CN104249934A - 电磁动力运输系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于物料运输技术领域，具体地说是一种电磁动力运输系统，包括输送轨道、运料车、装载系统、卸载系统、道岔、永磁直线同步电机定子、控制系统，其特征在于所述输送轨道内设置永磁直线同步电机定子，运料车底部安装永磁铁阵列，运料车通过永磁体与永磁直线同步电机定子相互作用产生的推进力在输送轨道内运动，实现运料车上物料的输送。该电磁动力运输系统的可靠性和可维护性强，能够适用于各种复杂地形的物料运输区，并具有大角度运输的能力，使占地最小化，以及缩短到铁路线的运输通道距离等能力，实现快时速，低成本，运行平稳、易于实现自动控制，无污染等优点，可用于煤炭、矿石等大宗物料的中短途低成本运输。

Description

电磁动力运输系统

技术领域

本发明属于直线同步电机应用技术和物料运输和物流管理技术领域，具体地涉及一种利用永磁直线同步电机，输送轨道和运料车实现物料输送的电磁动力运输系统。

背景技术

以中国煤炭运输为例，中国煤炭运输主要依靠铁路、公路、沿海和内河水运。铁路是煤炭运输的主要方式，承担了煤炭总运量的75％，煤炭运量已占铁路货运量的45％以上，但仍不能满足煤炭运输需求，而铁路线路能力的增长又不能在短期内有所突破，因此这一矛盾难以迅速解决；公路运煤则以短距离运输为主，近几年铁路运力持续紧张，公路运煤量呈快速增加的势头。火车作为内陆煤炭运输的主要工具，需要消耗大量的柴油燃料，随着石油供求关系的制约，也成为能源经济发展的制约，。

综上所述，目前中国煤炭运输技术、承载量以及运输管理对整个经济社会的影响主要表现在四个方面：一是运输成本增加造成电力等相关产业成本增加；二是运力不足制约了产煤区生产能力的发挥，容易造成短期煤炭供应紧张；三是煤炭中短途运输及煤炭物流末端集疏运能力建设落后于关联用户的需求；四是环境污染严重。开发经济、高效、节能和环保型煤炭交通运输工具，大幅提升煤炭运输能力，已经成为加快我国能源建设、促进国民经济快速增长的必须条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用电磁动力对运料车进行驱动，利用输送轨道实现高效率攀登采煤区域附近普遍存在的困难地形，并具有攀登陡峭的坡度，是占地最小化，以缩短到铁路线的运输通道距离等能力的电磁动力输送系统，其突出特点是时速快、运行平稳，易于实现自动控制；无噪声，不排放有毒、有害气体。

为实现上述发明的目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电磁动力运输系统，包括输送轨道、运料车、装载系统、卸载系统、道岔、永磁直线同步电机定子、控制系统，其特征在于所述输送轨道内设置永磁直线同步电机定子和运料车的行走轨道和导向轨道，运料车上设置永磁体阵列和用于行走和导向的车轮，运料车通过其底部安装的永磁体与直线同步电机线圈相互作用产生的推进力在输送轨道内运动，从而实现运料车携带物料在输送轨道内的输送目的。

所述输送轨道内安装永磁直线同步电机定子和运料车的行走轨道和导向轨道，运料车安装永磁体阵列和用于行走和导向的车轮，运料车通过其永磁体与直线同步直线电机线圈作用产生的推进力在输送轨道模块内运动，所述运料车行走、导向轨道和运料车上用于行走和导向的车轮将运料车限位设置，实现运料车携带物料在输送轨道内的输送。

所述输送轨道线路为一重载运输轨道线路和空载输送轨道线路构成的输送回路，其回路一段设置物料装载系统，另一端设置物料卸载系统，物料装载系统和物料卸载系统高于其他输送线路处，物料装载系统的输送轨道端为斜向设置，在运料车装载物料后沿斜向下输送轨道加速运行时，由于车重在运行方向的分力作用，在更短时间和距离内将运料车加速到巡航运行速度。

所述输送轨道内间隔安装永磁直线同步电机定子，定子线圈每相绕组由单根电缆循环绕制而成，所述输送轨道全部由平直输送轨道、上弯下弯轨道对接而成的封闭输送线，输送线中由一定半径的水平弯曲轨道实现转弯。

所述输送轨道内永磁直线同步电机定子的安装距离根据运输线路的平直及坡度分别设置，水平段运矿车速度损失较小，永磁直线同步电机定子安装距离较大，坡度处安装距较小。

所述运料车包括矿车箱体和矿车架，矿车箱体上面安装有矿车盖，矿车盖与矿车箱体通过弹簧合页连接而成，矿车盖上安装有开盖手柄、车架上设置有行走轮、导向轮、连接器，车架底部安装永磁体阵列。

所述运料车行走轨道为H型钢上表面，导向轨为矩形管，所述运料车的设置有行走轮和导向轮，该两组车轮实现运料车的行走和导向。

所述的输送轨道由H型钢表面作为行走轨道，矩形管作为导向轨道，所述的轨道模块通过方管焊接将两个H型钢连接在一起，导向轨道通过焊接在H型钢两侧的支撑板组成整个输送轨道。

所述的输送轨道上设置防雨罩，防雨罩上设置骨架，通过焊接及螺栓连接安装在输送轨道上。

所述输送系统的装载系统设置有若干个平行设置的装载站，所述各装载站通过输送轨道连接，装载系统前后两端设置有机械道岔，各装载站轮流将装载后的运料车输入运行轨道。

所述装载站上有物料缓冲仓、定量称量机构，定量称量机构的容积与运料车容积大致相同，物料缓冲仓用于向定量称量机构内缓冲物料。

所述卸载系统设置卸载站，所述卸载站上有转子、托辊装置、驱动装置、夹紧装置、对位装置、漏斗等组成，转子类似于圆柱体的钢结构，通过转子的旋转运动使运料车列整体翻转，进行物料卸载。

所述输送轨道的装载系统处设置机械道岔，运料车在装载站装载物料后，经过机械道岔变道进入重载输送轨道向卸载站运行。

所述输送轨道的卸载系统处设置机械道岔，运料车在卸载站卸载物料后，经过机械道岔变道进入空载输送轨道并返回装载站进行再次装载。

所述直线同步电机由现场控制系统控制，由位置监测系统精确定位运料车与电机线圈的相对位置，并参考来自中央控制器的输入控制信号，经由数字信号处理器对三项逆变器进行开关控制，改变三相永磁直线同步电机定子的电流大小，相位和频率，从而控制运料车的车速。

所述现场电机相位控制系统由中央控制系统调控，中央系统控制功能包括跟踪运料车，指示现场控制模块，运输系统从一种停止状态开始运动，控制关闭运输系统，以采用安全方式处理运输系统的故障，中央控制系统可以调控加减速，并且发送装载、卸载和维修支线等操作指令。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的阐述。

图1是本发明中运料车的主体结构示意图；

图2是本发明电磁动力运输系统的截面结构示意图；

图3是本发明电磁动力运输系统中装载系统的结构示意图；

图4是本发明电磁动力运输系统中卸载系统的机构示意图；

图5是本发明电磁动力运输系统中道岔的结构示意图；

图6是本发明电磁动力运输系统整体线路结构示意图；

图7是本发明电磁动力运输系统控制系统原理图；

图8是本发明电磁动力运输系统中刹车系统结构示意图主视图；

图9是本发明电磁动力运输系统中刹车系统结构示意图俯视。

图中：1.车盖；2.车厢；3.行走轮；4.导向轮；5.连接器；6.永磁体阵列；7.永磁直线同步电机定子；8.行走导轨；9.输送轨道；10.导向轨道；11.物料缓冲仓；12.电液闸门；13.皮带给料机；14.定量称量机构；15.转子；16.夹紧装置；17.驱动装置；18.托辊装置；19.漏斗；20.装载系统；21.道岔；22.卸载系统；23.刹车装置；24.储气罐。

具体实施方式：

输送轨道9的内壁间隔安装永磁直线同步电机定子7，永磁直线同步电机定子7安装在壳体内并用盖板密封，表面光滑，易于清除物料残渣，永磁直线同步电机定子7在输送轨道9模块内间隔一定距离安装，接力推动运料车前行。

如图1所示，运料车包括车架和车厢2，车厢上面设置密封车盖1，车架上设置行走轮3，导向轮4，底板安装永磁铁阵列6，六节运料车使用连接器5连成一列，车架上安装调整螺栓用于调整永磁铁阵列6和永磁直线同步电机定子7的气隙。

如图3和图4所示，输送轨道9内的装载系统20和卸载系统22分别设置有若干个装卸载位，各装载位轨道模块连接，连接处设置道岔21，各装载为轮流将装载后的运料车通过道岔21变化到主输送轨道内。装载站处设置有装载机构，所述装载机构上段为物料缓冲仓11，物料缓冲仓11上设置有电液闸门12，下端设置有皮带给料机13，皮带给料机13将物料送至定量称量机构14，对矿车进行装载。道岔21分别设置在装卸载站线路与主线路交叉处，所述道岔21上设置有可移动轨道，运料车在可移动轨道上运行，选择装卸载位。

如图7所示，每一列同时运行的运料车将由各自的现场控制系统加以控制，如果整个轨道运行回路上有N组运料车列，包括返回轨道，则至少需要N个现场控制系统。现场控制系统包括三项绕组线圈，三线逆变器，数字信号处理器，位置检测信号以及来自中央控制器的输入控制信号，经由数字信号处理器对三项逆变器进行开关控制，改变三项线性同步直线电机绕组线圈的电流大小，相位和频率，从而控制车速。

如图8和9所示，刹车系统设置于行走轨道8表面上，由刹车装置23和储气罐24组成。刹车系统用于实现整个运输系统在突然断电情况下的紧急刹车功能。所述的刹车装置23在运输系统断电情况下，由于来自储气罐24压力气体的作用，短时间内充气并向上运动，摩擦面与运料车接触，通过摩擦力的作用进行制动。刹车系统用于线路全线停机故障补救方案，能够方便的解决电磁动力运输系统中出现的断电或其他原因导致的运料车停机故障。

运输作业时，可以将若干辆运料车首尾一次连接后输送入运输轨道进行物料输送，采用多个装载机构在规定的时间间隔之内，对一列运料车同时进行装载，物料可为颗粒大小不同的混合物，试验结果表明该电磁动力运输系统的运行成本仅为火车运输成本的四分之一，同时能够实现电气自动控制，长时间运行平稳。如按固定周期10秒发送一列、每列6辆运料车、每辆运料车厢体积车0.8m³、物料为煤炭计算，其运载能力为500-1000万吨/年，能够满足电厂或大型煤炭输送要求。

Claims (17)

1.一种电磁动力运输系统，包括输送轨道(9)、运料车、装载系统(20)、卸载系统(22)、道岔(21)、永磁直线同步电机定子(7)、控制系统、刹车系统，其特征在于所述输送轨道(9)内设置永磁直线同步电机定子(7)和运料车的行走轨道(8)和导向轨道(10)，运料车上设置永磁体阵列(6)和用于行走的行走轮(3)和用于导向的导向轮(4)，运料车通过其永磁体与直线同步电机线圈作用产生的推进力在输送轨道(9)模块内运动，所述运料车行走轨道(8)、导向轨道(10)和运料车上用于行走和导向的车轮将运料车限位设置，实现运料车携带物料在输送轨道(9)内的输送。

2.根据权利要求1所述的电磁动力运输系统，其特征在于所述输送系统为封闭环线设计，包括重载运输轨道线路和空载输送轨道线路构成的输送回路，其回路一段设置物料装载系统(20)，另一端设置物料卸载系统(22)，物料装载系统(20)和物料卸载系统(22)处输送轨道高于其他输送线路处，物料装载系统(22)的输送轨道端为斜向设置，在运料车装载物料后沿斜向下运行，在重力的分力作用下加速运行，在更短时间和距离内将运料车加速到巡航速度。

3.根据权利要求1所述的电磁动力运输系统，其特征在于所述输送轨道(9)内间隔安装永磁直线同步电机定子(7)，其每相绕组由单根电缆循环绕制而成，所述输送轨道(9)全部由平直输送轨道、上弯下弯输送轨道对接安装成为一条封闭的输送环线，输送环线中由一定半径的水平弯曲轨道实现转弯。

4.根据权利要求3所述的电磁动力运输系统，其特征在于所述输送轨道(9)内永磁直线同步电机定子(7)的安装距离根据运输线路的平直及坡度分别设置，水平段运矿车速度损失较小，永磁直线同步电机定子(7)安装距离较大，坡度处安装距较小。

5.根据权利要求1所述的电磁动力运输系统，其特征在于所述运料车包括车厢(2)和矿车架，车厢(2)上面安装有车盖(1)，车盖(1)上安装有开盖手柄、车架上设置有行走轮(3)、导向轮(4)、连接器(5)，车架底部安装永磁体阵列。

6.根据权利要求1所述的电磁动力运输系统，其特征在于所述运料车行走轨道(8)为H型钢上表面，导向轨(10)为矩形管，所述运料车的设置有行走轮(3)和导向轮(4)，该两组车轮实现运料车的行走和导向。

7.根据权利要求6所述的电磁动力运输系统，其特征在于所述的输送轨道(9)由H型钢表面作为行走轨道(8)，矩形管作为导向轨道(10)，所述的行走轨道(8)通过方管焊接将两个H型钢连接在一起，导向轨道(10)通过焊接在H型钢两侧的支撑板组成整个输送轨道(9)。

8.根据权利要求1所述的电磁动力运输系统，其特征在于所述的输送轨道(9)上设置防雨罩，防雨罩上设置骨架，通过焊接及螺栓连接安装在输送轨道(9)上。

9.根据权利要求2所述的电磁动力运输系统，其特征在于所述输送系统的装载系统(20)设置有若干个平行的装载站，所述各装载站通过输送轨道(9)连接，装载系统前后两端设置有道岔(21)，各装载站轮流将装载后的运料车输入输送轨道(9)。

10.根据权利要求9所述的电磁动力运输系统，其特征在于所述装载系统(20)处设置有装载位，所述装载站上有物料缓冲仓(11)、定量称量机构(14)，定量称量机构(14)的容积与运料车容积大致相同，物料缓冲仓(11)用于定量称量机构(14)内的缓冲物料。

11.根据权利要求2所述的电磁动力运输系统，其特征在于所述卸载系统(22)设置卸载站，所述卸载站上有转子(15)、托辊装置(18)、驱动装置(17)、夹紧装置(16)、对位装置、漏斗(19)等组成，转子(15)类似于圆柱体的钢结构，通过转子(15)的旋转运动使运料车列整体翻转，进行物料卸载。

12.根据权利要求11所述的电磁动力运输系统，其特征在于所述输送轨道(9)的装载系统(20)处设置道岔(21)，运料车在装载站装载物料后，经过道岔(21)变道进入重载输送轨道向卸载站运行。

13.根据权利要求11所述的电磁动力运输系统，其特征在于所述输送轨道(9)的卸载系统(22)处设置道岔(21)，运料车在卸载站卸载物料后，经过道岔(21)变道进入空载输送轨道(9)并返回装载站进行再次装载。

14.根据权利要求3所述的电磁动力运输系统，其特征在于所述永磁直线同步电机定子(7)由现场控制系统控制，由位置监测系统精确定位运料车与电机线圈的相对位置，并参考来自中央控制器的输入控制信号，经由数字信号处理器对三项逆变器进行开关控制，改变三相永磁直线同步电机定子(7)的电流大小，相位和频率，从而控制运料车的车速。

15.根据权利要求13所述的电磁动力运输系统，其特征在于所述现场电机相位控制系统由中央控制系统调控，中央系统控制功能包括跟踪运料车，指示现场控制模块，运输系统从一种停止状态开始运动，控制关闭运输系统，以采用安全方式处理运输系统的故障，中央控制系统可以调控加减速，并且发送装载、卸载和维修支线等操作指令。

16.根据权利要求1所述的电磁动力运输系统，其特征在于所述的刹车系统设置于行走轨道(8)表面上，由刹车装置(23)和储气罐(24)组成。刹车系统用于实现整个运输系统在突然断电情况下的紧急刹车功能。

17.根据权利要求16所述的电磁动力运输系统，其特征在于所述的刹车装置(23)在运输系统断电情况下，由于来自储气罐(24)压力气体的作用，短时间内充气并向上运动，摩擦面与运料车接触，通过摩擦力的作用进行制动。