一、概述
电力机车两端各有一个司机室，为便于双端操作，在机车的I、Ⅱ端司机室各装有一台结构完全相同的主司机控制器；同时，为了便于调车作业，在I、Ⅱ端司机室靠近正司机座位侧窗下各装有一台结构完全相同的辅助司机控制器，又名调车控制器(近年来，在标准化司机室内，逐渐取消了辅助司机控制器)。
SS4改型电力机车采用的是TKSl4A型主司机控制器(T－铁路机车用；K－控制器；S－司机；14－设计系列号；A－设计序号)和TKSl5A型调车控制器；SS8型电力机车采用的是TKS14B型主司机控制器和TKS15B型调车控制器。两种型号机车的控制器基本相似，本节在介绍SS8型电力机车司机控制器的基础上，对SS9型电力机车标准化司机室内所采用的新型司机控制器也作一简单介绍。
二、SS8型电力机车司机控制器
TKS14B型主司机控制器
图7－43 TKS14B型主司机控制器
1－手轮；2－手柄；3－凸轮；4－凸轮；5－定位凸轮；6－凸轮架；7－凸轮块；
8－辅助触头盒；9－电位器；10－插座；11－主轴；12－转换轴；13－锁柱。
(一)主要技术参数
额定电压………………………………………………………………………DCll0V
额定电流……………………………………………………………………………5A
触头开距 …………………………………………………………两断点之和≥4mm
触头超程 …………………………………………………………………0.5～1 mm
触头终压力 …………………………………………………………………2×1.0N
手柄操作力 ……………………………………………………………………≯50N
(二)结构及主要部件作用
主司机控制器和调车控制器从结构来看都属于凸轮控制器，与鼓形控制器不同的是，它的凸轮是由凸轮架和凸轮块拼装而成的，因而每一个凸轮的凸凹形状可根据控制需要而改变。
TKS14B型司机控制器由上层、中上层、中下层和下层四部分构成，各层之间由钢板隔开，并由6方支柱支撑：左右两侧装有主轴11和转换轴（也称换向轴）12，主轴用于调节机车的速度，换向轴用于控制机车的运行状态及方向，如图7－43所示。
该控制器的上层为主司机控制器的面板，如图7－43的A向图，其上有手轮1，手柄2；中上层主要为机械联锁装置，包括作为联锁用的凸轮组3(B－B剖面)、凸轮组4(A－A剖面)、定位用的凸轮组5(C－C剖面)及锁柱13；中下层包括作为控制，用以实现电逻辑要求的凸轮架6和安装在其上的凸轮块7，以及辅助触头盒8(见图7－43的D－D剖面)；下层主要有电位器9及接线插座10。
电位器9固定在主轴上，它为塑料导电膜电位器。辅助触头盒8由两根档棍固定，其接触组件为双断点桥式常闭型结构，具有自润滑功能。
根据触头闭合表的需要，手轮可在“牵引”区域或“制动”区域内操纵主轴转动，与此同时，带动电位器9随主轴一起转动，电位器“1”、“2”端输出电压的大小随之改变，该电压被作为机车电路的指令来决定电机的转速，最终达到调节机车速度的目的。主轴转动时，自“0”位开始可顺时针方向或逆时针方向各转动150°：顺时针方向0°～15°区域为“0”位区，在此区域内，司机控制器无输出(即电位器1、2端电压约为0 V)，15°～150°区域为“牵引”区域；同理，逆时针方向0°～15°区域为“0”位区，司机控制器无输出，15°～150°区域为“制动”区域。（见图7－47、7－48）
主轴上装有10层凸轮架，其中7层为备用层，另3层根据主轴触头闭合表的要求，在凸轮架上安装相应的凸轮块。凸轮架上，装有凸轮块的地方形成凸缘，无凸轮块的地方形成凹槽。
主轴下方对应安装有辅助触头盒，当主轴转动到凸缘对准辅助触头盒的杠杆时，该辅助触头盒的触点断开，当主轴转动到凹槽对准辅助触头盒的杠杆时，辅助触头盒的触点闭合。转换轴与主轴的结构及控制方式相似，其备用层只有5层，凸轮块的位置和形状根据转换轴触头闭合表的要求设计和布置。
换向轴共有“后”、“0”、“制”、“前”四个位置，这四个位置由机械联锁装置中定位凸轮来定位。
图7－44 主轴组装
图7－45 转换轴组装
(三)控制原理
1．机械联锁关系
司机借助手轮1及手柄2实现对司机控制器的操作。手轮1固定在面板上，手柄为可取式(钥匙式)，利用面板上限位器的缺口，保证只有当转换轴处于“0”位时才能将手柄插入或取出。手柄同时又是调车控制器(TKS15B型)的手柄。同样，利用调车控制器面板上限位器的缺口，保证只有当调车控制器的主轴处于“取”位时，手柄才能插入或取出。这样，整台机车的主司机控制器和调车控制器共享一个活动手柄，从而保证了机车在运行中，司机只能操作一台司机控制器，其余3台均被锁在“0”位或“取”位，不致引起电路指令发生混乱。
为了防止司机可能产生的误操作，确保机车设备及机车运行安全，司机控制器的手轮与手柄之间设有机械联锁装置，它们之间的联锁要求如下：
(1)手柄在“0”位时，手轮被锁在“0”位不能动作；
(2)手柄在“前”或“后”位时，手轮可在“牵引”区域转动；
(3)手柄在“制”位时，手轮可在“制动”区域转动；
(4)手轮在“0”位时，手柄可在“0”、“前”、“后”、“制”各位间任意转动；
(5)手轮在“牵引”区域时，手柄被锁在“前”位或“后”位；
(6)手轮在“制动”区域时，手柄被锁在“制”位。
上述机械联锁要求是由机械联锁装置来实现的。机械联锁装置主要由凸轮3、4及锁柱构成(见图7－43中B一B、A－A视图)。
图7－46 辅助触头盒
1－触头盒体和盖；2－触头弹簧；3－恢复弹簧；4－杠杆；
5－动触头；6－静触头；7－接线片；8－软连接。
2．触头闭合表要求的实现
电逻辑即闭合表的要求是由主轴、转换轴、辅助触头盒及电连接来实现的，它们的结构分别如图7－44、图7－45、图7－46所示。
图7－43的D－D视图中的凸轮架上装有凸轮块。当转动手轮时，主轴、凸轮架随之转动，当凸轮块的位置转动到辅助触头盒的杠杆位置时，杠杆受到凸轮块的挤压而将与其连动的动触头顶开，此时，与该辅助触头盒相连的控制线失电；当主轴转动到辅助触头盒杠杆处的凸轮架上无凸轮块时，由于辅助触头盒恢复弹簧的作用，辅助触头盒的触点闭合，这样，与该辅助触头盒相连的控制线得电。利用此原理，可根据电路原理图上司机控制器各控制线得、失电情况，在主轴、转换轴的凸轮架上布置相应的凸轮块(见图7－44中主轴凸轮块展开图、图7－45中转换轴凸轮块展开图)以满足要求。
这种结构非常灵活、方便。对于不同型号的机车，可能有不同的闭合表要求，但使用这种系列司机控制器，不需要重新设计新的凸轮来满足不同闭合表的要求，只需要将凸轮块的位置按照各种闭合表的要求重新拼装即可。所以，这种结构是司机控制器系列化、通用化较理想的结构。
3．电位器的调节
手轮调速主要是通过调节电位器输出电阻的大小来实现的。
该型司机控制器采用塑料导电膜，其电阻分配如图7－47所示。图中，135°区域为有效电气角度，30°区域的出线端子为“3”端，60°区域的出线端子为“1”端，135°区域为“2”端。在135°区域内有一个固定电阻与一个均匀分布的同样大小的可调电阻。电气原理图如图7－48所示。
图7－47 电位器电阻分布示意图
图7－48中的电阻代表的是“牵引”区域或“制动”区域的单边电阻，两边的结构以“0”位为中心对称。电位器安装到主轴上时，应保证其30°“0”位区与司机控制器面板上标牌所标明的“牵引”、“制动”之间的“0”位区一致。调节步骤如下：
(1)电位器“3”端接地，“1”端加15V直流电压，然后测量“1”、“2”端电压。
(2)调整电位器轴，使“1”、“2”端电压在手轮处于“牵引”“0”位和“制动”“18”位时，均不超过0.1 V。
(3)拧紧紧固螺钉，并涂上红油漆防止松动。
图7－48 电位器电气原理图
图7－49 TKS15B型调车控制器总装
1－限位器；2－手柄；3－主轴；4－电位器；
5－辅助触头盒；6－凸轮架；7－定位凸轮；8－插座。
TKS15B型调车控制器
TKS15B型调车控制器总装如图7－49所示。
TKS15B型调车控制器在结构及原理上与TKS14B型司机控制器基本相似。所不同的是，TKS15B型调车控制器只有一根轴，手柄有“取”、“向后”、“取”、“向前”四个位置。
1-电位器；2-分压电阻
图7－50 辅助触头组及闭合表 图7－51 电位器与分压电阻连接原理图
图7－52 调车控制器主轴组装
“取”位即为调车控制器的机械“0”位。手柄只能从“取”位插入或取出。它的电位器同TKSl4B型主司机控制器。但其限位器限制了手柄在“向前”或“向后”转动的最大范围为75°，加上分压电阻(见图7－51)的作用，限制了司机操作控制器最大只能到6级。辅助触头闭合表要求如图7－50所示，它通过主轴(见图7－52)上的凸轮块的相应配置来达到要求。电位器的调节同TKS14B型主司机控制器。
三、SS9型电力机车司机控制器
司机控制器是司机用来操纵机车运行的主令控制电器，司机通过它来控制电路中的低压电器，从而控制主电路中的电气设备。SS9型电力机车上每端司机室都安装有一台主司机控制器（位于操纵台台面主司机的右侧）、一台辅助司机控制器（位于靠近主司机的侧墙上的辅助司机控制器组装盒上）、一台电空制动控制器（位于操纵台台面主司机的左侧）。
图7－53 主司机控制器结构示意图
1－调速手柄；2－左标牌；3－左上罩；4－上面板组成；5－面板；6－轴；7－连锁杆；
8－连锁座；9－插座板；10－定位杠杆组装；11－换向轴组装；12－遮光罩；13－轴套；
14－限位器座；15－换向标牌；16－限位器；17－换向手柄；18－右上罩；19－右标牌。
SS9型电力机车在0001～0042号机车上采用的司机控制器是通过旋转手轮方式实现调速的主司控器(见图7-57)，从0043号机车开始，采用推拉式手柄方式实现调速的司机控制器，其结构型式与0001～0042号机车不同，采用推拉式手柄的司控器在其结构型式和安装方式上都按照铁道部标准化司机室的要求执行的，具体情况介绍如下：
主司机控制器
（一）结构特点
司机控制器由上、中、下三层组成（见图7－53），上层（面板上）有推拉式调速手柄1；换向手柄17；限位器16；左上罩3；右上罩18；左标牌2；右标牌19；换向标牌15组成。中层有上面板组成4和面板5。下层主要为机械传动联锁装置、调速部分和换向部分的辅助触头组、调速电位器和接线插座等，有轴6；连锁杆7；连锁座8；插座板9；定位杠杆组装10；换向轴组装11；遮光罩12；轴套13；限位器座14。
该控制器左侧为调速手柄，通过传动齿轮连接调速主轴，再通过连轴器连接调速电位器。调速手柄有牵引区、0位、制动区三个区域，用于调节机车的速度。右侧为换向手柄，连接换向轴，用于控制机车的运行状态及方向，共有后、0、前、制等四个位置，这四个位置有机械联锁装置定位。
（二）原理
1．机械联锁关系
司机通过调速手柄和换向手柄来实现对司控器的操作。调速手柄为推拉式，是固定的，司机通过推动它到不同的角度来实现机车的不同速度。换向手柄采用可取式（钥匙式），利用面板上限位器的缺口来保证换向手柄只有在处于0位时，才能插入和取出。同时，手柄也是辅助司控器的手柄，利用辅助司控器上的限位器的缺口可保证：只有当主轴处于“取”位时，手柄才能插入或取出。这样，整台机车的主司机控制器和辅助司机控制器公用一个活动手柄，从而保证了机车在运行中，司机只能操作一台司机控制器，其余三台均被锁在“0”位或“取”位，不会引起电路指令的混乱。
为了防止可能产生的误操作，确保机车设备及机车运行安全，调速手柄和换向手柄之间设有机械联锁装置，主司控器的调速手柄和换向手柄之间的联锁关系要求如下：
（1）换向手柄在“0”位时，才能插入和取出手柄。
（2）换向手柄在“0”位时，调速手柄被锁住（“0”位区）而不能推动。
（3）换向手柄在“前”或“后”位时，调速手柄只可推向“牵引”区域。
（4）换向手柄在“制”位时，调速手柄只可推向“制动”区域。
（5）调速手柄在“0”位时，换向手柄可在“后”“0”“前”“制”位之间转换。
（6）调速手柄在“牵引”区域时，换向手柄被锁在“前”或“后”位。
（7）调速手柄在“制动”区域时，换向手柄被锁在“制”位。
以上机械联锁要求是通过机械联锁装置来实现的。
2．闭合表要求的实现
电逻辑即闭合表的要求是由主轴、换向轴、辅助触头盒及电连接来实现的。其结构参见图7－54。
当推动调速手柄时，通过齿轮传动带动调速轴转动，轴上的凸轮随之转动，当凸轮的凸起位置转动到辅助触头盒的杠杆位置时，杠杆受到凸轮块的挤压而将与其连接的动触头顶开，此时使该触头盒的常开或常闭状态发生变化，从而使与该辅助触头盒相连接的控制线路得失电的状态发生变化；反之，当凸轮块转到无凸起的地方时，由于触头盒自身恢复弹簧的作用，辅助触头盒的触点复原，从而使与该辅助触头盒相连接的控制线路得失电的状态恢复原样。基于此原理，可根据电路原理图上司机控制器各控制线路得失电情况，在调速轴和换向轴上布置相应的凸轮块，这种结构非常灵活、方便。对应不同的机车，可能有不同的闭合表要求，但使用这种系列司控器，只需改变凸轮块方位或凸轮即可满足要求，因此这种结构是司机控制器系列化、简统化的理想结构。
图7－54 辅助触头盒实现闭合的结构示意图
为了保证夜间行车时司机也能看清标牌，司机控制器带有夜光照明功能，在夜间行车时，当打开扳键开关中的仪表灯开关，调速手柄和换向手柄的指示标牌会发出柔和的绿光，方便司机看清手柄级位和换向手柄的位置等。夜光照明是采用DC24V电源作为工作电源。
司机控制器的对外电气接口是通过一个20芯接插件实现与机车控制电路布线的连接。图7－55为司机控制器的电气接口图，其中括号内为Ⅱ端司机室的线号。
3．电位器的调节
调速手柄的调速主要是通过调节电位器的电阻的大小来实现的。
其工作原理与前述司控器相同，见图7－48，其中的电阻代表的是“牵引”区域或“制动”区域的单边电阻，两边的结构以“0”位为中心对称。电位器安装在调速轴上时，应保证其30°“0”位区与司机控制器面板上的标牌所标明的“牵引”、“制动”之间的“0”位区域一致。调节步骤如下：
（1）电位器3端接地，1端加15V直流电压，然后测量2、3端之间的电压U23。
（2）调速手柄在“牵引”0位和“制动”0位时，U23的电压不大于0.2V。
（3）调速手柄在“牵引”和“制动”最大位时，U23的电压不小于14.6V。
（4）拧紧紧定螺钉，并涂上红油漆防止松动。
图7－55 主司机控制器电气接口图
辅助司机控制器
辅助司机控制器在结构及原理上与主司机控制器基本相似。所不同的是辅助司机控制器只有一根轴，手柄共有“取”、“向前”、“取”、“向后”四个位置，“取”位为辅助司机控制器的机械“0”位。手柄只能从“取”位插入或取出。它的电位器原理同主司机控制器，但其限位器限制了手柄在“向前”或“向后”转动的最大范围，加上分压电阻的作用，司机操纵此控制器最大只能到6级。辅助司机控制器的闭合表的要求是通过主轴上的凸轮块的相应配置达到要求的。
辅助司机控制器结构见图7－56。
辅助司机控制器的对外电气接口是通过一个20芯接插件实现与机车控制电路布线的连接。辅助司机控制器的电位器的调节同主司机控制器，与主司机控制器相比增加了分压电阻，参见图7－51。
为了保证夜间行车时司机也能看清标牌，辅助司机控制器也带有夜光照明功能，在夜间行车时，当打开扳键开关中的仪表灯开关，指示标牌会发出柔和的绿光，方便司机看清手柄级位等。夜光照明是采用DC24V电源作为工作电源（说明：从2004年下半年开始生产的干线机车，按铁道部的统一规定取消了辅助司机控制器）。
图7－56 辅助司机控制器结构示意图
1－面板；2、4、8－定距支柱；3－中上钢板组装；5－主轴；6、14－轴套；7－中下钢板组装；
9、10－联接件；11－夹板；12－电位器；13－插座；15－限位器；16－限位器座。
图7－57 标准化司机室内的司机控制器