CN109003526A - 一种基于磁吸定位的快速组合式井底车场模型教具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于磁吸定位的快速组合式井底车场模型教具，包括模型设计基板、巷硐模型零件、设施设备模型零件、模拟演示及控制装置，模型设计基板包括第一磁性金属层，第一磁性金属层下方粘接有聚氨酯硬质泡沫板，巷硐模型零件包括相互粘接的第一磁贴层、塑料槽板和第二磁性金属层，磁性连接于模型设计基板的第一磁性金属层上，设施设备模型零件包括相互粘接的第二磁贴层、塑料模型和第三磁贴层，磁性连接于巷硐模型零件的第二磁性金属层上，模拟演示装置粘接有磁性金属环或磁性金属片。本发明模型设计基板放置便捷，模型调整、拆装、携带方便，可让学生进行自主性、创新性设计，可方便教师演示讲解及进行任务式教学。

Description

一种基于磁吸定位的快速组合式井底车场模型教具

技术领域

本发明涉及采矿工程教学及设计培训技术领域，特别是指一种快速组合式井底车场模型教具。

背景技术

采矿工程涉及大量的矿井井下运输工程，井底车场是沟通井上和地下采矿工作场所的枢纽，涉及煤炭、矸石、材料、装备、人员的运输中转，不仅有较多的窄轨运输和胶带运输，而且有相应的巷道及硐室配合用以保证物料的运输衔接、暂存、调度，装备的组装、维修，人员的医疗、休息等待，排水、供电等设施的布置等，是井下运输中最重要部分。根据主、副井井筒与大巷的位置关系以及采用的主、辅运输方式，井底车场可以设计为多种型式，井底车场的设计好坏直接影响矿井生产效率和安全，是采矿工程相关院校和设计研究单位都非常重视的教学培训内容。

井底车场型式灵活多变，型式多样，考虑到当前学生下井实习困难，地上教学培训场地有限，目前井底车场实践教学条件有限且单一，多以静态典型车场教学模型为教具，放置于实验室进行实验参观验证，只能实现传统的验证性和演示性实验教学，不能实现设计性和综合性实验，缺乏激发学生创造性和兴趣的教具，影响教学效果。

分析井底车场常规模型的缺点有：第一，大部分为整体模型，部分可拆解拼装模型也基本是整体模型分解后通过连接件恢复性复原装配，尺寸较大，不变携带，难以实现课堂教具功能，更难实现学生自主创新设计井底车场；第二，可拆解拼装模型所用连接原理均为榫槽原理，榫槽连接方式是在两个模型连接位置分别设置插头和槽口或在任何两个模型零件中间增加了专门的连接件，这种连接方式不管是一体的还是分解的都会使得模型连续性差，不可避免导致模型拼接灵活性差，榫槽定位加工较困难，成本高，容易损坏或磨损导致定位不牢，特别是难以实现微小零件及独立模型（如水泵、矿车）的制作及拼装定位；第三，零件尺寸限制性强，调整困难，难以实现零件的复合拼装；第四，模型零件数量有限，无法扩展，严重限制了学生的创新意识的形成和创新能力的发展。

综上所述，目前传统方式的井底车场模型不能适应井底车场灵活多变，型式多样的设计组装要求，部分可拆装模型也只是在一定程度上解决了模型的携带问题及实现学生的动手组装能力，拼装基本上是恢复性组装，其实质还是对部分车场型式的验证及演示学习，难以实现自主设计、创新思维的设计性、创新性实验功能，即学生不能自主改变或创新设计，教师也只能按既有模型型式讲解而没有灵活创新的教具或进行任务给定式教学。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种基于磁吸定位的快速组合式井底车场模型教具，解决了现有技术中的井底车场教学模具缺乏灵活性而使用不便、不能激发学生的创造性思维的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种基于磁吸定位的快速组合式井底车场模型教具，包括模型设计基板、巷硐模型零件、设施设备模型零件、模拟演示及控制装置，模拟演示及控制装置包括灯带、灯珠、导线、控制器、电源、信号收发器和遥控器，电源、灯带、灯珠、导线和信号收发器与控制器相连，信号收发器与遥控器无线通信。所述模型设计基板包括第一磁性金属层，第一磁性金属层下方粘接有聚氨酯硬质泡沫板，所述第一磁性金属层和聚氨酯硬质泡沫板上均开设有若干个同心不同直径的穿线孔，灯带和灯珠与控制器连接的导线穿过所述穿线孔，聚氨酯硬质泡沫板下方设置有设计基板底框，所述控制器、信号收发器、电源和遥控器隐性布置于设计基板底框内，所述巷硐模型零件、设施设备模型零件依次与模型设计基板磁性连接，所述巷硐模型零件包括连接一体的第一磁贴层、塑料槽板和第二磁性金属层，所述设施设备模型零件包括连接一体的第二磁贴层、塑料模型本体和第三磁贴层，所述模拟演示及控制装置的零部件上连接有磁性金属环或磁性金属片，磁性金属环或磁性金属片与第三磁贴层相贴合。

所述模型设计基板一侧设置有挂环，所述设计基板底框的设计有包边结构，所述塑料槽板为巷硐模型零件的主体材料，第一磁贴层粘贴在塑料槽板外侧的底面，第一磁贴层与第一磁性金属层相配合，第二磁性金属层粘贴在塑料槽板的内侧的底面。

所述设施设备模型零件包括由磁贴制作的轨道和以塑料模型本体为主体的配套模型，塑料模型本体的底面贴设第二磁贴层、顶面贴设第三磁贴层，第二磁贴层与第二磁性金属层相配合。

所述灯带和灯珠通过导线与控制器相连，导线穿过所述穿线孔，第一磁性金属层上穿线孔的直径大于聚氨酯硬质泡沫板上穿线孔的直径，灯带和灯珠包括若干种长度规格和若干种发光颜色，所述磁性金属环间隔套设在所述导线上，所述磁性金属片粘贴在灯带和灯珠的底部。

所述巷硐模型零件包括巷道模型零件和硐室模型零件，巷道模型零件和硐室模型零件的连接端设置有统一标准的骑缝半圆孔，任意两个巷硐模型零件拼接后两个相邻的骑缝半圆孔构成完整的圆孔，圆孔为所述导线的穿过孔，所述导线巷道模型零件包括宽巷道模型和窄巷道模型，宽巷道模型和窄巷道模型均包括直巷段、弯曲巷段、岔巷段、宽窄巷过渡段。

所述岔巷段包括左分单侧岔巷、右分单侧岔巷、对称岔巷、十字交岔巷、T形岔巷。

所述左分单侧岔巷包括宽左分单侧岔巷、窄左分单侧岔巷、宽分窄左分单侧岔巷和窄分宽左分单侧岔巷，所述右分单侧岔巷包括宽右分单侧岔巷、窄右分单侧岔巷、宽分窄右分单侧岔巷和窄分宽右分单侧岔巷，所述对称岔巷包括宽对称岔巷和窄对称岔巷，所述十字交岔巷包括宽十字交岔巷和窄十字交岔巷，所述T形岔巷包括宽T形岔巷、窄T形岔巷和两宽一窄T形岔巷。

进一步地，所述宽窄巷过渡段包括直通型宽窄巷过渡段、左偏型宽窄巷过渡段和右偏型宽窄巷过渡段。

所述硐室模型零件包括依次为主井筒、副井筒、底卸式矿车卸载站、翻笼卸载站、中央变电所、中央水泵房、水仓入口、水仓出口、材料硐室、医疗室、等候室、工具库、电机车维修充电硐室、调度室、推车机硐室、清理撒煤斜巷入口、井底煤仓上口。

所述设施设备模型零件包括轨道、胶带运输机、排水泵和配电柜，所述轨道包括直轨段、弯轨段、左单开道岔、右单开道岔、对称道岔、渡线道岔。

本发明采用模块化的组合形式，巧妙地利用了磁吸原理，提供了一种开放性的设计平台，打破了固定教学模具的桎梏，为教师提供了一种自由的教学平台，为学生提供了一种自主创新的实现场地。利用磁吸原理连接可靠、零件不会脱落，磁吸原理使得组装、拆卸便捷，也使得单个零件的结构简单而便于制作生产。为增加本教具的实验范围和通用性，零件库设计为可扩展的、开放的，学生或教师可增补扩展矿井运输新技术设备模拟模型零部件。模型设计基板是模型零件及模拟演示及控制装置组装的平台，巷硐模型零件、设施设备模型零件、模拟演示及控制装置三部分零件又按其功能被分解为若干零件独立制作，常用零件冗余制作，这些被分解制作的零件分类编号并标识于零件上，形成零件库，连同模型设计基板，总体构成本教具，当需要设计拼装井底车场模型时，按车场型式、功能等要求从零件库中选取合适的零件进行各种层次的组装，即可快速形成各种井底车场模型。

模型设计基板磁吸固定并承载所有车场模型并隐性安装信号收发器、控制器、导线等模拟演示及控制装置，巷硐模型零件可方便的拼装成某种型式的井底车场巷硐模型并定位于模型设计基板上，由设施设备模型零件拼接而成的轨道线路、胶带输送机等设施设备模型安装定位于巷硐模型内，模拟演示及控制装置用以模拟井底车场设施设备的位置、状态及物料在井底车场内运输调度过程，模拟方式为可编制控制的多色灯光模拟，灯带、灯珠零件磁吸固定在被模拟的设施设备上，并通过导线连接至控制器及信号收发器上，信号收发器与遥控器无线通信，控制器、信号收发器、电源和遥控器安装于模型设计基板下部轻质绝缘槽框内。

本发明得益于磁吸定位方式和轻质化制作，具有金属顶面平整，轻质、整体刚性好，绝缘性好的特点。模型可以任意角度放置及组装，磁吸力大小可以通过磁贴或磁性金属层面积大小调整，使得磁吸固定力度合适，拆装调整极度简单方便，零件之间没有直接接触而没有磨损，这些特征使得井底车场模型零件轻巧耐用，能够快速实现井底车场模型的组装、变换及演示。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为模型设计基板的俯视结构示意图；

图2为图1的仰视结构示意图；

图3为图1中A-A面的剖视结构示意图；

图4为图3中B处的放大结构示意图；

图5为巷硐模型零件的结构示意图；

图6为图5中B-B面的剖视结构示意图；

图7为直巷段的示意图；

图8为弯曲巷段的示意图；

图9为岔巷段的示意图；

图10为各个过渡段的示意图；

图11为硐室模型零件的示意图；

图12为直轨段和弯轨段的示意图；

图13为各个道岔的示意图；

图14为胶带运输机、排水泵和配电柜的示意图；

图15为本发明一个实施例的形状示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种快速组合式井底车场模型教具，包括模型设计基板、巷硐模型零件、设施设备零件和模拟演示及控制装置四部分。巷硐模型零件主要包括被分解的有一定特征并能相互配合的各种巷道模型零件和硐室模型零件，设施设备零件主要包括被分解的有一定特征并能相互配合的设施模型零件和设备模型零件。这些模型零件可以被拼装为较完整的设施设备模型，安装于巷道和硐室内，如各种运输线路、运输装备、排水泵、配电柜等模型零件。

上述四部分的功能及位置层序关系如下：模型设计基板001磁吸固定并承载所有车场模型并隐性安装信号收发器、控制器、电源、导线等模拟演示及控制装置的部件。巷硐模型零件可方便的拼装成某种型式的井底车场巷硐模型并磁吸固定于模型设计基板001上，由设施设备模型零件拼接而成的轨道线路、胶带输送机等设施设备模型安装于巷硐模型内。模拟演示及控制装置用以遥控模拟井底车场设施设备的位置、状态及物料在井底车场内运输调度过程，模拟方式为可编制控制的多色灯光模拟，模拟灯带磁吸固定于被模拟的设施设备上，导线通过巷硐模型零件接口处骑缝半圆孔100D和模型设计基板001上的穿线孔001D连至控制器上，控制器和信号收发器隐性安装于模型设计基板001下部轻质绝缘槽框内。下面结合图例对本发明教具各部分的设计制作给出具体的技术原理及制作方法。

模型设计基板001，如图1-4所示。模型设计基板001采用聚氨酯硬质泡沫板001A为基础材料，模型设计基板001为铁质表面的轻质复合材料板，上层为约0.1mm厚的第一层薄铁皮001C，用以与巷硐模型底面的磁贴产生磁吸力从而固定支撑整个模型组件，薄铁皮001C尽量薄从而减轻重量，中间层为约10mm厚的聚氨酯硬质泡沫板001A，与第一层薄铁皮001C粘接，用于防止第一层薄铁皮001C在承受向外拉力载荷时与聚氨酯硬质泡沫板001A离层及变形，保证第一层薄铁皮001C面的平整服帖，聚氨酯硬质泡沫板001A下面与若干30*30方形聚氨酯硬质泡沫条粘接，形成模型设计基板底框001B，加强了模型设计基板001整体刚度，同时形成不低于30mm高的框槽空间，用以隐性布置部分模拟演示及控制装置，如电源、导线、控制器、信号收发器、遥控器等。

模型设计基板001均布若干直径4-6mm穿线孔001D，穿线孔001D穿透第一层薄铁皮001C和聚氨酯硬质泡沫板001A，穿线孔001D在聚氨酯硬质泡沫板001A部分与在第一层薄铁皮001C部分相比同轴且直径小2mm，这样能保证穿孔导线不被铁皮刃边损伤。模型设计基板001四周用轻质塑料或铝材镶框边，在一侧框边安装挂耳001E，可以悬挂展示模型，同时美化基板并进一步提高整体刚度。模型设计基板整体大小可设计为多种规格，如750*600mm，1000*800mm，1500*1200mm，以方便的容纳布置井底车场模型并方便携带为原则，本实施例规格为1500*1200mm。

巷硐模型零件，如图5-11所示，包括若干长度不同的直巷段2、若干不同转角和曲率半径的弯曲巷段3、若干不同型式的岔巷段4、若干不同型式的宽窄巷过渡段5、若干不同功能的硐室6。为提高车场设计灵活性及适应性，直巷段和弯曲巷段均设计为宽巷和窄巷两种基本巷宽规格，弯曲巷段曲率半径设计按3倍巷宽设计制作。对应两种巷宽，分别设计制作不同长度的直巷段101-108，不同弯角的弯曲巷段109-118，10mm长直巷段104、108和5°弯角弯曲巷段113、118同时作为调整段，可使巷道尺寸匹配更加准确，方便设计选取。

硐室结构与巷道结构原理一致，接口设计与窄巷接口型式相同。巷硐模型零件包括38种共38*5个巷道模型零件和17个硐室模型零件。巷道模型零件分为宽、窄两种基本规格，宽巷模型零件为60mm宽，窄巷模型零件为40mm宽。巷硐模型零件均由1mm厚的磁力贴100B、塑料槽100A、0.1mm厚度的第二层薄铁皮100C按所需结构复合制作而成，1mm厚的磁力贴100B粘贴于塑料槽100A的外侧底面，0.1mm厚度的第二层薄铁皮100C粘贴于塑料槽100A内侧底面。

巷硐零件的塑料槽100A作为巷硐模型基本构架，外侧底部用强力胶粘贴磁力贴100B以便获得磁性，方便巷硐模型零件在模型设计基板上的调整定位，塑料槽100A内部底面上用强力胶粘接一层超薄铁皮100C，给巷硐模型零件赋予铁性，用于承载并磁吸定位安装于巷硐模型零件内部的设施设备模型零件。模型顶部敞口，便于布置调整巷硐内设备、也便于演示观察讲解。底部磁贴相对于模型外侧底面居中布置，且沿周边比巷硐底面轮廓稍内缩，因为磁力贴有1mm的厚度，这样在每个模型块的下方，沿四周边界向内恰好形成槽型空隙，可以方便地将模拟演示控制导线比较隐蔽地引到模型设计基板下部框槽内。槽道上表面铁皮面积要小于巷道内侧底面面积，具体为沿模型内侧底面四周边界内缩，并居中布置，这样可以保证薄铁皮粘贴平整，同时方便端部对接及各种孔洞布置。

在每个巷道模型零件端部两侧各打一个直径为4mm的骑缝半圆孔100D，两个骑缝半圆孔沿模型底面轴向中心线完全对称布置，且两孔中心距为50mm，作为各巷硐模型零件对接定位参考标记同时兼做穿线孔。因两孔对称布置，所以巷道模型可以两端任意颠倒使用而不必拘束于确定方向，大大增加了模型设计的灵活性和通用性。这样的接口避免了各模型零件之间的接口机械配合，拼接方便灵活，又不失定位准确性，制作工艺简单。

如图7所示，直巷段2包括200mm长直巷（宽）101、100mm长直巷（宽）102、40mm长直巷（宽）103、15mm长直巷（宽）103A、10mm长直巷（宽）104、200mm长直巷（窄）105、100mm长直巷（窄）106、40mm长直巷（窄）107、15mm长直巷（窄）107A、10mm长直巷（窄）108。

如图8所示，弯曲巷段3包括90°弯曲巷段（宽）109、45°弯曲巷段（宽）110、30°弯曲巷段（宽）111、10°弯曲巷段（宽）112、5°弯曲巷段（宽）113、90°弯曲巷段（窄）114、45°弯曲巷段（窄）115、30°弯曲巷段（窄）116、10°弯曲巷段（窄）117、5°弯曲巷段（窄）118。对应两种巷宽，分别设计制作不同长度的直巷模型零件101-108，不同弯角的弯曲巷段109-118，10mm长直巷段104、108和5°弯角弯曲巷段113、118同时作为调整段，可使巷道尺寸匹配更加准确，方便设计选取；硐室结构与巷道结构原理一致，接口设计与窄巷接口型式相同。

如图9所示，岔巷段4包括左分单侧岔巷（宽）119、右分单侧岔巷（宽）120、对称岔巷（宽）121、十字交岔巷（宽）122、T形岔巷（宽）123、T形岔巷（宽窄宽）123A、左分单侧岔巷（窄）124、右分单侧岔巷（窄）125、对称岔巷（窄）126、十字交岔巷（窄）127、T形岔巷（窄）128、左分单侧岔巷（宽分窄）129、右分单侧岔巷（宽分窄）130、左分单侧岔巷（窄分宽）131、右分单侧岔巷（窄分宽）132。

如图10所示，宽窄巷过渡段包括对称型宽窄巷过渡段133、左偏型宽窄巷过渡段134、右偏型宽窄巷过渡段135。

如图11所示，硐室模型零件6包括主井筒151、副井筒152、底卸式矿车卸载站153、翻笼卸载站154、中央变电所155、中央水泵房156、水仓入口157、水仓出口158、材料硐室159、医疗室160、等候室161、工具库162、电机车维修充电硐室163、调度室164、推车机硐室165、清理撒煤斜巷入口166、井底煤仓上口167。

巷硐模型的拼接定位：摒弃传统的榫槽拼接定位结构（易损坏，尺寸加工要求严格，制作难度较大，通用性差、塑料或金属尖角容易伤人），采用间接定位方法，即利用在模型设计基板上的磁吸定位实现各巷硐模型零件相对位置的间接拼接固定。具体为：各巷硐模型零件直接在设计基板上摆放，因磁贴为非强磁，对接时与底板间磁力不大，可以方便的对模型进行平移调整，对齐各巷道或硐室模型端部骑缝半圆。确认位置合适后，稍用力下压模型，模型与设计基板间贴合更紧密，同时磁吸力也会增加，有利于保持位置固定，最终拼装好的模型紧贴固定于模型设计基板铁皮上并保持吸合状态。需要拆解或改变设计时，只需稍用力将模型零件模块拉离模型设计基板即可，因磁贴磁吸力弱于胶粘粘结力，所以模型零件底部的磁贴可以方便的磁吸固定或分离而不损伤模型或模型设计基板。

设施设备模型零件的设计原理及制作方法为：

矿井运输主要采用轨道矿车和可伸缩胶带输送机运输，胶带输送机主要用于运煤、矸石，轨道矿车即可用来运输煤炭，也广泛应用于材料、矸石、人员等辅助运输，这些设施设备的长度和位置都是随设计或生产经常变化的，为满足模拟性及设计灵活性，本教具对此类设备模型分解为零件制作，按不同设计灵活拼装，轨道被分解为若干长度不等的直轨段、不同转角的弯轨段，各种型式的道岔；运输胶带机分解为机头、机尾、若干中间段分别制作；变电所设备、排水泵设备等模型整体性较强，体积也不大，不必分解，制作整体模型。

这些设施设备模型零件无论是整体制作还是再分解为更细的零件制作，都必须使设施设备模型零件底部能与巷硐模型零件形成磁吸定位关系，同时上部要方便对演示灯带及标识物进行承载及磁吸定位，因此采取以下设计及制作方法：与巷硐模型零件类似，参考图6，设施设备模型零件以轻质塑料为主体制作，底部粘贴磁贴，实现与巷硐模型的配合及定位。考虑到上部被承载的是不易赋予磁性的小体积电气零件，所以将设施设备模型零件顶部也设计为磁性，即在设施设备模型零件顶部粘贴大小适宜的磁贴片；模型零件尽可能的轻质，避免设计基板竖直放置时模型零件掉落或移位，对于轨道类零件等扁平状模型直接用磁条贴切割制作，顶底自然满足磁性设计要求。

此种模型制作及定位方式使得所有实施设备模型能在巷道或硐室底板上磁吸定位，当受到外力时还能实现位置的轻松改变，特别是分解零件方式制作的模型，设备本身就是便捷的拼接起来的，设计灵活，可很方便的设计设备长短、位置。此外，作为设施设备零件的补充，用磁条贴裁剪制作若干直径约5mm的圆片或其它形状的小块体，作为设计素材备用，比如用作道岔扳道器模拟及道岔位置指示灯模拟等。

如图12-14所示，为设施设备模型零件。设施设备模型零件包括21种共21*5个轨道模型零件、3套胶带运输机模型零件、3台排水泵模型零件和3套配电柜模型零件。所述轨道模型零件包括直轨段7、弯曲轨段8和道岔段9。轨道模型零件由1mm厚磁贴直接裁切制作，其它零件由1mm厚磁贴、PVC塑料材料复合制作而成，保证每个设施设备零件有磁底和磁顶，能方便的磁吸定位于巷硐模型零件内并很好的承载被赋予铁性的灯带、灯珠等模拟演示零件。

如图12中所示，轨道模型零件依次为200mm直轨段201、100mm直轨段202、40mm直轨段203、10mm直轨段204、5mm直轨段204A、90°弯轨段（曲率半径180mm）205、45°弯轨段（曲率半径180mm）206、30°弯轨段（曲率半径180mm）207、10°弯轨段（曲率半径180mm）208、7°弯轨段（曲率半径180mm）208A、5°弯轨段（曲率半径180mm）209、90°弯轨段（曲率半径120mm）210、45°弯轨段（曲率半径120mm）211、30°弯轨段（曲率半径120mm）212、10°弯轨段（曲率半径120mm）213、7°弯轨段（曲率半径120mm）213A、5°弯轨段（曲率半径120mm）214。

如图13所示，道岔包括左单开道岔215、右单开道岔216、对称道岔217、渡线道岔218、警冲标219。

如图14所示，包括胶带运输机（机头部）251、胶带运输机（机尾部）253、胶带运输机（中间节）252、排水泵254、配电柜255。

设施设备模型零件的拼接定位：与巷道或硐室拼接定位方法类似。因所有设施设备零件模型均被赋予磁性底顶，巷道内部底面又是薄铁皮，所以可以直接将设施设备模型零件在巷硐模型内设计摆放。各设施设备模型零件靠与巷硐模型底板的磁吸定位而自然拼接，并且可以方便的进行各种组合设计及位置调整，确认位置合适后，稍用力下压零部件模型，使其与巷道底面薄铁皮贴合紧密，增加磁吸力。需要拆解或改变设计时，只需稍用力将模型零件拉离巷道底板即可，因磁贴磁吸力弱于巷硐底板PVC材料与薄铁皮之间胶粘粘结力，所以当设施设备模型零件受向上拉力时，会与薄铁皮分离而不会导致薄铁皮与PVC槽板的分离；设施设备模型零件的磁贴面积比巷道外侧底面的磁贴面积小的多，而且磁吸力与磁贴接触面积成正比，所以拆解设施设备模型零件时不会影响巷硐模型零件在模型设计基板上的磁吸固定。

模拟演示装置主要包括：灯带、灯珠、导线、可编程控制器、遥控发射器、信号收发器、电源等零件，灯带、灯珠为模拟演示装置，其它零件为模拟演示控制装置，这些零件并不构成模型，属于辅助装置，但为方便设计选用，列入教具零件清单，具体为遥控发射器1个、信号收发器1个、电源1组、可编程控制器1个、400mm长导线10根、200mm长导线10根、100mm长导线10根、50mm长导线10根；用于导线快速连接的针式插接器50个、500mm长红色灯带5根，200mm长红色灯带5根，100mm长红色灯带5根，40mm长红色灯带5根，15mm长红色灯带5根，500mm长黄色灯带5根，200mm长黄色灯带5根，100mm长黄色灯带5根，40mm长黄色灯带5根，15mm长黄色灯带5根，500mm长绿色灯带5根，200mm长绿色灯带5根，100mm长绿色灯带5根，40mm长绿色灯带5根，15mm长绿色灯带5根，红色灯珠20个，黄色灯珠20个，绿色灯珠20个。每种灯带及灯珠设置有红、黄、绿3种发光颜色，以便区别空、重车及启停、不同位置等控制信号。灯带每间隔30mm粘贴10mm宽薄铁皮条，导线则为每间隔30mm粘贴5mm宽薄铁皮环条，以便赋予这些模拟演示零件铁性，使其能方便的磁吸于所模拟的设施设备模型上。

演示方法及控制方式：矿车及胶带运输机的运行，由串并组合的灯带模拟演示，通过控制单次亮灯的个数及位置来形象的模拟设备运行，通过控制各组灯的交替方向和交替速度演示模拟的设备运行方向和速度；道岔、警冲标、排水泵、配电柜等通过单个位置亮灯颜色的区别模拟设备的启停及位置状态，这些控制都在可编程控制器中实现，同时实现简单的逻辑判断，比如岔路轨道的模拟灯演示接续方向由道岔位置灯的状态自动控制，模拟运行车辆到达道岔后自动选择向哪个岔路继续运行。

接线方式：根据演示要求选用不同规格、不同颜色的的灯带或灯珠，将其磁吸定位于要模拟的设施设备上，用合适长度的导线连接起来，导线通过巷硐模型接口处骑缝孔穿入巷硐模型下部并在周边预留缝隙中隐性布置，最终通过就近的模型设计基板上的穿线孔引入模型设计基板底部框槽内，与可编程控制板正确连接，检查连接可编程控制器、信号收发器、电源等，操作遥控发射器实现井底车场运输模拟演示。

为更好的说明本教具的功能、用法及效果，给出一个由本教具零件组合成的井底车场模型示例，如图15所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于磁吸定位的快速组合式井底车场模型教具，包括模型设计基板、巷硐模型零件、设施设备模型零件、模拟演示及控制装置，模拟演示及控制装置包括控制器及与控制器相连的电源、信号收发器、灯带和灯珠，信号收发器与遥控器相通信，其特征在于：所述模型设计基板包括第一磁性金属层，第一磁性金属层下方粘接有聚氨酯硬质泡沫板，所述第一磁性金属层和聚氨酯硬质泡沫板上均开设有若干个同心的穿线孔，灯带和灯珠与控制器连接的导线穿过所述穿线孔，聚氨酯硬质泡沫板下方设置有设计基板底框，所述控制器、信号收发器和遥控器隐性布置于设计基板底框内，所述巷硐模型零件、设施设备模型零件依次与模型设计基板磁性连接，所述巷硐模型零件包括连接一体的第一磁贴层、塑料槽板和第二磁性金属层，所述设施设备模型零件包括连接一体的第二磁贴层、塑料模型本体和第三磁贴层，所述模拟演示及控制装置的零部件上连接有磁性金属环或磁性金属片，磁性金属环或磁性金属片与第三磁贴层相贴合。

2.根据权利要求1所述的基于磁吸定位的快速组合式井底车场模型教具，其特征在于：所述模型设计基板一侧设置有挂环，所述模型设计基板设计有包边结构，所述塑料槽板为巷硐模型零件的主体材料，第一磁贴层粘贴在塑料槽板外侧的底面，第一磁贴层与第一磁性金属层相配合，第二磁性金属层粘贴在塑料槽板的内侧的底面。

3.根据权利要求1所述的基于磁吸定位的快速组合式井底车场模型教具，其特征在于：所述设施设备模型零件包括由磁贴制作的轨道模型和以塑料模型本体为主体的其它配套模型，塑料模型本体的底面贴设第二磁贴层、顶面贴设第三磁贴层，第二磁贴层与第二磁性金属层相配合。

4.根据权利要求1所述的基于磁吸定位的快速组合式井底车场模型教具，其特征在于：所述灯带和灯珠通过导线与控制器相连，导线穿过所述穿线孔，第一磁性金属层上穿线孔的直径大于聚氨酯硬质泡沫板上穿线孔的直径，灯带包括若干种长度规格和若干种颜色的发光灯珠，所述磁性金属环间隔套设在所述导线上，所述磁性金属片粘贴在灯带和灯珠的底部。

5.根据权利要求1-5任一项所述的基于磁吸定位的快速组合式井底车场模型教具，其特征在于：所述巷硐模型零件包括巷道模型零件和硐室模型零件，巷道模型零件和硐室模型零件的连接端设置有统一标准的骑缝半圆孔，任意两个巷硐模型零件拼接后两个相邻的骑缝半圆孔构成完整的圆孔，圆孔为所述导线的穿过孔，所述巷道模型零件包括宽巷道模型和窄巷道模型，宽巷道模型和窄巷道模型均包括直巷段、弯曲巷段、岔巷段、款窄巷过渡段。

6.根据权利要求5所述的基于磁吸定位的快速组合式井底车场模型教具，其特征在于：所述岔巷段包括左分单侧岔巷、右分单侧岔巷、对称岔巷、十字交岔巷、T形岔巷。

7.根据权利要求6所述的基于磁吸定位的快速组合式井底车场模型教具，其特征在于：所述左分单侧岔巷包括宽左分单侧岔巷、窄左分单侧岔巷、宽分窄左分单侧岔巷和窄分宽左分单侧岔巷，所述右分单侧岔巷包括宽右分单侧岔巷、窄右分单侧岔巷、宽分窄右分单侧岔巷和窄分宽右分单侧岔巷，所述对称岔巷包括宽对称岔巷和窄对称岔巷，所述十字交岔巷包括宽十字交岔巷和窄十字交岔巷，所述T形岔巷包括宽T形岔巷、窄T形岔巷和两宽一窄T形岔巷。

8.根据权利要求5所述的基于磁吸定位的快速组合式井底车场模型教具，其特征在于：所述款窄巷过渡段包括直通型宽窄巷过渡段、左偏型宽窄巷过渡段和右偏型宽窄巷过渡段。

9.根据权利要求5所述的基于磁吸定位的快速组合式井底车场模型教具，其特征在于：所述硐室模型零件包括依次为主井筒、副井筒、底卸式矿车卸载站、翻笼卸载站、中央变电所、中央水泵房、水仓入口、水仓出口、材料硐室、医疗室、等候室、工具库、电机车维修充电硐室、调度室、推车机硐室、清理撒煤斜巷入口、井底煤仓上口。

10.根据权利要求3所述的基于磁吸定位的快速组合式井底车场模型教具，其特征在于：所述设施设备模型零件包括轨道、胶带运输机、排水泵和配电柜，所述轨道包括直轨段、弯轨段、左单开道岔、右单开道岔、对称道岔、渡线道岔。