。假設第二系統(tǒng)在t1時間即在轉角傳感器5b中出現(xiàn)故障，第二系統(tǒng)檢測刻度相對于實際刻度“P4”變?yōu)椤癙2”。在此狀態(tài)中，不能夠根據(jù)主控器來鑒別是第一系統(tǒng)還是第二系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，但是按照圖5的邏輯關系，輸出刻度變?yōu)椤癙2”。
駕駛員在t2、t3、t4時間將手柄4恢復為“N”位置的過程類似于時間為t1的情況。雖然不能鑒別哪一個系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，但如果對兩個系統(tǒng)進行比較，輸出更趨制動一側的刻度。
手柄4恢復到實際刻度“N”的狀態(tài)在時間t6，位置傳感器5a和5b處在“ON”狀態(tài)。但是，對第二系統(tǒng)，由于檢測刻度變?yōu)椤癇2”，故障判定部分10b輸出“第二系統(tǒng)斷開”的信號給刻度輸出部分9。刻度輸出部分9接受該信號后斷開第二系統(tǒng)，僅有第一系統(tǒng)檢測刻度作為輸出刻度。因此，在此以后，即使駕駛員將手柄4移到“P1”、“P2”、“P3”、“P4”，只有第一系統(tǒng)檢測刻度繼續(xù)輸出。這些在t7、t8、t9、t10時間的方式如圖6所示。圖6中例如(B2)表示錯誤位置誤差信號。
接著，將進一步解釋為什么故障檢測在“N”位置執(zhí)行(為什么在“P4”、“B4”等處不作故障檢測)。當停在某個車站的火車準備駛入下一車站，駕駛員操作主控器，火車的運行情況如下面的第一例。而且，“B”代表“B1”、“B2”、“B3”、“B4”之一，“P”表示“P1”、“P2”、“P3”、“P4”中的一個。第一例某個車站停止時間“B”(停止)某個車站始發(fā)時間“B”→“N”→“P” (啟動，加速)兩個站之間“P”→“N” (滑行)兩個站之間“N”→“P”→“N” (再次啟動)兩個站之間“N”→“B”→“N” (限速)到達下一站時間“N”→“B” (減速、停止)下一站停止時間“B”(停止)從以上可知，當停在某個站的火車準備駛入下一個站時，手柄4扳到“N”中心位置。這樣，每一次都可以進行主控器是否出現(xiàn)故障的自診斷。
然而，假設對“P4”給出上述“故障”檢測功能，如果從一個車站到另一個車站間出現(xiàn)了一個下坡，此時就無法總能檢測到“故障”。也就是說，這時會出現(xiàn)一種運行不按啟動刻度的可能性，如下面第二例。而且，假設這類似于執(zhí)行了啟動刻度但只運行到“P3”。
第二例某個車站停止時間“B” (停止)某個車站始發(fā)時間“B”→“N”(下坡啟動，加速)兩個站之間“N” (下坡加速)兩個站之間“N”→“B”→“N” (限速狀態(tài))到達下一站時間“N”→“B”(減速、停止狀態(tài))下一站停止時間“B” (停止狀態(tài))此時，當對“B4”給出“故障”檢測功能時，如果火車只按照“B1”、“B2”、“B3”的制動情況停止，就無法作“故障”檢測。
綜合上述因素，最好采用“N”來檢測“故障”，即使故障出現(xiàn)在某個系統(tǒng)中，毋須停止火車運行，因為火車可以運行到進行檢修的地方，這樣就可以提高火車運行的冗余性能。
根據(jù)本發(fā)明，當主控器的兩個轉角傳感器的一側出現(xiàn)了故障，這種故障可以根據(jù)“N”位置傳感器檢測出來，該轉角傳感器斷開，用剩下的轉角傳感器可以繼續(xù)實現(xiàn)類似主控器的功能。結果，就能夠實現(xiàn)提高火車運行中的冗余性能的效果。
權利要求
1．一種主控器，它通過聯(lián)鎖手柄，使兩個轉角傳感器輸出與“啟動”、“空檔”、“制動”的每個刻度對應的信號，在該主控器中一個分開設置的檢測所述“空檔”的位置傳感器；當所述手柄位于“空檔”位置時，所述轉角傳感器檢測或未檢測所述“空檔”位置，以及斷開未檢測所述“空檔”位置的所述轉角傳感器的輸出。
2．一種主控器，它通過聯(lián)鎖手柄，使兩個轉角傳感器輸出與“啟動”、“空檔”、“制動”的每個刻度對應的信號，在該主控器中對兩個所述轉角傳感器的輸出信號進行比較，以及如果所述兩個轉角傳感器的輸出信號不同，選取并輸出更趨制動一側的信號。
全文摘要
包括兩個轉角傳感器,其通過與主控器手柄進行聯(lián)鎖,輸出對應于“啟動”“空檔”、“制動”各刻度的信號,還分開設置有檢測“空檔”的位置傳感器。當手柄置于“空檔”位置時,主控器核對轉角傳感器是否檢測出“空檔”位置,將未檢測出“空檔”的轉角傳感器的輸出斷開?？商峁┮环N具有冗余性能的主控器,其中將兩個轉角傳感器之一作主控器,形成的故障和不一致給兩個轉角傳感器的輸出值,這樣火車又能繼續(xù)運行。
文檔編號B61C17/12GK1303787SQ00126970
公開日2001年7月18日 申請日期2000年8月30日 優(yōu)先權日2000年1月7日
發(fā)明者高橋徹, 草野直樹 申請人:株式會社日立制作所