CN110435702A - 一种井下无人驾驶电机车脱轨检测装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种井下无人驾驶电机车脱轨检测装置，包括牵引小车，所述牵引小车的行走车轮参数与无人驾驶电机车一致，牵引小车连接于无人驾驶电机车前方与无人驾驶电机车共同在轨道上行驶，在牵引小车上设有用于车身姿态测量的电感陀螺仪，所述电感陀螺仪与无人驾驶电机车的控制系统通过电信号连接。针对井下无人驾驶电机车在运行过程中存在的脱轨难题，本技术可以有效及时监测出机车运行轨道的路况变化情况，并通过自动分析判断，做出下一步车辆的运行指令，实现电机车自动调速或紧急停车，避免出现脱轨现象，保证井下无人驾驶电机车的安全稳定运行。

Description

一种井下无人驾驶电机车脱轨检测装置与方法
技术领域
本发明主要涉及矿山井下开采设备控制技术领域，具体是一种井下无人驾驶电机车脱轨检测装置与方法。
背景技术
在矿山井下开采作业过程中，矿石运输是其中的一个重要生产环节，就是把采场区内的矿石通过电机车运输到溜井，当然众所周知其所面对的作业环境非常恶劣。近年来，伴随着科技进步的飞速发展，人们的环保意识也愈发强烈，井下无人驾驶电机车技术应运而生。由于这种“无人化”操作具有无可比拟的综合经济性能，所以该技术已经被普遍认可与接受，并得到快速地推广与应用，越来越多的井下运输系统采用无人驾驶机车进行矿石运输。但是，在生产实际应用过程中，由于工况条件千差万别，用以保证机车正常通行的路况条件也可能发生变化。首先，在长期的车辆碾压、井下岩层渗出水的浸泡等因素作用影响下，路基轨道可能发生沉降、倾斜、位置偏移等异常现象；其次，随着使用时间的推移，轨道自身发生形变，弯道曲率发生改变等。所有上述原因都可能导致机车运行轨迹发生改变，一旦此种变化超出机车车辆的四轮轮距转向距离要求时，就大大增加了机车脱离轨道的概率。发生机车脱轨后，由于车辆自重重量大，外形尺寸大，复轨的处置难度非常大，更为关键的是影响到了正常的井下作业生产。
遇到路基轨道发生异常变化时，以往人工驾驶机车，操作工可以凭借经验及观察，及时采取适当的操控应对措施，比如降速、方向调控等，使机车合理规避轨道路基的异常变化，保证机车平稳运行不至于脱轨，或者感知到有脱轨倾向时，立即停车处置，可以避免事故扩大化。而井下无人驾驶电机车则不然，井下无人驾驶电机车无法做到准确感知、识别这种微小变化，更无法做到及时采取有效措施，所以，机车脱轨问题较为突出。
发明内容
为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种井下无人驾驶电机车脱轨检测装置与方法，针对井下无人驾驶电机车在运行过程中存在的脱轨难题，本技术可以有效及时监测出机车运行轨道的路况变化情况，并通过自动分析判断，做出下一步车辆的运行指令，实现电机车自动调速或紧急停车，避免出现脱轨现象，保证井下无人驾驶电机车的安全稳定运行。
本发明的技术方案如下：
根据本发明的一个方面提供一种井下无人驾驶电机车脱轨检测装置，包括牵引小车，所述牵引小车的行走车轮参数与无人驾驶电机车一致，牵引小车连接于无人驾驶电机车前方与无人驾驶电机车共同在轨道上行驶，在牵引小车上设有用于车身姿态测量的电感陀螺仪，所述电感陀螺仪与无人驾驶电机车的控制系统通过电信号连接。
进一步的，所述牵引小车与无人驾驶电机车之间通过万向节轴进行联结。
进一步的，所述牵引小车无动力源，其依靠无人驾驶电机车的推动在轨道上运行。
进一步的，所述脱轨检测装置还包括有电子标签、用于读取电子标签的读卡器，所述电子标签设置于轨道弯道两端，所述读卡器设置于牵引小车或无人驾驶电机车上，读卡器与无人驾驶电机车的控制系统通过电信号连接。
根据本发明的另一个方面提供一种井下无人驾驶电机车脱轨检测方法，所述方法包括，通过电感陀螺仪检测牵引小车的车体姿态，并以偏转量信号的形式发送至无人驾驶电机车的控制系统，无人驾驶电机车的控制系统依据偏转量信号控制无人驾驶电机车在轨道上的运行速度。
进一步的，所述无人驾驶电机车的控制系统依据偏转量信号控制无人驾驶电机车在轨道上的运行速度包括，将电感陀螺仪偏转量定为X，并设置三个偏转量特征值，Xa、Xb、Xc；
当X＜Xa时，判定为牵引小车运行姿态正常，此时控制系统控制无人驾驶电机车保持正常速度行驶；
当Xa≤X＜Xb时，判定为牵引小车运行姿态发生明显变化，此时控制系统控制无人驾驶电机车自动减速，使其在规定的速度内行驶；
当Xb≤X＜Xc时，判定为牵引小车运行姿态发生巨大变化，此时控制系统控制无人驾驶电机车继续自动减速，使其在规定的速度内行驶，同时发出异常报警信号；
当X≥Xc时，判定为牵引小车即将发生脱轨，此时控制系统控制无人驾驶电机车进行紧急刹车。
进一步的，所设置的三个偏转量特征值Xa、Xb、Xc依据调试阶段的运行情况试验得出。
进一步的，所述方法还包括，设定无人驾驶电机车过弯道时的速度值Xmin，当无人驾驶电机车运行过程中，通过读卡器读取到弯道前端的电子标签时，判定为即将进入弯道，此时控制系统控制无人驾驶电机车降速至Xmin通过弯道，当读卡器读取到弯道后端的电子标签时，判定为顺利通过弯道，此时控制系统控制无人驾驶电机车提升至正常速度运行。
本发明的有益效果：
本发明通过设置的牵引小车，能够真实模拟井下无人驾驶电机车的运行姿态变化倾向，由于牵引小车设置在无人驾驶电机车前方，能够提前预判无人驾驶电机车的运动情况，通过设置的电感陀螺仪偏转量的竖直信号变化来进行机车的自动自主运行控制；本发明中用于脱轨检测的方法，具有实施简便易行，状态监测与控制准确可靠的特点，可以有效避免事故扩大化，提高维修效率，降低维护难度。
附图说明
附图1为本发明轨道呈直道时结构示意图；
附图2为本发明轨道呈弯道时结构示意图；
附图3为本发明的控制流程图。
附图中所示标号：
1、牵引小车；2、电感陀螺仪；3、万向节轴；4、无人驾驶电机车；5、轨道。
具体实施方式
结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
如图1、2所示，本发明提供了一种井下无人驾驶电机车脱轨检测装置，包括牵引小车1，该牵引小车1的行走车轮型式、轮距等与井下无人驾驶电机车4车体的行走车轮参数完全一致，目的是要求其运行轨迹能够与下无人驾驶电机车4的运行轨迹完全吻合，反应出来真实的轨道变化情况，给予下无人驾驶电机车4有益的运行姿态判断。牵引小车1自身无动力源，居于无人驾驶电机车4前面起到探路作用，其行走完全依赖于无人驾驶电机车4的推动。
在牵引小车1与井下无人驾驶电机车4之间采用万向节轴3进行联结，其根本作用在于传递井下无人驾驶电机车4的驱动力，推动牵引小车1同步行走。
在牵引小车1上安装一个电感陀螺仪2，电感陀螺仪2的作用就是即时监测牵引小车1的运行状态。当小车车体一旦发生明显偏移、倾斜等异常状况时，能够发出讯息引导井下无人驾驶电机车4控制系统做出准确的运行指令，来应对这种异常。
本发明的脱轨检测装置还包括有电子标签、用于读取电子标签的读卡器，电子标签设置于轨道5弯道两端，读卡器设置于牵引小车1或无人驾驶电机车上4，读卡器与无人驾驶电机车4的控制系统通过电信号连接。通过读卡器和电子标签能及时了解到弯道情况，以便进行减速通行处理。
本发明同时提供一种井下无人驾驶电机车脱轨检测方法，在该方法中，井下无人驾驶电机车4在运行过程中，采用电感陀螺仪2来监测其运行姿态；随着井下无人驾驶电机车4运行轨迹的变化，机车车体姿态也会不断发生变化，电感陀螺仪2会同步测量车体姿态的这种变化，并以偏转量信号的形式进行即时反映。
具体的是：根据井下无人驾驶电机车4车体姿态变化所对应的运行稳定性，将电感陀螺仪装置偏转量定为X，根据调试阶段的运行情况设置三个偏转量特征值Xa、Xb、Xc。
当X＜Xa时，牵引小车1运行姿态正常，车体倾斜程度轻微，保持正常速度行驶；
当Xa≤X＜Xb时，牵引小车1运行姿态发生明显变化，车体倾斜程度较大，此时就要采取自动减速措施，引导机车缓慢前进；
当Xb≤X＜Xc时，牵引小车1运行姿态发生巨大变化，车体倾斜程度进一步增大，此时继续采取自动减速措施的同时，也发出异常报警信号，但仍引导机车缓慢前进；
当X≥Xc时，牵引小车1发生脱轨的异常可能性极大，此时立即采取紧急停车，需要通过维护人员进行就近检查判断与处置，恢复正常后再次启动运行。
同时，井下无人驾驶电机车4需要变速通过转弯处。在弯道前后两端均设置电子标签，当机车即将进入弯道时，通过读卡信息控制车辆开始降速至速度值Xmin，顺利通过到另一端读卡后，则提速至正常速度值Xmax。若机车以速度值Xmin运行通过弯道过程中，电感陀螺仪装置偏转量X仍发生较大变化，依据上述的偏转量X和设置的三个偏转量特征值Xa、Xb、Xc关系控制机车运行。
在上述过程中，一旦车身姿态恢复正常，即电感陀螺仪2偏转量X＜Xa时，车辆就会通过自动控制系统调整车速达到正常。
本方法以牵引小车1为载体，安装电感陀螺仪2来判断车身的倾斜变化情况，结构简单实用，对于机车脱轨异常情况的预判效果突出。当然，通常情况井下无人驾驶电机车4及行走道轨5在符合安装精度要求的前提下，发生机车脱轨的概率极低，采用本方法后，可以从根本上起到良好的预防作用。

Claims (8)

1.一种井下无人驾驶电机车脱轨检测装置，其特征在于：包括牵引小车，所述牵引小车的行走车轮参数与无人驾驶电机车一致，牵引小车连接于无人驾驶电机车前方与无人驾驶电机车共同在轨道上行驶，在牵引小车上设有用于车身姿态测量的电感陀螺仪，所述电感陀螺仪与无人驾驶电机车的控制系统通过电信号连接。
2.如权利要求1所述的一种井下无人驾驶电机车脱轨检测装置，其特征在于：所述牵引小车与无人驾驶电机车之间通过万向节轴进行联结。
3.如权利要求1所述的一种井下无人驾驶电机车脱轨检测装置，其特征在于：所述牵引小车无动力源，其依靠无人驾驶电机车的推动在轨道上运行。
4.如权利要求1所述的一种井下无人驾驶电机车脱轨检测装置，其特征在于：所述脱轨检测装置还包括有电子标签、用于读取电子标签的读卡器，所述电子标签设置于轨道弯道两端，所述读卡器设置于牵引小车或无人驾驶电机车上，读卡器与无人驾驶电机车的控制系统通过电信号连接。
5.一种井下无人驾驶电机车脱轨检测方法，所述检测方法应用于权利要求1～4任一项所述的检测装置，其特征在于：所述方法包括，通过电感陀螺仪检测牵引小车的车体姿态，并以偏转量信号的形式发送至无人驾驶电机车的控制系统，无人驾驶电机车的控制系统依据偏转量信号控制无人驾驶电机车在轨道上的运行速度。
6.如权利要求5所述的一种井下无人驾驶电机车脱轨检测方法，其特征在于：所述无人驾驶电机车的控制系统依据偏转量信号控制无人驾驶电机车在轨道上的运行速度包括，将电感陀螺仪偏转量定为X，并设置三个偏转量特征值，Xa、Xb、Xc；
当X＜Xa时，判定为牵引小车运行姿态正常，此时控制系统控制无人驾驶电机车保持正常速度行驶；
当Xa≤X＜Xb时，判定为牵引小车运行姿态发生明显变化，此时控制系统控制无人驾驶电机车自动减速，使其在规定的速度内行驶；
当Xb≤X＜Xc时，判定为牵引小车运行姿态发生巨大变化，此时控制系统控制无人驾驶电机车继续自动减速，使其在规定的速度内行驶，同时发出异常报警信号；
当X≥Xc时，判定为牵引小车即将发生脱轨，此时控制系统控制无人驾驶电机车进行紧急刹车。
7.如权利要求6所述的一种井下无人驾驶电机车脱轨检测方法，其特征在于：所设置的三个偏转量特征值Xa、Xb、Xc依据调试阶段的运行情况试验得出。
8.如权利要求5或6或7所述的一种井下无人驾驶电机车脱轨检测方法，其特征在于：所述方法还包括，设定无人驾驶电机车过弯道时的速度值Xmin，当无人驾驶电机车运行过程中，通过读卡器读取到弯道前端的电子标签时，判定为即将进入弯道，此时控制系统控制无人驾驶电机车降速至Xmin通过弯道，当读卡器读取到弯道后端的电子标签时，判定为顺利通过弯道，此时控制系统控制无人驾驶电机车提升至正常速度运行。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113747569A (zh) * 2021-11-08 2021-12-03 山东世纪矿山机电有限公司 一种基于无线电的矿用斜巷跑车定位监测系统
CN113911912A (zh) * 2021-12-13 2022-01-11 太原矿机电气科技有限公司 一种单轨吊智能驾驶综合安全防护方法及其装置
CN118311155A (zh) * 2024-06-11 2024-07-09 江苏双辉环境科技有限公司 一种冷却塔的内壁探伤检测设备

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19841246A1 (de) * 1998-09-09 2000-06-15 Eberhard Tauscheck Zugbegleitende Anlage zur aktuellen Analyse von Streckengefahren vor dem Zug
CN102765404A (zh) * 2012-06-29 2012-11-07 北京科实医学图像技术研究所 阻翻车
CN103287460A (zh) * 2013-05-10 2013-09-11 淮北祥泰科技有限责任公司 矿用电机车速度控制安全行车系统
CN103640581A (zh) * 2013-12-02 2014-03-19 淮南市长安机电设备有限公司 一种矿用电机车速度自动控制装置
CN108860221A (zh) * 2018-07-13 2018-11-23 中车株洲电力机车有限公司 一种脱轨检测装置及具有该装置的轨道车辆
CN208149334U (zh) * 2018-05-06 2018-11-27 李建明 一种用于轨道车的自动刹车防脱轨器
US20190256113A1 (en) * 2018-02-19 2019-08-22 Claudio Filippone Autonomous scouting rail vehicle

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19841246A1 (de) * 1998-09-09 2000-06-15 Eberhard Tauscheck Zugbegleitende Anlage zur aktuellen Analyse von Streckengefahren vor dem Zug
CN102765404A (zh) * 2012-06-29 2012-11-07 北京科实医学图像技术研究所 阻翻车
CN103287460A (zh) * 2013-05-10 2013-09-11 淮北祥泰科技有限责任公司 矿用电机车速度控制安全行车系统
CN103640581A (zh) * 2013-12-02 2014-03-19 淮南市长安机电设备有限公司 一种矿用电机车速度自动控制装置
US20190256113A1 (en) * 2018-02-19 2019-08-22 Claudio Filippone Autonomous scouting rail vehicle
CN208149334U (zh) * 2018-05-06 2018-11-27 李建明 一种用于轨道车的自动刹车防脱轨器
CN108860221A (zh) * 2018-07-13 2018-11-23 中车株洲电力机车有限公司 一种脱轨检测装置及具有该装置的轨道车辆

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
袁元豪: "提高智能列车运行安全性与可靠性", 《现代城市轨道交通》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113747569A (zh) * 2021-11-08 2021-12-03 山东世纪矿山机电有限公司 一种基于无线电的矿用斜巷跑车定位监测系统
CN113911912A (zh) * 2021-12-13 2022-01-11 太原矿机电气科技有限公司 一种单轨吊智能驾驶综合安全防护方法及其装置
CN118311155A (zh) * 2024-06-11 2024-07-09 江苏双辉环境科技有限公司 一种冷却塔的内壁探伤检测设备

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