火车的功率手轮是怎么工作的？
咱们就来一步步拆解一下这个过程。
1. 司机的动作：最直接的输入
首先，是司机的手。当司机想要加速时，他会握住功率手轮，然后向前推。推的幅度越大，通常意味着他希望列车获得更大的动力。反之，想要减速或者保持速度，就会向后拉。这种直观的、模拟式的操作，让司机能够非常精确地控制列车的“力度”。
2. 机械联动与电子传感：信号的起点
这里就需要区分一下不同类型的火车了。
老式或机械传动的火车： 在一些比较老旧的蒸汽火车或者早期内燃机车上，功率手轮的动作是直接通过拉杆、钢索或者齿轮机构连接到发动机的。司机手轮的推拉，会直接改变燃油供给量、蒸汽阀门的开度，或者发动机的转速。这种方式，动力传输非常直接，但操控起来可能需要更大的力气，而且对精确度的要求很高。
现代内燃机车和电力机车： 现在的火车，尤其是内燃机车和电力机车，则更多地采用了电子控制系统。功率手轮后面，会有一个传感器，可能是电位器（一种可以根据角度改变电阻的电子元件）或者编码器。当司机转动或移动手轮时，这些传感器就会将司机的动作转换成电信号。推得越远，或者转动角度越大，产生的电信号就越强或者发生特定的变化。
3. 控制系统：大脑的决策
这些电信号，就被发送到了火车上的中央控制系统。这个系统就像是火车的大脑，它接收来自功率手轮的信号，同时还会接收来自其他各种传感器的信息，比如：
速度传感器： 告诉控制系统列车当前的速度。
发动机状态传感器： 监测发动机的转速、负荷、温度等。
牵引电机状态传感器（电力机车）： 监测牵引电机的电流、电压、转速等。
列车重量和坡度信息： 有些先进的系统还会根据这些信息来优化动力输出。
控制系统接收到功率手轮发出的“想要加速”的指令后，会结合当前列车的状态，计算出最合适的动力输出方案。它不会直接把司机的指令原封不动地传递给发动机，而是会根据列车的实际情况进行“智能”调整。
4. 动力输出：最终的执行
内燃机车： 控制系统会根据计算结果，向发动机的燃油喷射系统、涡轮增压系统等发送指令，精确控制燃油的供给量和喷射时机，从而调节发动机的输出功率。同时，它还会控制变速箱（如果是液力传动或者电力传动的话）选择最合适的挡位，确保动力高效地传递到车轮。
电力机车： 控制系统会向牵引电机发送指令，控制输送到牵引电机的电流大小和电压。电流越大，电机产生的扭矩就越大，列车就能获得更强的牵引力。它还会根据列车速度自动调整电机的运行模式。
举个例子来说明：
假设司机想让火车从静止状态起步并加速。
1. 司机握住功率手轮，向前推。
2. 手轮后面的传感器将这个动作转化为一个电信号，表示“请求增加动力”。
3. 控制系统接收到这个信号，同时发现列车当前速度为零。
4. 控制系统会计算出一个初始的动力输出值，这个值会相对保守，以避免瞬间的冲击和打滑。
5. 它会向发动机（如果是内燃机）发送指令，增加燃油供给，或者向牵引电机（如果是电力机车）发送指令，施加一定的电流。
6. 列车开始缓慢移动。
7. 随着列车速度的增加，司机可能会继续向前推功率手轮。
8. 控制系统会再次接收到信号，同时注意到列车速度正在上升。
9. 它会根据列车速度和之前设定的加速曲线，逐渐增加对发动机或牵引电机的指令，让列车平稳而有力地加速。
10. 如果司机在某个速度上想要保持恒定，他会将功率手轮保持在一个固定的位置。控制系统会不断地监测列车状态，并微调动力输出，以抵消风阻、摩擦力等对速度的影响，保持列车稳定运行。
一些更细节的点：
“空挡”（Idle）和“牵引”（Traction）位置： 功率手轮通常会有一个“空挡”或者“零位”的位置，此时发动机或电机处于最低运行状态，不向车轮输出动力。向前推是进入“牵引”模式，施加动力。
“制动”功能： 有些功率手轮也集成了列车的制动功能，或者需要配合另一个手柄来控制制动。向后拉动到某个极限位置，可能就意味着施加制动。
“再牵引”（Retraction）和“插入”（Notch）级别： 在一些老式列车上，功率手轮可能不是无极变速的，而是分级设定的，比如有1到10档。司机每向前推一档，就增加一级动力。现代控制系统则更加精细，允许更平滑的动力调整。
安全联锁： 功率手轮通常还会有安全联锁功能，比如列车必须在满足特定条件下（比如安全门关闭、制动器释放等）才能从“空挡”进入“牵引”状态。
总而言之，火车的功率手轮是一个集成了司机意图、传感器技术和复杂控制算法的装置。它通过将司机的直观动作转化为精确的电信号，再由中央控制系统进行智能分析和决策，最终驱动列车实现高效、平稳的运行。它就像是司机与火车之间的一座桥梁，让司机能够以最自然、最直接的方式来驾驭这庞大的钢铁巨兽。
网友意见
一个转轮下面一堆电路接头而已，依据手轮上的金属头指向与其他电流接头接触，以得到期望的控制电路。控制电路依照年代不同形态也在进化，最早应该是低压控制电路带继电器切换高压电路，也有直接用功率手轮调整高压电的。采用数字电路控制以后，这一块就成了码农们操心的地方了，各种代码既增加使用的便捷性，又增加后期维护的复杂程度。
说说采用直接调整高压电路的机车，韶山2型。韶山2型因为功率手轮直接调节高压电路导致运用不畅，司控器有被高压电击穿从而电击司机的风险，另外还有其他问题导致车辆可靠性极差，只造了一台试验车。这车据称最终停放在宝成的马角坝机务段，2000年前后不知所踪，倒是有人声称2006年还有最后的目击记录，可是没有拍到照片，也算是一个幽灵列车类的都市传说了吧。
老实说，机车的功率调节对于普通人就是黑魔法一样的存在，真要理解透最起码需要啃本科阶段的各种电学及电路控制教材，甚至还有些码农的教材也要顺带着看一下。而电学教材一向以艰深著称，相信没多少非本专业的愿意花业余时间去啃那一块，至少我是把那玩意当个黑魔法盒子，只要知道有多少个电路接入位（即一般人理解的火车档位），每个电路接入位有什么作用就很满足了。
我国中后期直流车的黑魔法之处在于，基本一个档位对应一个10倍kph的速度，打到几档车辆最终就会按照这个速度运行，而不是常规理解的总功率的百分之几。
补几张知乎网友@Bi4WRN 给我发过来的东风11型标准化司控器实物图。
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