CN102627116A - 电机车闯红灯柔性拦截系统 - Google Patents

Abstract

电机车闯红灯柔性拦截系统，包括无源遥控矿用制动车、车速里程超速监控装置、射频器、道口监测遥控装置、减速弹性摩擦靴装置和柔性阻车器。本发明利用机车、制动车和道口端的即时无线通讯，实现机车与制动车的同步制动，在列车两端同时制动，以保障列车在快速行驶时能够安全有效地紧急制动；能够使列车的制动能力大大提升，从而增加其牵引力，充分发挥列车的运输能力和安全性能。工作流程简单可靠、易于操作、灵敏度高、反应迅速，而且利用列车的运行惯性来给控制电路提供电源，能够优化列车的电能系统，节约电能。

Description

电机车闯红灯柔性拦截系统

技术领域

本发明涉及机车，具体为一种对矿井下电机车运输载遭遇红灯时进行拦截的柔性拦截系统。

背景技术

在现代化煤炭生产中，要想取得高产量，高效益，就必须有效率高而且安全可靠的运输设备来保证。由于电力机车其运力大，维修简便，维修费用相对较低，因而被大多数矿井作为首选运输设备。由于在井下长时间工作造成司机疲劳，在过交叉口时没有及时采取减速措施，造成闯红灯引起恶性事故发生。矿用电机车在生产运输中，因受到制动力的限制，其牵引力仅能发挥60%左右，对电力资源的浪费很严重。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种电机车闯红灯柔性拦截系统，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

机车红柔性拦截系统，包括无源遥控矿用制动车、车速里程超速监控装置、射频器、道口监测遥控装置、减速弹性摩擦靴装置和柔性阻车器。其中，在所述无源遥控矿用制动车的车架地盘上装有走形装置，为锥正三级齿轮传动机构，由车辆行驶时的惯性带动运转，并以此为动力发电，给控制电路提供电源；车速里程超速监控装置安装在机车上，与射频器进行无线数据的通讯连接，用于实时显示制动车上的各类运行数据和道口的红绿灯状况，当列车将要通过道口时向系统软件提供列车的即时速度，并根据系统软件的指令来对列车实施制动和强行断电；所述射频器分别安装在机车、制动车和道口位置，对三方间进行无线数据信息的通讯联系；所述道口监测遥控装置安装在各个道口位置，与道口端的射频器相连接，通过射频器间的无线通讯与机车和制动车相联系，将道口信号状态发送过去，便于车速里程超速监控装置及时进行判断和调整行车，同时还控制减速弹性摩擦靴装置和柔性阻车器的工作，所述减速弹性摩擦靴装置和柔性阻车器安装在道口位置。

在所述电机车上安装有机车监控装置，其工作开关安装在机车脚踏阀的下方，使机车监控装置可以与机车的行程开关处于同步状态，当对机车实施制动时，司机踏动脚踏阀使机车马上投入制动的同时，脚踏阀下方的行程开关闭合，机车监控装置投入工作状态，将机车制动状态等数据通过机车端的射频器与制动车端的射频器无线通讯，制动车上设有的制动车监控装置根据射频器接收到的制动命令，打开电磁阀推动制动缸对制动车实施制动，同时将撒砂器漏砂管打开对轨道撒砂。

所述车速里程超速监测装置由传感器和仪表两部分组成，传感器包括摩擦轮、光电开关、弹簧调节箱和安装支架，仪表包括仪表箱、蜂鸣器、液晶显示器、集成电路、薄膜面板、电源开关和串行通讯插座，所述传感器通过安装支架固定在电机车上，通过调节弹簧调节箱将摩擦轮的轮背接触并具有一定的接触压力；所述液晶显示器和薄膜面板设置在仪器箱的正面，电源开关和串行通讯插座设置在两侧。当电机车行驶时，车轮带动摩擦轮一起转动，摩擦轮旋转产生脉冲，放大电路对传感器送来的脉冲进行处理，从而计算出机车的行程，计算出的结果显示在液晶显示器上。所述车速里程超速监测装置的系统有记忆功能，当机车速度超过设定的标准时，蜂鸣器便发出尖锐鸣叫声，并伴随着闪烁的红光，同时记录下超速发生的起止时间和超速中速度的最大值，当列车将要通过道口时，道口端的射频器与机车进行数据交流，所述车速里程超速监测装置根据机车运行状态采取相应措施。

所述减速弹性摩擦靴装置包括机械部分、摩擦靴、双向气缸和电磁阀，机械部分支撑起摩擦靴，由电磁阀的动力推动双向气缸的伸缩，从而通过机械部分的形变来举起和落下摩擦靴。所述电磁阀连接道口监测遥控装置，道口监测遥控装置根据道口端射频器的信号命令来控制电磁阀进行运动。

所述柔性阻车器包括机械部分、摩擦板、双向气缸、电磁阀和减震装置，所述减震装置安装在摩擦板的下面，用于对摩擦板受到的瞬间压力进行缓冲和减震，防止装置在受到瞬间高压时损坏；在所述摩擦板的上面，还设有碰块，增大摩擦板的摩擦力。

有益效果：本发明利用机车、制动车和道口端的即时无线通讯，实现机车与制动车的同步制动，在列车两端同时制动，以保障列车在快速行驶时能够安全有效地紧急制动；能够使列车的制动能力大大提升，从而增加其牵引力，充分发挥列车的运输能力和安全性能。工作流程简单可靠、易于操作、灵敏度高、反应迅速，而且利用列车的运行惯性来给控制电路提供电源，能够优化列车的电能系统，节约电能。

附图说明

图1 为本发明的速度判断部分流程图。

图2 为本发明的红绿灯判断部分流程图。

图3 为本发明的制动车工作原理图。

图4 为本发明较佳实施例的车速里程超速监测装置结构图。

图5 为本发明较佳实施例的减速弹性摩擦靴装置的结构外形图。

图6 为本发明较佳实施例的减速弹性摩擦靴装置的主视图。

图7 为本发明较佳实施例的减速弹性摩擦靴装置的俯视图。

图8 为本发明较佳实施例的柔性阻车器的主视图。

图9 为本发明较佳实施例的柔性阻车器的侧视图。

图10 为本发明较佳实施例的柔性阻车器的俯视图。

图中：图3：射频器101、撒砂器102、电磁阀103、制动缸104、安全阀106、储气罐107、气压传感器108、空压机110、传动机构111、传动轴112、皮带轮113、发电机114、蓄电池组115，图4：无线数传模块接头201、串行通讯插座202、电源开关203、薄膜面板204、液晶显示器205、超速制动与机车主电源控制联线206、仪表箱207、屏蔽电缆208、航空插座209、传感器210、光电开关211、电源线212、机车车轮213，图5-7：安装支撑板301、弹性摩擦靴302、摇板303、转销座304、支撑筋板305、转轴306、转销307、双向气缸309、气缸安装板310、道口监控遥控装置311、电磁阀312，图8-10：安装支撑板401、摩擦板402、高阻尼减震板403、转轴404、支撑筋板405、摇板406、转销座407、转销408、气缸安装底板409、双向气缸411、碰块412、电磁阀413、高压胶管414。

具体实施方式

为了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，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1-10的一种电机车闯红灯柔性拦截系统，包括无源遥控矿用制动车、车速里程超速监控装置、射频器、道口监测遥控装置、减速弹性摩擦靴装置和柔性阻车器。其中，在无源遥控矿用制动车方面，所述无源遥控矿用制动车的车架地盘上装有传动机构111，由车辆行驶时的惯性带动运转，在末端传动轴112直接带动空压机110工作向储气罐107压缩空气，并且末端传动机构111装有皮带轮113，由皮带轮113带动发电机114工作，一方面对蓄电池组115浮充电，另一方面同时向控制电路提供工作电源。安装在电机车上的机车监控装置，其工作开关安装在脚踏阀的踏板下方，当在对机车实施制动时，司机踏动脚踏阀机车马上投入制动的同时，脚踏阀的踏板下方的行程开关闭合，机车监控装置投入工作状态，将机车制动状态等数据通过机车端的射频器与制动车端的射频器101无线通讯，制动车上的制动矿车监控装置根据射频器101接受到的主车制动指令，打开电磁阀推动制动缸104对制动矿车实施制动，同时将撒砂器102漏砂管打开对轨道撒砂。在正常运行时，气压传感器108用于控制储气罐107的气压，气压由0～1Mpa范围变化时，气压传感器108将有相应的0～5V的电压输出，当储气罐107内的压力超过0.6 Mpa时，气压传感器108输出端有3V的电压输出，制动车上的制动矿车监控装置启动电磁阀103，使空压机组110无负荷工作，将不再向储气罐107打气。当气压低于0.45Mpa时，制动矿车监控装置切断电磁阀103，空压机组110带负荷工作，继续向储气罐107里压缩空气。如果气压超0.7Mpa时，气压传感器108失灵，而制动矿车监控装置因故没有动作，此时安全阀106自动打开将压缩空气排空。

所述车速里程超速监控装置分为两部分，一部分是安装在车轮边的传感器端，一部分是安装在车内的仪表端，传感器端采用一个摩擦轮紧贴在机车车轮213内侧，由传感器210和光电开关211来通过捕捉摩擦轮的转圈确定机车车轮的转速和行走里程，捕捉到的数据通过航空插座209和屏蔽电缆208连接到所述的仪表端。所述仪表端包括仪表箱207和多个插座街头，分别为无线数传模块插头201连接机车端的射频器，串行通讯插座202可以外接电脑，用于数据的输出，超速制动、机车主电源控制联线206连接机车的控制部分，电源线212连接12V主电源。在仪表箱207上还设有显示数据的液晶显示器205，操作的薄膜面板204，和侧面的电源开关203。其工作原理如下：当电机车行驶时，车轮滚动带动摩擦轮一起转动，摩擦轮每转一圈产生三个脉冲，连续转动便产生一连串脉冲。放大电路对传感器送来的脉冲进行处理：一是对脉冲进行计数，每个脉冲为0.0001km，总里程显示分辨率为1km，单班里程显示分辨率为0.1km。整个系统有清零设置，超速记录和总里程积累的清零需要通过串行通讯由PC机进行，里程积累可达一亿公里，单班里程清零设置在薄膜面板上的清除触摸按钮上，以便每个班清零；二是检测脉冲频率，计算出相应的速度显示在液晶显示器的中部，系统有记忆功能，当机车速度超过设定的标准，蜂鸣器便发出尖锐鸣叫声，并伴随着闪烁的红光，同时记录下超速发生的起止时间，和超速中速度的最大值。当列车将要通过道口时，系统计算机地面无线数传模块将道口状态数据发送给机车上的速度表，速度表根据机车运行状态采取相应措施。超速查询在无键操作后20秒，屏幕自动回到正常测速状态。行驶状态下进行查询，系统在对查询操作响应的同时仍会对行驶速度进行检测和对超速情况进行记录。串行通讯插座用于与电脑联接，通过后台软件可将违章记录打印出来，也可以对速度表的设置进行更改，例如：时间和速度的报警数值，并可以将违章记录和总里程删除掉。

对于所述的无线数传模块，本发明采用以下的设置。为了使制动车与电机车同步制动，机车监控装置控制开关与机车的气动脚踏阀联锁反应。当气动脚踏阀动作时，机车监控装置控制开关立即投入工作状态，把主机车制动状态数据通过机车端的射频器与制动车端的射频器进行无线通讯。制动矿车监控装置根据制动车端的射频器收到的制动指令，驱动电磁阀和气动系统进行制动，并将执行动作状态通过制动车端的射频器回送给机车监控装置。整个电路采用数字电路密码编址，其不重复编码达上万组，只有收发地址码绝对一致时，才能实现控制。因此抗干扰能力强，保密性能好，控制距离远，操作简便，性能稳定可靠等特点。

所述减速弹性摩擦靴装置包括机械部分、弹性摩擦靴302、双向气缸309和电磁阀312，机械部分支撑起弹性摩擦靴302，由电磁阀312的动力通过高压胶管推动双向气缸309的伸缩，从而通过机械部分的形变来举起和落下弹性摩擦靴302。所述电磁阀312连接道口监测遥控装置311，道口监测遥控装置311根据道口端射频器的信号命令来控制电磁阀312进行运动。所述机械部分包括支撑起整个减速弹性摩擦靴装置的安装支撑板301，安装和固定双向气缸309的气缸安装板310，支撑起弹性摩擦靴302的支撑筋板305，以及在弹性摩擦靴升起和降落过程中起到形变支撑作用的转轴306、转销307、转销座304和摇板303。

所述柔性阻车器包括机械部分、摩擦板402、双向气缸411、电磁阀413和高阻尼减震板403，所述高阻尼减震板403安装在摩擦板402的下面，在所述摩擦板402的上面，还设有碰块412，增大摩擦板的摩擦力。所述机械部分包括支撑起整个柔性阻车器的安装支撑板401，安装和固定双向气缸411的气缸安装底板409，支撑起摩擦板402的支撑筋板405，以及在摩擦板402升起和降落过程中起到形变支撑作用的转轴404、转销408、转销座407和摇板406。所述电磁阀413通过高压胶管414来推动双向气缸411的伸缩来做到摩擦板402的升降。

对于整个电机车闯红灯柔性拦截系统来说，其工作原理如下。

道口控制部分： 

当列车进入道口速度控制区域内（距红灯200米处），一号传感器动作，若速度超过设定值，机车端的射频器与道口端的射频器进行无线通讯，将列车的速度数椐包给道口监控装置，道口监控装置根据列车运行速度将驱动气压继电器动作，使1号摩擦靴举升与列车的轮背面摩擦减速，此时道口是绿灯列车减速通过，若是红灯将通过射频器，将道口状态发送给机车。当机车进入距红灯150米区域，若速度超过设定值，此时道口是绿灯列车是减速通过道口，若是红灯将通过射频器，将道口状态发送给机车，此时2号摩擦靴举升，使列车减速运行。当机车进入距红灯100米区域，若速度超过设定值，此时道口是绿灯列车是减速通过道口，若是红灯将通过射频器，将道口状态发送给机车，此时3号摩擦靴举升，使列车减速运行。当机车进入距道口50米区域，若速度超过设定值，此时道口是绿灯列车是减速通过道口，若是红灯将通过射频器，将道口状态发送给机车，此时柔性拦截器举升，将列车强行拦截，柔性拦截器跟随红灯动作，不做智能化处理。若是绿灯1号摩擦靴、2号摩擦靴、3号摩擦靴、柔性拦截器落下。在距离拦截器50米和200米处，安装4个传感器，用来检测机车到达了哪个控制区间。射频器同时接收机车发出的机车实时速度数据，并根据机车当前速度决定是否对机车实施制动和拦截。地面控制系统随红灯的开启进入监控工作状态，红灯灭也随之退出监控状态。

列车控制部分：  

正常行驶时车载式车速监控装置为速度表工作状态，当距离红灯200米处接收到道口端的射频器发来的数据即进入安全检测分析状态。前方有红灯时，有声光报警；进入200米范围，第一号传感器动作，若车速达到3m/s以上时，此时通过机车端的射频器与制动车端的射频器无线通讯发送制动指令，列车尾部的制动矿车动作对列车实施制动。在进入距离道口150米范围，若车速达到2m/s以上时，第2号传感器动作，列车尾部的制动矿车动作的继续对列车制动减速。在进入距离道口100米范围，若车速达到1m/s以上时，第3号传感器动作，机车和列车尾部的制动矿车动作的同时对机车实施制动使列车强行强行减速。在进入距离道口50米范围若车速达到0.5m/s以上时，第4号传感器动作，对机车机车实施制动的同时切断机车主电源使列车强行停下；红灯处信号消失后，车载式车速监控装置退出安全检测状态，取消报警，释放两路继电器。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定                                                

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Claims (5)

1.机车红柔性拦截系统，其特征在于，包括无源遥控矿用制动车、车速里程超速监控装置、射频器、道口监测遥控装置、减速弹性摩擦靴装置和柔性阻车器，其中，在所述无源遥控矿用制动车的车架地盘上装有走形装置，为锥正三级齿轮传动机构，由车辆行驶时的惯性带动运转，并以此为动力发电，给控制电路提供电源；车速里程超速监控装置安装在机车上，与射频器进行无线数据的通讯连接，用于实时显示制动车上的各类运行数据和道口的红绿灯状况，当列车将要通过道口时向系统软件提供列车的即时速度，并根据系统软件的指令来对列车实施制动和强行断电；所述射频器分别安装在机车、制动车和道口位置，对三方间进行无线数据信息的通讯联系；所述道口监测遥控装置安装在各个道口位置，与道口端的射频器相连接，通过射频器间的无线通讯与机车和制动车相联系，将道口信号状态发送过去，便于车速里程超速监控装置及时进行判断和调整行车，同时还控制减速弹性摩擦靴装置和柔性阻车器的工作，所述减速弹性摩擦靴装置和柔性阻车器安装在道口位置。

2.根据权利要求1所述的电机车闯红灯柔性拦截系统，其特征在于，在所述电机车上安装有机车监控装置，其工作开关安装在机车脚踏阀的下方，使机车监控装置可以与机车的行程开关处于同步状态，当对机车实施制动时，司机踏动脚踏阀使机车马上投入制动的同时，脚踏阀下方的行程开关闭合，机车监控装置投入工作状态，将机车制动状态等数据通过机车端的射频器与制动车端的射频器无线通讯，制动车上设有的制动车监控装置根据射频器接收到的制动命令，打开电磁阀推动制动缸对制动车实施制动，同时将撒砂器漏砂管打开对轨道撒砂。

3. 根据权利要求1所述的电机车闯红灯柔性拦截系统，其特征在于，所述车速里程超速监测装置由传感器和仪表两部分组成，传感器包括摩擦轮、光电开关、弹簧调节箱和安装支架，仪表包括仪表箱、液晶显示器、薄膜面板、电源开关和串行通讯插座，所述传感器通过安装支架固定在电机车上，通过调节弹簧调节箱将摩擦轮的轮背接触并具有一定的接触压力；所述液晶显示器和薄膜面板设置在仪器箱的正面，电源开关和串行通讯插座设置在两侧。

4. 根据权利要求1所述的电机车闯红灯柔性拦截系统，其特征在于，所述减速弹性摩擦靴装置包括机械部分、摩擦靴、双向气缸和电磁阀，机械部分支撑起摩擦靴，由电磁阀的动力推动双向气缸的伸缩来举起和落下摩擦靴；所述电磁阀连接道口监测遥控装置，道口监测遥控装置根据道口端射频器的信号命令来控制电磁阀进行运动。

5. 根据权利要求1所述的电机车闯红灯柔性拦截系统，其特征在于，所述柔性阻车器包括机械部分、摩擦板、双向气缸、电磁阀和减震装置，机械部分支撑起摩擦靴，由电磁阀的动力推动双向气缸的伸缩来举起和落下摩擦板，所述减震装置安装在摩擦板的下面，在所述摩擦板的上面，还设有碰块。

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