一种轨道车辆用车载手动转换开关箱的制作方法

1.本发明涉及轨道车辆电器领域，尤其是涉及一种轨道车辆用车载手动转换开关箱。


背景技术：

2.传统电力配电系统中，转换开关多采用电机驱动方式工作，电机驱动具有响应快，切换迅速，可远程操作等优点。但值得注意的是，由于转换开关中引入电机、控制器等电器电子部件，电力驱动转换开关存在可靠性低，维护成本高等缺点，特别是对于轨道车辆用的车载式转换开关，由于在车上安装，转换开关需要在振动、冲击和强电磁干扰环境下工作，其工作可靠性需要被重点考虑。基于此，手动转换开关因其结构简单、维护方便和可靠性高的优点逐渐被关注和接受。此外，轨道车辆特别是地铁车辆用电器设备往往安装在车体外部，设备本体经受雨雪和风沙侵蚀，其工作环境比较严酷，因此设计一种同时具备高工作可靠性和高环境防护性能的手动转换开关设备即是车载电器发展的方向，同时也充满困难和挑战。


技术实现要素：

3.为解决上述背景技术中提出的问题，本发明采取的技术方案为：
4.一种轨道车辆用车载手动转换开关箱，包括操作模块、箱体及安装在箱体内的执行模块及转换开关模块；
5.所述操作模块包括操作板组件、操作轴和解锁轴；
6.所述操作板组件包括操作面板、操作手柄与解锁手柄；
7.所述执行模块包括锁止机构与执行机构；
8.所述操作轴的两端分别通过两个万向节与操作手柄及执行机构连接，使得用户能够通过操作手柄来操作执行机构；
9.所述解锁轴的两端分别通过两个万向节与解锁手柄及锁止机构连接，使得用户能够通过解锁手柄来操作锁止机构；
10.所述执行机构用于控制所述转换开关模块的转换；
11.所述锁止机构能够实现所述执行机构的锁止与解锁，从而限制所述执行机构的工作范围。
12.在一些实施例中，所述执行机构包括运动轴，所述运动轴上套设有第一挡圈和第二挡圈；
13.所述运动轴与操作轴之间通过万向节连接，使得所述运动轴能够随操作轴的转动而转动，并带动第一挡圈和第二挡圈同步转动；
14.所述第一挡圈和第二挡圈上均设置有挡板，且第一挡圈和第二挡圈上的挡板之间存在预设的角度差；
15.所述锁止机构包括丝杆及锁止件；
16.所述丝杆与解锁轴之间通过万向节连接，使得所述丝杆能够随解锁轴的转动而转动；
17.所述丝杆用于将其自身的转动转化为所述锁止件沿丝杆方向的直线运动，且所述锁止件能够在第一位置与第二位置之间运动；
18.所述锁止件上设置有挡板，所述锁止件位于第一位置时，所述锁止件上的挡板位于所述第一挡圈上的挡板的转动路径上；
19.所述锁止件位于第二位置时，所述锁止件上的挡板位于所述第二挡圈上的挡板的转动路径上。
20.在一些实施例中，该轨道车辆用车载手动转换开关箱包括两套结构相同的操作模块，两套操作模块对称设置在所述箱体的左右两侧；
21.两套操作模块的操作轴分别通过万向节与所述运动轴的左右两端连接；
22.两套操作模块的解锁轴分别通过万向节与所述丝杆的左右两端连接。
23.在一些实施例中，左右两套操作模块的操作板组件和箱体上均开设有若干个安装孔，左右两套操作模块的操作板组件和箱体分别采用螺栓连接方式固定安装在车体左侧、右侧和中间部位。
24.在一些实施例中，所述执行模块还包括固定安装在所述箱体内的背板，所述背板上开设有圆弧槽；
25.所述锁止机构还包括滚轮；
26.所述锁止件为螺母结构，所述锁止件套设在所述丝杆上并与所述丝杆螺纹连接；
27.所述锁止件的侧面与所述滚轮的轮轴固定连接，所述滚轮安装在所述圆弧槽内并能在所述圆弧槽的范围内转动，从而限制所述锁止件在第一位置与第二位置之间运动。
28.在一些实施例中，所述执行机构还包括执行轴、齿轮机构和转动臂；
29.所述齿轮机构包括相互咬合的两个齿轮，且其中一个齿轮套设在所述运动轴上并随之同步转动，另一个齿轮套设在所述执行轴上并随之同步转动，从而使所述运动轴转动时能够通过齿轮机构带动所述执行轴转动；
30.所述转动臂固定安装在所述执行轴上，且所述转动臂用于直接控制所述转换开关模块的工作。
31.在一些实施例中，所述转换开关模块包括进线导电排、正常供电位导电排、转换刀闸、绝缘支撑部件、库供电部件和绝缘连杆；
32.所述进线导电排、正常供电位导电排及绝缘支撑部件通过螺栓结构固定在箱体内部的一处区域内，所述库供电部件通过螺栓结构固定在箱体内部的另一处区域内；
33.所述绝缘连杆的两端分别与所述转动臂末端及转换刀闸的中部连接；
34.所述转换刀闸的一端通过转轴可转动地安装在所述进线导电排上；
35.所述转换刀闸的另一端能够在转动臂及绝缘连杆的带动下，在正常供电位、中间位以及库供电位之间切换；
36.在正常供电位时，所述转换刀闸与正常供电位导电排连接；
37.在库供电位时，所述转换刀闸与库供电部件连接；
38.在中间位时，所述转换刀闸与正常供电位导电排及库供电部件均不连接。
39.在一些实施例中，还包括安装在箱体内的高压凸轮开关组件和高压端子排组件；
40.所述高压凸轮开关组件包括安装支座以及并联安装在安装支座上的两个高压凸轮开关；
41.所述安装支座及高压端子排组件均固定安装在箱体内部；
42.所述高压端子排组件用于连接两个高压凸轮开关与外部的放电回路；
43.所述执行模块还包括安装在所述运动轴上的两个高压凸轮；
44.两个高压凸轮与两个高压凸轮开关的位置相对应，使得所述运动轴转动至预设角度至所述转换刀闸处在中间位时，两个高压凸轮能够触发两个高压凸轮开关。
45.在一些实施例中，所述执行模块还包括辅助开关组件以及定角度止挡机构；
46.所述辅助开关组件包括安装在运动轴上的若干个辅助开关凸轮和安装在背板上的若干个辅助开关；
47.当所述运动轴转动时，带动若干个辅助开关凸轮同步转动并在特定角度触发相应的若干个辅助开关；
48.所述定角度止挡机构包括固定摩擦环及活动摩擦环；
49.所述活动摩擦环安装在所述执行轴的一端，且能够随所述执行轴同步转动；
50.所述固定摩擦环固定安装在背板上，并位于与活动摩擦环对应的位置；
51.所述固定摩擦环及活动摩擦环上设置有能够相互阻挡的结构，使得所述执行轴转动预设角度至所述转换刀闸处在库供电位时，所述固定摩擦环及活动摩擦环相互阻挡，从而限制执行轴的继续转动。
52.在一些实施例中，所述箱体包括不锈钢壳体，不锈钢壳体上开设有若干个维护窗口，每个维护窗口处均安装有密封盖板；
53.所述不锈钢壳体上还安装有若干个电缆夹和若干个连接器，所述电缆夹和连接器用于实现所述箱体内外的电连接。
54.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
55.本发明提供的轨道车辆用车载手动转换开关箱，其通过手操方式转动操作手柄和解锁手柄，通过万向节和操作轴、解锁轴将操作力矩传递至箱体内部的转换开关模块，实现转换开关的位置切换和机械锁止、解锁；设备内部设计了一套机械锁止机构，操作者需要按特定流程操作才能正常解锁和操作转换开关的工作档位，避免了操作者因误操作而引发的安全风险；此外，整个设备为手动操作设备，内部无电机和其它电子元件，作为车载式设备拥有较高的抗冲击振动性能，并且不受车上复杂的电磁干扰影响，从而具有很高的工作可靠性。
附图说明
56.图1为本发明提供的轨道车辆用车载手动转换开关箱的整体外观示意图；
57.图2为图1中的箱体的内部结构示意图；
58.图3为图2中的箱体的内部的部分结构示意图；
59.图4为图2中的执行模块的示意图。
具体实施方式
60.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合
附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。
61.参照图1-图4所示，本发明提供了一种轨道车辆用车载手动转换开关箱，包括操作模块、箱体5及安装在箱体5内的执行模块6及转换开关模块7。
62.具体地，操作模块包括操作板组件1、操作轴3和解锁轴4；操作板组件1包括操作面板13、操作手柄11与解锁手柄12；执行模块6包括锁止机构62与执行机构63；操作轴3的两端分别通过两个万向节2与操作手柄11及执行机构63连接，使得用户能够通过操作手柄11来操作执行机构63；解锁轴4的两端分别通过两个万向节2与解锁手柄12及锁止机构62连接，使得用户能够通过解锁手柄12来操作锁止机构62；执行机构63用于控制转换开关模块7的转换；锁止机构62能够实现执行机构63的锁止与解锁，从而限制执行机构63的工作范围。
63.优选地，参照图4所示，执行机构63包括运动轴632，运动轴632上套设有第一挡圈635和第二挡圈636。运动轴632与操作轴3之间通过万向节2连接，使得运动轴632能够随操作轴3的转动而转动，并带动第一挡圈635和第二挡圈636同步转动；第一挡圈635和第二挡圈636上均设置有挡板，且第一挡圈635和第二挡圈636上的挡板之间存在预设的角度差。
64.锁止机构62包括丝杆621及锁止件622；丝杆621与解锁轴4之间通过万向节2连接，使得丝杆621能够随解锁轴4的转动而转动；丝杆621用于将其自身的转动转化为锁止件622沿丝杆621方向的直线运动，且锁止件622能够在第一位置与第二位置之间运动。
65.并且，锁止件622上设置有挡板，锁止件622位于第一位置时，锁止件622上的挡板位于第一挡圈635上的挡板的转动路径上；锁止件622位于第二位置时，锁止件622上的挡板位于第二挡圈636上的挡板的转动路径上。
66.优选地，参照图1所示，该轨道车辆用车载手动转换开关箱包括两套结构相同的操作模块，两套操作模块对称设置在箱体5的左右两侧；两套操作模块的操作轴3分别通过万向节2与运动轴632的左右两端连接；两套操作模块的解锁轴4分别通过万向节2与丝杆621的左右两端连接。左右两套操作模块的操作板组件1和箱体5上均开设有若干个安装孔，左右两套操作模块的操作板组件1和箱体5分别采用螺栓连接方式固定安装在车体左侧、右侧和中间部位。通过这样的设置，使用户从两个方向均能够完成操作。
67.优选地，参照图4所示，执行模块6还包括固定安装在箱体5内的背板61，背板61上开设有圆弧槽611；锁止机构62还包括滚轮623；锁止件622为螺母结构，锁止件622套设在丝杆621上并与丝杆621螺纹连接；锁止件622的侧面与滚轮623的轮轴固定连接，滚轮623安装在圆弧槽611内并能在圆弧槽611的范围内转动，从而限制锁止件622在第一位置与第二位置之间运动。
68.可以理解的是，滚轮623安装在圆弧槽611内，限制了锁止件622的运动，当丝杆621转动时锁止件622只能沿转动丝杆621轴向前后运动，不能径向转动，且前后运动的范围受限。
69.进一步地，参照图4所示，执行机构63还包括执行轴633、齿轮机构634和转动臂631；齿轮机构634包括相互咬合的两个齿轮，且其中一个齿轮套设在运动轴632上并随之同步转动，另一个齿轮套设在执行轴633上并随之同步转动，从而使运动轴632转动时能够通过齿轮机构634带动执行轴633转动；转动臂631固定安装在执行轴633上，且转动臂631用于直接控制转换开关模块7的工作。
70.进一步地，参照图3所示，转换开关模块7包括进线导电排71、正常供电位导电排
72、转换刀闸73、绝缘支撑部件74、库供电部件75和绝缘连杆76；进线导电排71、正常供电位导电排72及绝缘支撑部件74通过螺栓结构固定在箱体5内部的一处区域内，库供电部件75通过螺栓结构固定在箱体5内部的另一处区域内。
71.绝缘连杆76的两端分别与转动臂631末端及转换刀闸73的中部连接；转换刀闸73的一端通过转轴可转动地安装在进线导电排71上；转换刀闸73的另一端能够在转动臂631及绝缘连杆76的带动下，在正常供电位、中间位以及库供电位之间切换：在正常供电位时，转换刀闸73与正常供电位导电排72连接；在库供电位时，转换刀闸73与库供电部件75连接；在中间位时，转换刀闸73与正常供电位导电排72及库供电部件75均不连接。
72.优选地，参照图3所示，该轨道车辆用车载手动转换开关箱还包括安装在箱体5内的高压凸轮开关组件8和高压端子排组件9；高压凸轮开关组件8包括安装支座82以及并联安装在安装支座82上的两个高压凸轮开关81；安装支座82及高压端子排组件9均固定安装在箱体5内部；高压端子排组件9用于连接两个高压凸轮开关81与外部的放电回路。
73.另外，参照图4所示，执行模块6还包括安装在运动轴632上的两个高压凸轮65；两个高压凸轮65与两个高压凸轮开关81的位置相对应，使得运动轴632转动至预设角度至转换刀闸73处在中间位时，两个高压凸轮65能够触发两个高压凸轮开关81，实现系统回路放电。
74.优选地，参照图4所示，执行模块6还包括辅助开关组件64以及定角度止挡机构。
75.辅助开关组件64包括安装在运动轴632上的若干个辅助开关凸轮642和安装在背板61上的若干个辅助开关641；当运动轴632转动时，带动若干个辅助开关凸轮642同步转动并在特定角度触发相应的若干个辅助开关641；实现辅助开关641信号的切换和传输。
76.定角度止挡机构包括固定摩擦环(图中未示出)及活动摩擦环66；活动摩擦环66安装在执行轴633的一端，且能够随执行轴633同步转动；固定摩擦环固定安装在背板61上，并位于与活动摩擦环66对应的位置；固定摩擦环及活动摩擦环66上设置有能够相互阻挡的结构，使得执行轴633转动预设角度至转换刀闸73处在库供电位时，固定摩擦环及活动摩擦环66相互阻挡，从而限制执行轴633的继续转动。
77.另外，如图4所示，活动摩擦环66的外侧还可设置有碟簧、固定螺母及垫圈等结构，从而给固定摩擦环和活动摩擦环66的配合提供定值的预压力，在预压力作用下，固定摩擦环和活动摩擦环66即将相互阻挡时，会快速碰撞从而发出到位提示声音。
78.进一步地，参照图1所示，箱体5包括不锈钢壳体51，不锈钢壳体51上开设有若干个维护窗口，每个维护窗口处均安装有密封盖板52；不锈钢壳体51上还安装有若干个电缆夹53和若干个连接器，电缆夹53和连接器用于实现箱体5内外的电连接。
79.可以理解的是，用户转动操作手柄11可带动运动轴632及其上安装的辅助开关凸轮642、高压凸轮65以及第一挡圈635和第二挡圈636同步转动，并通过齿轮机构634带动执行轴633以一定角度转换比转动，最终带动转换刀闸73转动，实现转换开关箱工作位切换。另外，用户转动解锁手柄22可带动转动丝杆621转动，并使锁止件622沿转动丝杆621轴向前后运动，从而实现解锁操作。
80.在一个具体实施例中，轨道车辆用车载手动转换开关箱的工作流程如下：
81.以转换刀闸73初始处于正常供电位，需将其手动切换至库供电位的操作为例，首先手动操作操作手柄11向库供电位方向转动，顺/逆时针转动至一定角度后(例如20
°
)，第
一挡圈635上的挡板转至与锁止件622的挡板结构贴合后无法继续转动，操作手柄11被锁住；继续顺/逆时针转动解锁手柄12一固定圈数，锁止件622沿丝杆621运动，使锁止件622的挡板结构与第一挡圈635的挡板结构解除贴合并进入到第二挡圈636的转动区域内，操作手柄11解锁，继续顺/逆时针转动操作手柄11至一定角度后(例如40
°
)，转换刀闸73切换至中间位，该位置转换刀闸73与正常供电位和库供电位的铜排均不接触，同时此位置高压凸轮开关81触发闭合，系统回路放电，从而保证安全性；继续顺/逆时针转动操作手柄11至一定角度后(例如40
°
)，第二挡圈636的挡板结构转至与直线螺母622的挡板结构贴合后无法继续转动，操作手柄11被再次锁住；继续逆/顺时针转动解锁手柄12一固定圈数，转动反向与上一次操作解锁手柄12相反，使得锁止件622沿丝杆621反向运动，锁止件622的挡板结构与第二挡圈636的挡板结构解除贴合并进入到第一挡圈635的转动区域内，操作手柄11解锁；继续顺时针转动操作手柄11至一定角度后(例如20
°
)，转换刀闸73切换至库用电位，该转换开关箱工作位置切换完成。
82.可以理解的是，若要将转换刀闸73从库供电位切换至正常供电位，采用与上述流程相反的操作即可。
83.综上，本发明提供的轨道车辆用车载手动转换开关箱，可用于直流回路的无载切换，首先，除操作板组件1、操作轴3和解锁轴4外，其它部件均与可密封的不锈钢壳体51一体化安装，既减轻了设备安装、维护和维修的困难程度，也满足了设备对户外工作环境的防护性能要求；其通过手操方式转动操作手柄和解锁手柄，通过万向节2和操作轴3、解锁轴4将操作力矩传递至箱体5内部的转换开关模块7，实现转换开关的位置切换和机械锁止、解锁；设备内部设计了一套机械锁止机构，操作者需要按特定流程操作才能正常解锁和操作设备切换工作档位，避免了操作者因误操作而引发的安全风险；此外，整个设备为手动操作设备，其结构简单，内部无电机和其它电子元件，作为车载式设备拥有较高的抗冲击振动性能，并且不受车上复杂的电磁干扰影响，从而具有很高的工作可靠性。
84.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。