CN112793553B - 一种刹防系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刹防系统及控制方法，该刹防系统用于控制电瓶车的刹车和防溜，电瓶车具有行走电机和控制该电瓶车止停的刹车系统，所述刹车系统具有第一刹车件和第二刹车件，所述第一刹车件和第二刹件均用于电瓶车的刹车止停；还包括有：PLC；自动刹车系统，具有刹车系统和电连所述PLC的变频器；防溜系统，具有刹车系统、电连所述PLC的编码器和通过PLC电连接至变频器的行走电。本发明可以在行车挡位为空挡时实现自动刹车，同时可在行车过程中以及在实现刹车后第一时间确定溜车信号，防止溜车事故的发生；同时，在大坡度路段可以允许一定范围内的溜车，并在达到溜车允许的最大临界值时实现刹车。

Description

一种刹防系统及控制方法

技术领域

本发明涉及轨道车辆的刹防技术领域，具体为一种刹防系统及控制方法。

背景技术

目前盾构法隧道施工中的水平运输主要是靠有轨电瓶车进行运输作业，电瓶车在行驶运输过程中主要依靠动力机头制动牵引后部行驶，在机头上配有一套空气压缩系统(用于控制整台电瓶车的刹车系统)。其主要工作原理在于，通过机头内供电系统供电，始终保证空气压缩系统内气压充足，开始行驶时通过司机手动打开气动手刹，挂挡制动行驶。在实际行驶过程中存在三种电瓶车溜车风险，包括如下：

一：行驶中需要中途停车或车辆已经驶入工作业面停车时，首先便是通过司机操作降低车挡位，待车速降至零时，拉起手刹限制电瓶车溜车，由于在目前所建立的地铁隧道均具有一定的坡度，所以当电瓶车停止中未限制死就会出现溜车现象；

二：在坡度上行驶过程中如果司机操作未将车挡位和速度配合好，特别时在重车的时候，电瓶车很容易出现溜车问题；

三：城市地铁隧道施工均处于地下潮湿、污泥、污水难以处理干净的环境中，当电瓶车和轨道摩擦力不足时，将会出现起步或停止困难，甚至出现溜车风险。

上述一旦出现溜车现象，轻则在平坡路段致使刹车系统损坏，重则出现较大甚至重大安全事故风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种刹防系统及控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种刹防系统，该刹防系统用于控制电瓶车的刹车和防溜，电瓶车具有行走电机和控制该电瓶车止停的刹车系统，所述刹车系统具有第一刹车件和第二刹车件，所述第一刹车件和第二刹件均用于电瓶车的刹车止停；还包括有：PLC；自动刹车系统，具有刹车系统和电连所述PLC的变频器；防溜系统，具有刹车系统、电连所述PLC的编码器和通过PLC电连接至变频器的行走电。

所述自动刹车系统通过第一刹车件驱使电瓶车止停。

所述防溜系统通过第二刹车件驱使电瓶车止停。

所述防溜系统通过第二刹车件和行走电机直流制动共同驱使电瓶车止停。

所述防溜系统通过第一刹车件、第二刹车件和行走电机直流制动共同驱使电瓶车止停。

一种刹防系统的控制方法，包括以下步骤：

S1：确定电瓶车的行车状态，该行车状态包括有正常行驶状态、空挡状态和溜车状态；

S2：

确定所述行车状态为正常行驶状态并需要刹车时，所述刹车系统处于制动状态；

确定所述行车状态为空挡状态时，所述的刹车系统通过变频器的信号断开驱使刹车系统处于制动状态；

确定所述行车状态为溜车状态时，所述PLC输出控制信号至防溜系统以驱使电瓶车止停。

所述确定电瓶车的行车状态的方法包括：

当电瓶车的行车挡位未降至空挡挡位时，所述电瓶车处于正常行驶状态；

当电瓶车的行车挡位降至空挡挡位时，所述电瓶车处于空挡状态；

当电瓶车处于正常行驶状态或空挡状态时，通过编码器检测到所述电瓶车溜车时，所述电瓶车处于溜车状态。

所述确定电瓶车处于溜车状态的方法包括：

通过编码器获取电瓶车实时位置信息，并生成检测信号实时传送至PLC，所述PLC根据该时段获取的位置信息比对上一时段获取的位置信息确定所述电瓶车是否处于溜车状态。

在确定所述行车状态为溜车状态后，经过预设延时后，通过所述PLC输出控制信号分别至防溜系统以驱使电瓶车止停。

所述防溜系统包括刹车系统制动和行走电机直流制动，其中，所述PLC输出控制信号至行走电机以驱使电瓶车止停，所述PLC输出控制信号至行车电机以驱使电瓶车止停的方法为：

所述PLC输出2S接通、1S断开的脉冲信号至变频器的直流制动控制端子上，以驱使变频器产生直流制动电压到行走电机。

由上述技术方案可知，本发明可以在行车挡位为空挡时实现自动刹车，同时可在行车过程中以及在实现刹车后第一时间确定溜车信号，防止溜车事故的发生；同时，在大坡度路段可以允许一定范围内的溜车，并在达到溜车允许的最大临界值时实现刹车；且该种刹防系统具有良好的自动化程度，可以不完全依赖操作人员操作；最后，该刹防系统采用的部件均可在市场购买，安装方便，适用于电瓶车的改装升级，且应用成本很低。

附图说明

图1为本发明自动刹车系统连接框图；

图2为本发明防溜系统连接框图。

具体实施方式

现在将详细参考在附图中示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述并非旨在将实施方案限制于一个优选的实施方案。相反，其旨在涵盖可被包括在由所附权利要求书限定的所述实施方案的实质和范围内的替代形式、修改形式和等同形式。

以下公开了一种刹防系统，更具体地讲，涉及由PLC、变频器、刹车系统、自动刹车系统、防溜系统和行走电机所构成的刹防系统，实现了在电瓶车在行驶时、刹车时以及刹车止停后的刹防效果；同时，该刹防系统还具有一种刹防系统的控制方法，具体如下：。

一：

一种刹防系统，该刹防系统用于控制电瓶车的刹车和防溜，电瓶车具有行走电机和控制该电瓶车止停的刹车系统，所述刹车系统具有第一刹车件和第二刹车件，所述第一刹车件和第二刹件均用于电瓶车的刹车止停，这里，需要说明的在于，本案所要解决的技术问题是在原有的电瓶车所具有的刹车系统基础上进行改进，一般的，电瓶车在位于机头上所具有的刹车系统为一套空气压缩系统，且该空气压缩系统具有两套制动件，一套制动件(即第一刹车件)通过气动刹车实现车辆在正常行驶中的刹车，另一套制动件(即第二刹车件)通过输出主动钢镚实现电瓶车的紧急急停，需要解释为的为，第二刹车件一般需要配合防溜轨枕实现，所述的第二刹车件具有动力输出单元，该动力输出单元通过与之输出端连接的主动钢镚伸出至防溜轨枕底部，迫使电瓶车停止。

还包括有PLC；自动刹车系统，具有刹车系统和电连所述PLC的变频器；防溜系统，具有刹车系统、电连所述PLC的编码器和通过PLC电连接至变频器的行走电机；需要指出的在于，这里采用的自动刹车系统是在原有的刹车系统上通过连接变频器并通过PLC实现控制而形成；采用的防溜系统是在原有的刹车系统上通过连接编码器并通过PLC控制行走电机而形成，这里的刹车系统一般代指同一个，即所述的变频器和编码器同时连接同一个刹车系统，并通过PLC实现控制。下面，将对所述的PLC、变频器、编码器、刹车系统、自动刹车系统、溜车系统和行走电机做出详细说明。

PLC：

这里，所述的PLC为可理解为编程逻辑控制器或可编程控制器件，在工业环境下应用设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程；于本案中采用的所述的PLC用于实现对变频器、行走电机、刹车系统、防溜系统和自动刹车系统的控制，以达到协同控制电瓶车止停的效果；

变频器：

所述的变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成，依靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还具有保护功能，如过流、过压、过载保护等等。于本案中，所述的变频器通过PLC电连行走电机、刹车系统和防溜系统；

编码器：

所述的编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换为电信号，前者为码盘，后者为码尺。于本案中，所述的编码器用于检测轨道车辆的行驶状态，这里所述的行驶状态可以理解为轨道车辆的直线位置变化，当所述的电瓶车在止停状态下出现溜车现象，编码器便会检测到这一位置变化信号，并将信号立即传送到PLC，经过PLC处理后判断该电瓶车目前的所处状态(包括有正常行驶状态、空挡状态和溜车状态)。

刹车系统：

该刹车系统可理解为电瓶车在机头内所具有的一套空气压缩系统，且该空气压缩系统具有两套制动件，一套制动件(即第一刹车件)通过气动刹车实现车辆在正常行驶中的刹车，另一套制动件(即第二刹车件)通过输出主动钢镚实现电瓶车的紧急急停。第二刹车件一般需要配合防溜轨枕实现，所述的第二刹车件具有动力输出单元，该动力输出单元通过与之输出端连接的主动钢镚伸出至防溜轨枕底部，迫使电瓶车停止。

自动刹车系统：

请参见图1，该自动刹车系统是在原有的刹车系统上加装变频器而得，并通过PLC实现控制，具体的为，车辆在正常行驶过程中，由变频器输出电流和电压至电瓶车的行走电机，频率逐渐发生变化，当高于0.5-1Hz时，行走电机建立一定的初始扭矩，此时变频器的运行信号输出状态为接通，经过PLC处理后处于缓解状态，即该电瓶车属于正常行驶状态；当电瓶车需要刹车时，行车挡位调整到空挡位，变频器频率逐渐降低到0.5-1Hz，变频器的运行信号断开，经过PLC处理后，控制刹车系统，使刹车系统处于制动状态，电瓶车止停；这里，本领域技术人员即可理解为，该种通过变频器的信号通断实现对刹车系统控制的方式所构成的自动刹车系统，可在人为将挡位调整到空档位时即实现刹车系统对电瓶车的刹车效果，反应更加迅速。同时需要说明的在于，当采用自动刹车系统时，PLC控制刹车系统中的第一刹车件实施电瓶车的刹车止停。

防溜系统：

请参见图2，该防溜系统在电瓶车处于溜车状态下触发，一般的可以理解为，溜车状态包括有如下几种：

1：电瓶车在行驶中需要中途停车或车辆已经驶入工作业面停车时，地铁隧道均具有一定的坡度，电瓶车停止中未限制死所出现的溜车状态；

2：在坡度上行驶过程中如果司机操作未将车挡位和速度配合好，特别时在重车的时候，电瓶车出现的溜车状态；

3：在地下潮湿、污泥、污水难以处理干净的环境中，电瓶车和轨道摩擦力不足时，出现起步、行驶过程中或停止困难的溜车状态。

上述三种溜车状态是最为常见的溜车状态，于本案中，所述的防溜系统通过编码器实时检测电瓶车的位置信息和速度，当电瓶车在上述情景中或不限定的情景中出现溜车现象时，编码器立即检测到信号，信号传送至PLC，经PLC处理后确定电瓶车处于溜车状态，经过预设延时(一般为3秒)后PLC输出控制信号至防溜系统，同时输出一路为2S接通、1S断开的脉冲信号至变频器的直流制动控制端子上，使得变频器产生直流制动电压到行走电机，对其产生直流制动；需要理解的，本案中采用的防溜系统是在原有的刹车系统上安装编码器并通过PLC控制行走电机而得，因此，在实时防溜过程中，所参与电瓶车制动的包括有刹车系统和行走电机，由于刹车系统包括有第一刹车件和第二刹车件，于实作中，通过PLC输出的控制信号不限定刹车系统所具体实施制动的刹车件，即在实施溜车的防溜过程中，所述的PLC可以控制第一刹车件参与制动或控制第二刹车件参与制动或控制第一刹车件和第二刹车件同时参与制动，并结合行车电机的直流制动共同完成防溜制动止停操作。

在一种实施例中，所述经过预设延时实现对电瓶车的防溜系统控制，该种方法在于通过延时的设置使得电瓶车在溜车的预设距离范围内实现控制，这里，本领域技术人员可以理解为，当电瓶车在发生溜车过程中，尤其是该电瓶车起步或行驶过程中发生溜车，不能单单只通过刹车防溜进行应对处理，设计可在允许的范围内溜车，一旦电瓶车在允许溜车的范围内自行摆脱溜车，即可无需实施防溜止停。以如下为例，一般的，设置3秒的溜车预设延时，在这3秒内，电瓶车的溜车距离一般不会超过1米，在电瓶车未超出溜车1米的情况下，其可自行纠正并止停或进入正常行驶状态，即无需实施防溜。

二：

一种刹防系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一：确定电瓶车的行车状态，该行车状态包括有正常行驶状态、空挡状态和溜车状态；

步骤二：确定所述行车状态为正常行驶状态并需要刹车时，所述刹车系统处于制动状态；

确定所述行车状态为空挡状态时，所述的刹车系统通过变频器的信号断开驱使刹车系统处于制动状态；

确定所述行车状态为溜车状态时，所述PLC输出控制信号分别至防溜系统和行车电机以驱使电瓶车止停。

这里需要解释的在于，当行车状态在正常行驶状态下，自动刹车系统和防溜系统不参与制动，仅通过人为刹车实现刹车系统对电瓶车的控制；当行车状态在空挡状态下，电瓶车通过变频器的信号断开自动进入自动驱使刹车系统处于制动状态，该制动状态下参与制动的为第一刹车件；当行车状态为溜车状态时，所述PLC输出控制信号分别至防溜系统和行车电机以驱使电瓶车止停，这里，溜车系统中所包括的刹车系统不限定第一刹车件和第二刹车件的单独控制使用形式或组合使用形式。

进一步的，所述确定电瓶车的行车状态的方法包括：

当电瓶车的行车挡位未降至空挡挡位时，所述电瓶车处于正常行驶状态；

当电瓶车的行车挡位降至空挡挡位时，所述电瓶车处于空挡状态；

当电瓶车处于正常行驶状态或空挡状态时，通过编码器检测到所述电瓶车溜车时，所述电瓶车处于溜车状态。

进一步的，所述确定电瓶车处于溜车状态的方法包括：

通过编码器获取电瓶车实时位置信息，并生成检测信号实时传送至PLC，所述PLC根据该时段获取的位置信息比对上一时段获取的位置信息确定所述电瓶车是否处于溜车状态。

进一步的，在确定所述行车状态为溜车状态后，经过预设延时后，通过所述PLC输出控制信号分别至防溜系统和行车电机以驱使电瓶车止停。

进一步的，所述防溜系统包括刹车系统制动和行走电机直流制动，其中，所述PLC输出控制信号至行走电机以驱使电瓶车止停，所述PLC输出控制信号至行车电机以驱使电瓶车止停的方法为：

所述PLC输出2S接通、1S断开的脉冲信号至变频器的直流制动控制端子上，以驱使变频器产生直流制动电压到行走电机。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种刹防系统，该刹防系统用于控制电瓶车的刹车和防溜，电瓶车具有行走电机和控制该电瓶车止停的刹车系统，其特征在于：

所述刹车系统具有第一刹车件和第二刹车件，所述第一刹车件和第二刹件均用于电瓶车的刹车止停；

还包括有：

PLC；

自动刹车系统，具有刹车系统和电连所述PLC的变频器；

防溜系统，具有刹车系统、电连所述PLC的编码器和通过PLC电连接至变频器的行走电机；

所述自动刹车系统通过第一刹车件驱使电瓶车止停；

所述防溜系统通过第二刹车件驱使电瓶车止停；

所述防溜系统通过第二刹车件和行走电机直流制动共同驱使电瓶车止停；

所述防溜系统通过第一刹车件、第二刹车件和行走电机直流制动共同驱使电瓶车止停；

所述刹防系统的应用控制过程，包括以下步骤：

S1：确定电瓶车的行车状态，该行车状态包括有正常行驶状态、空挡状态和溜车状态；

S2：

确定所述行车状态为正常行驶状态并需要刹车时，所述刹车系统处于制动状态；

确定所述行车状态为空挡状态时，所述的刹车系统通过变频器的信号断开驱使刹车系统处于制动状态；

确定所述行车状态为溜车状态时，所述PLC输出控制信号至防溜系统以驱使电瓶车止停。

2.一种适用于权利要求1所述一种刹防系统的控制方法，其特征在于，所述确定电瓶车的行车状态的方法包括：

当电瓶车的行车挡位未降至空挡挡位时，所述电瓶车处于正常行驶状态；

当电瓶车的行车挡位降至空挡挡位时，所述电瓶车处于空挡状态；

当电瓶车处于正常行驶状态或空挡状态时，通过编码器检测到所述电瓶车溜车时，所述电瓶车处于溜车状态。

3.根据权利要求2所述的一种刹防系统的控制方法，其特征在于，所述确定电瓶车处于溜车状态的方法包括：

通过编码器获取电瓶车实时位置信息，并生成检测信号实时传送至PLC，所述PLC根据当前时段获取的位置信息比对上一时段获取的位置信息确定所述电瓶车是否处于溜车状态。

4.根据权利要求2所述的一种刹防系统的控制方法，其特征在于，在确定所述行车状态为溜车状态后，经过预设延时后，通过所述PLC输出控制信号分别至防溜系统以驱使电瓶车止停。

5.根据权利要求4所述的一种刹防系统的控制方法，其特征在于,所述防溜系统包括刹车系统制动和行走电机直流制动，其中，所述PLC输出控制信号至行走电机以驱使电瓶车止停，所述PLC输出控制信号至行车电机以驱使电瓶车止停的方法为：

所述PLC输出2S接通、1S断开的脉冲信号至变频器的直流制动控制端子上，以驱使变频器产生直流制动电压到行走电机。

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