CN104503300B - 一种电机车架线自动断电控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电机车架线自动断电控制装置及控制方法，其特征是：包括：控制主机：接收对应架线传送的载波信号，完成地址解析，若解析地址匹配则接通直流母线和本段架线，同时检测电机车工作状态以实时断电；电机车车载机：电机车车载机的板载单片机内先预存一个巷道壁挂定位机地址，当电机车车载机被激活后，检测地址更新，若地址有更新，则存储更新的地址并将更新的地址向控制主机发射，若地址无更新则提取内部存储的数据信息作为地址向控制主机发射；巷道壁挂定位机：设置对应架线的地址信息，且地址信息与本段架线的控制主机的地址信息一致，持续通过无线方式向巷道发送地址信息，以供电机车车载机接收。

Description

一种电机车架线自动断电控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及矿山井下运输巷电机车架线供电装置领域，具体地讲，涉一种电机车架线自动断电控制装置及控制方法。

背景技术

矿山井下运输巷中，架线式电机车以架空线作为电源的导线向电机车供电，提供动力能源来驱动电机车运行。为了能保证电机车正常行驶，传统的供电方式要求架线的全程时刻有电，这种供电方式既不利于节约电能，又不利于提高架线设施的安全性能，不能实现区段架线无车时架线无电状态、不能提高人身安全，容易造成机车追尾及人员触电伤亡事故的发生。

在此情况下许多矿山与科研单位都相继开发了电机车架线自动断电控制系统，目前市场自动停送电装置为载波通讯方式，以轨道和架线为信号传输载体，载波信号必须在电机车、架线、轨道三者构成良好的回路才能传输，回路链接不良极易造成信号的延时传输，导致送电延时过长或无法送电，实际工作中也验证了这一弊端。

盛大公司由于地质原因相比其他地下矿山涌水量较大，运输巷道内泥浆较多，造成电机车与导轨之间接触不良从而无法使架线停送电信号有效的快速的传输，导致电机车架线自动停电系统不能在正常运行。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种电机车架线自动断电控制装置及控制方法，降低了架线漏电和散杂电流，延长了架线使用寿命。

一种电机车架线自动断电控制装置，其特征是：包括：

控制主机：接收对应架线传送的载波信号，完成地址解析，若解析地址匹配则接通直流母线和本段架线，同时检测电机车工作状态以实时断电；

电机车车载机：电机车车载机的板载单片机内先预存一个巷道壁挂定位机地址，当电机车车载机被激活后，检测地址更新，若地址有更新，则存储更新的地址并将更新的地址向控制主机发射，若地址无更新则提取内部存储的数据信息作为地址向控制主机发射；检测本段架线的供电状态，若地址信息发送后一段时间仍没有上电，则向控制主机发送通用地址码，强制控制主机上电；上电成功后，实时检测地址变化，过分段时自动发送下一段架线的地址信息，完成电机车过分段点动作；

巷道壁挂定位机：设置对应架线的地址信息，且地址信息与本段架线的控制主机的地址信息一致，持续通过无线方式向巷道发送地址信息，以供电机车车载机接收，两段架线分段点处的巷道壁挂定位机发送特殊标定的地址信息，电机车行驶经过时被接收，此相邻分段架线同时上电。

作为对本技术方案的进一步限定，所述控制主机包括MCU控制器、电力线载波接收机、真空接触器和霍尔电流传感器，电力线载波接收机接收对应架线传送的载波信号，由MCU控制器完成地址解析，若解析地址匹配则驱动真空接触器接通直流母线和本段架线，本段架线上电，同时控制主机通过霍尔电流传感器检测流经真空接触器的电流也就是电机车的工作电流，判断电机车的工作状态以适时断电。

作为对本技术方案的进一步限定，所述电机车车载机包括板载单片机、激活按钮、电力线载波发射机和2.4G无线数传模块，按下激活按钮后，打开2.4G无线数传模块检测地址更新，若有更新则将新地址存储至板载单片机内部EEPROM，并按照新地址向电力线载波发射机发射，若无更新则提取内部EEPROM数据作为地址发往电力线载波发射机，经电力线载波发射机调制后通过电机车取电弓将信号传送至架线上，供控制主机接收识别，电机车车载机监测所在的本段架线供电状态，若载波信号发送后长时间仍未上电，则发送通用地址码，强制控制主机上电，成功上电行驶后，一直处于开启2.4G的无线数传模块检测地址变化，判断是否由一段架线经分段点驶往另一段架线，过分段时无需驾驶员干预，自动发送下一段架线地址载波信号至相邻的两个控制主机，下段控制主机接收后自动给对应的架线上电，电机车完成过分段点动作。

作为对本技术方案的进一步限定，所述MCU控制器采用单片机15L2K16S2。

作为对本技术方案的进一步限定，所述板载单片机采用单片机15L2K16S2。

作为对本技术方案的进一步限定，所述巷道壁挂定位机采用单片机15F2K16S2。

本发明公开了一种电机车架线自动断电控制方法，其特征是：包括如下步骤：

(1)电机车启东时，触动电机车车载机的激活按钮，车载机打开无线数传模块接收所在架线的本地地址，若接收成功，则将地址打包，通过电力线载波发射机经过取电弓发射到本段架线上；

(2)地址信息被控制主机的电力线载波接收机接收，电力线载波接收机接收的地址信息与控制主机设定的地址进行对比，若相符，则驱动真空接触器为本段架线上电；若地址信息发送一段时间后没有电机车没有上电，则电力线载波发射机发送通用地址码，强制控制主机驱动真空接触器为本段架线上电；

(3)电机车上电行驶后，无线数传模块不断检测电机车所在的架线地址变化，判断是否处于架线的分段点，当无线数传模块接收到分段点地址信息时，电力线载波发射机发送下一段架线地址信息的载波信号，下一段架线的控制主机接收后控制对应的架线上电，电机车完成过分段点动作；

(4)控制主机检测电机车的工作电流，若持续一定时间无电流出现，表明电机车已经停止行驶或者驶出此段架线，控制主机断开真空接触器，此段架线掉电；

(5)电机车行驶至目的地或者中途临时停车时，取电弓被拉下，架线电流消失，控制主机为架线掉电，同时电机车车载机记录停车位置地址信息，存入板载单片机内部EEPROM，车载机进入低功耗休眠状态。

作为对本技术方案的进一步限定，所述无线数传模块为2.4G无线数传模块。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明降低了架线空线漏电和杂散电流，减少了因漏电流引起的架线氧化锈蚀，延长架线使用寿命，实现了节能减排、降本增效的企业方针，为企业节省了大量资金。本发明还具有普遍的适用性，极大地降低了矿井下运输系统电机车追尾侧撞人员触电等安全事故的发生，实现了井下大巷直流架线全程分区段、自动停送电，保障了矿井架线轨道运输和人身安全，具有明显的实用价值，在同类企业中可以广泛推广。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的控制主机的MCU控制器以及外围电路原理图。

图3为本发明的真空接触器及其外围电路原理图。

图4为本发明的控制主机的电力线载波接收机的电路原理图。

图5为本发明的电机车车载机的板载单片机的电路原理图。

图6-图11为本发明的板载单片机的外围电路原理图。

图12为本发明的电机车车载机电力线载波发射机的电路原理图。

图13为本发明的巷道壁挂定位机的电路原理图。

图14、15为本发明的巷道壁挂定位机的外围电路原理图。

图中，1、控制主机，2、电机车，3、巷道壁挂定位机，4、架线母线，5、带电指示箱，6、架线。

具体实施方式:

下面结合实施例，进一步说明本发明。

参见图1-图4，本发明的包括控制主机1、电机车车载机和巷道壁挂定位机3。

控制主机：接收对应架线传送的载波信号，完成地址解析，若解析地址匹配则接通直流母线和本段架线，同时检测电机车工作状态以实时断电；

电机车车载机：电机车车载机的板载单片机内先预存一个巷道壁挂定位机地址，当电机车车载机被激活后，检测地址更新，若地址有更新，则存储更新的地址并将更新的地址向控制主机发射，若地址无更新则提取内部存储的数据信息作为地址向控制主机发射；检测本段架线的供电状态，若地址信息发送后一段时间仍没有上电，则向控制主机发送通用地址码，强制控制主机上电；上电成功后，实时检测地址变化，过分段时自动发送下一段架线的地址信息，完成电机车过分段点动作；

巷道壁挂定位机：设置对应架线的地址信息，且地址信息与本段架线的控制主机的地址信息一致，持续通过无线方式向巷道发送地址信息，以供电机车车载机接收，两段架线分段点处的巷道壁挂定位机发送特殊标定的地址信息，电机车行驶经过时被接收，此相邻分段架线同时上电。

所述控制主机包括MCU控制器、电力线载波接收机、真空接触器和霍尔电流传感器，电力线载波接收机接收对应架线传送的载波信号，由MCU控制器完成地址解析，若解析地址匹配则驱动真空接触器接通直流母线和本段架线，本段架线上电，同时控制主机通过霍尔电流传感器检测流经真空接触器的电流也就是电机车的工作电流，判断电机车的工作状态以适时断电。

所述电机车车载机包括板载单片机、激活按钮、电力线载波发射机和2.4G无线数传模块，按下激活按钮后，打开2.4G无线数传模块检测地址更新，若有更新则将新地址存储至板载单片机内部EEPROM，并按照新地址向电力线载波发射机发射，若无更新则提取内部EEPROM数据作为地址发往电力线载波发射机，经电力线载波发射机调制后通过电机车取电弓将信号传送至架线上，供控制主机接收识别，电机车车载机监测所在的本段架线供电状态，若载波信号发送后长时间仍未上电，则发送通用地址码，强制控制主机上电，成功上电行驶后，一直处于开启2.4G的数传模块检测地址变化，判断是否由一段架线经分段点驶往另一段架线，过分段时无需驾驶员干预，自动发送下一段架线地址载波信号至相邻的两个控制主机，下段控制主机接收后自动给对应的架线上电，电机车完成过分段点动作。

所述MCU控制器采用单片机15L2K16S2。

所述板载单片机采用单片机15L2K16S2。

所述巷道壁挂定位机采用单片机15F2K16S2。

本发明公开了一种电机车架线自动断电控制方法，包括如下步骤：

(1)电机车启东时，触动电机车车载机的激活按钮，车载机打开无线数传模块接收所在架线的本地地址，若接收成功，则将地址打包，通过电力线载波发射机经过取电弓发射到本段架线上；

(2)地址信息被控制主机的电力线载波接收机接收，电力线载波接收机接收的地址信息与控制主机设定的地址进行对比，若相符，则驱动真空接触器为本段架线上电；若地址信息发送一段时间后没有电机车没有上电，则电力线载波发射机发送通用地址码，强制控制主机驱动真空接触器为本段架线上电；

(3)电机车上电行驶后，无线数传模块不断检测电机车所在的架线地址变化，判断是否处于架线的分段点，当无线数传模块接收到分段点地址信息时，电力线载波发射机发送下一段架线地址信息的载波信号，下一段架线的控制主机接收后控制对应的架线上电，电机车完成过分段点动作；

(4)控制主机检测电机车的工作电流，若持续一定时间无电流出现，表明电机车已经停止行驶或者驶出此段架线，控制主机断开真空接触器，此段架线掉电；

(5)电机车行驶至目的地或者中途临时停车时，取电弓被拉下，架线电流消失，控制主机为架线掉电，同时电机车车载机记录停车位置地址信息，存入板载单片机内部EEPROM，车载机进入低功耗休眠状态。

所述无线数传模块为2.4G无线数传模块。

Claims (8)

1.一种电机车架线自动断电控制装置，其特征是：包括：

控制主机：接收对应架线传送的载波信号，完成地址解析，若解析地址匹配则接通直流母线和本段架线，同时检测电机车工作状态以实时断电；

电机车车载机：电机车车载机的板载单片机内先预存一个巷道壁挂定位机地址，当电机车车载机被激活后，检测地址更新，若地址有更新，则存储更新的地址并将更新的地址向控制主机发射，若地址无更新则提取内部存储的数据信息作为地址向控制主机发射；检测本段架线的供电状态，若地址信息发送后一段时间仍没有上电，则向控制主机发送通用地址码，强制控制主机上电；上电成功后，实时检测地址变化，过分段时自动发送下一段架线的地址信息，完成电机车过分段点动作；

巷道壁挂定位机：设置对应架线的地址信息，且地址信息与本段架线的控制主机的地址信息一致，持续通过无线方式向巷道发送地址信息，以供电机车车载机接收，两段架线分段点处的巷道壁挂定位机发送特殊标定的地址信息，电机车行驶经过时被接收，此相邻分段架线同时上电。

2.根据权利要求1所述的电机车架线自动断电控制装置，其特征是：所述控制主机包括MCU控制器、电力线载波接收机、真空接触器和霍尔电流传感器，电力线载波接收机接收对应架线传送的载波信号，由MCU控制器完成地址解析，若解析地址匹配则驱动真空接触器接通直流母线和本段架线，本段架线上电，同时控制主机通过霍尔电流传感器检测流经真空接触器的电流也就是电机车的工作电流，判断电机车的工作状态以适时断电。

3.根据权利要求1所述的电机车架线自动断电控制装置，其特征是：所述电机车车载机包括板载单片机、激活按钮、电力线载波发射机和2.4G无线数传模块，按下激活按钮后，打开2.4G无线数传模块检测地址更新，若有更新则将新地址存储至板载单片机内部EEPROM，并按照新地址向电力线载波发射机发射，若无更新则提取内部EEPROM数据作为地址发往电力线载波发射机，经电力线载波发射机调制后通过电机车取电弓将信号传送至架线上，供控制主机接收识别，电机车车载机监测所在的本段架线供电状态，若载波信号发送后长时间仍未上电，则发送通用地址码，强制控制主机上电，成功上电行驶后，一直处于开启2.4G的数传模块检测地址变化，判断是否由一段架线经分段点驶往另一段架线，过分段时无需驾驶员干预，自动发送下一段架线地址载波信号至相邻的两个控制主机，下段控制主机接收后自动给对应的架线上电，电机车完成过分段点动作。

4.根据权利要求2所述的电机车架线自动断电控制装置，其特征是：所述MCU控制器采用单片机15L2K16S2。

5.根据权利要求3所述的电机车架线自动断电控制装置，其特征是：所述板载单片机采用单片机15L2K16S2。

6.根据权利要求1所述的电机车架线自动断电控制装置，其特征是：所述巷道壁挂定位机采用单片机15F2K16S2。

7.一种电机车架线自动断电控制方法，其特征是：包括如下步骤：

(1)电机车启动时，触动电机车车载机的激活按钮，车载机打开无线数传模块接收所在架线的本地地址，若接收成功，则将地址打包，通过电力线载波发射机经过取电弓发射到本段架线上；

(2)地址信息被控制主机的电力线载波接收机接收，电力线载波接收机接收的地址信息与控制主机设定的地址进行对比，若相符，则驱动真空接触器为本段架线上电；若地址信息发送一段时间后没有电机车没有上电，则电力线载波发射机发送通用地址码，强制控制主机驱动真空接触器为本段架线上电；

(3)电机车上电行驶后，无线数传模块不断检测电机车所在的架线地址变化，判断是否处于架线的分段点，当无线数传模块接收到分段点地址信息时，电力线载波发射机发送下一段架线地址信息的载波信号，下一段架线的控制主机接收后控制对应的架线上电，电机车完成过分段点动作；

(4)控制主机检测电机车的工作电流，若持续一定时间无电流出现，表明电机车已经停止行驶或者驶出此段架线，控制主机断开真空接触器，此段架线掉电；

(5)电机车行驶至目的地或者中途临时停车时，取电弓被拉下，架线电流消失，控制主机为架线掉电，同时电机车车载机记录停车位置地址信息，存入板载单片机内部EEPROM，车载机进入低功耗休眠状态。

8.根据权利要求7所述的电机车架线自动断电控制方法，其特征是：所述无线数传模块为2.4G无线数传模块。