CN114082931A - 一种智慧型混铁车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智慧型混铁车，其主动端走行部设有两个永磁直驱电机，且在主动端检修平台上设有机械间，机械间内设有超级电容、牵引变流器等。超级电容通过牵引变流器，可为永磁直驱电机供电。本发明的智慧型混铁车，在运输过程中节能环保，操作安全可靠，可切实满足广大钢铁企业用户的痛点需求，实现企业高质量发展。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通运输设备，具体涉及一种智慧型混铁车。
背景技术
我国钢铁企业现有铁水运输模式多采用内燃机车牵引混铁车(即鱼雷型铁水车辆)的方式，鱼雷罐是混铁车的主体设备，起着运输和储存铁水的作用，混铁车以其大容量和高效保温的性能成为各大钢企的主流铁水运输和储存工具。虽然这种钢铁企业铁水运输传统模式运行较为可靠，工艺流程固化，但是仍然具有很多缺点，例如，节能环保性能差、智能化水平低，越来越不适用于现代化的要求。
因此，研发一种智慧型混铁车，在运输过程中即节能环保又安全可靠，必将受到广大钢铁企业的青睐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智慧型混铁车，采用超级电容作为储能装置，实现零油耗、零排放，确保其节能环保性能；进一步地，两个永磁直驱电机的设置，即使在一个电机出现故障或者能量不足时，另一个也可以发挥足够的牵引力保证混铁车的正常运行，避免事故发生，提高其安全性能。
本发明的目的在于提供一种智慧型混铁车，其中，
所述混铁车的主动端走行部设有两个永磁直驱电机；
所述混铁车的主动端检修平台上设有机械间，所述机械间内设有超级电容及电气柜，所述超级电容与电气柜内的两个牵引变流器电连接，每个所述牵引变流器分别连接一个永磁直驱电机。
根据本发明所述的一种智慧型混铁车，优选地，还包括自动充电系统，所述自动充电系统包括充电机、供电模块和受电装置；其中，
所述充电机设于轨道的一侧，所述供电模块设于轨道中间，所述受电装置设于所述混铁车的主动端走行部；所述充电机与供电模块电连接，所述供电模块与受电装置接触连接，所述受电装置与超级电容电连接。采用上述结构，当储能装置电量不足时，可随时进行自动充电。
根据本发明所述的一种智慧型混铁车，优选地，所述受电装置分别通过支架连接于所述混铁车的主动端走行部；所述受电装置设置为能够通过弹性顶推装置推出与供电模块接触。充电时，可通过弹性顶推装置使受电装置与供电模块相接触。
根据本发明所述的一种智慧型混铁车，优选地，所述供电模块包括安装底座，所述安装底座上设有正负极铜排。
根据本发明所述的一种智慧型混铁车，优选地，所述充电机内设整流装置及控制器，实现地面交流380V电源转化为直流750V电源。
根据本发明所述的一种智慧型混铁车，优选地，所述电气柜内还设有以太网交换机、主微机、远程RIOM模块、辅助变流器、遥控主机和记录仪，所述电气柜内的各部件均通过以太网交换机进行数据交互。
根据本发明所述的一种智慧型混铁车，优选地，机械间内还设有空气制动柜，所述空气制动柜与主微机连接。依据不同工况需求，空气制动柜设有空气制动、能量回收制动、混合制动三种不同模式进行工作。
根据本发明所述的一种智慧型混铁车，优选地，所述空气制动柜与走向部上的制动单元相连接。
根据本发明所述的一种智慧型混铁车，优选地，还包括无人驾驶系统，所述无人驾驶系统包括车载系统、地面系统和通讯系统。所述无人驾驶系统设置为铁水运输作业无人化，可替代传统人工调度方式，大大提升调度效率、减少生产作业人数并降低安全风险。
根据本发明所述的一种智慧型混铁车，优选地，还包括无人驾驶系统，所述无人驾驶系统包括车载系统、地面系统和通讯系统。
根据本发明所述的一种智慧型混铁车，优选地，所述车载系统包括无人化柜、定位天线及感知传感器，所述无人化柜分别与定位天线、感知传感器连接；所述车载系统设置为可实时接收地面控制指令，并可进行定位；
所述地面系统包括地面控制服务器、工业电视系统、集控系统、微机联锁系统；所述地面系统设置为能够生成调度作业计划、传递行车指令及检测作业站场信息；
所述通讯系统包括数传电台系统及工业WLAN系统，所述数传电台系统及工业WLAN系统互为冗余。
本发明的通讯系统负责实现车地数据传输。
根据本发明所述的一种智慧型混铁车，优选地，还包括车载遥控系统，所述车载系统包括手持遥控器、遥控主机、电控制动机、接收天线，所述所述遥控主机与主微机连接。操作人员可在1000米范围内通过手持遥控器进行牵引、制动、鸣笛等控制。
根据本发明所述的一种智慧型混铁车，优选地，还包括翻转机构，所述翻转机构设置于电气柜内，所述翻转机构包括翻转接触器和减速机；
所述手持遥控器将自动翻转指令发送给遥控主机，所述遥控主机进一步传递给主微机，所述主微机与翻转接触器连接；所述超级电容与辅助变流器电连接，所述辅助变流器与减速机电连接。
本发明的有益效果是：
本发明的智慧型混铁车，在运输过程中节能环保，操作安全可靠，可切实满足广大钢铁企业用户的痛点需求，实现企业高质量发展。
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实施例。
图1为本发明的一种智慧型混铁车的结构示意图。
图2为本发明的一种智慧型混铁车的电气柜电气拓扑图。
图3为本发明的一种智慧型混铁车的永磁直驱电机控制原理图。
图4为本发明的一种智慧型混铁车的自动充电系统结构示意图。
图5为本发明的一种智慧型混铁车的车载遥控系统的控制原理图。
图6为本发明的一种智慧型混铁车的自动翻转控制逻辑图。
图7为本发明的一种智慧型混铁车的自动翻转控制原理图。
图8为本发明的一种智慧型混铁车的无人驾驶系统原理图。
其中，1-感知传感器，2-机械间，3-电气柜，4-定位天线，5-超级电容， 6-接收天线，7-无人化柜，8-受电装置，9-空气制动柜，10-翻转机构，11- 主动端装置，12-永磁直驱电机，13-走行部，14-罐体，15-从动端装置，16- 远程RIOM模块，17-辅助变流器，18-主微机，19-牵引变流器，20-遥控主机，21-记录仪，22-以太网交换机，23-充电机，24-供电模块，25-支架，26- 弹性顶推装置，27-受电模块，28-手持遥控器，29翻转接触器，30-减速机，31-地面控制服务器，32-工业电视系统，33-集控系统，34-微机联锁系统， 35-数传电台，36-工业WLAN。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”、“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
目前，混铁车以其大容量和高效保温的性能成为各大钢企的主流铁水运输和储存工具，其主要部件包括走行部、翻转机构、主动端装置、罐体、从动端装置等。作业现场通常采用机车牵引混铁车的运输模式，在高炉(输出铁水)至转炉(炼钢)之间进行不间断往返作业。
现有的混铁车结构如上所述，此处不再赘述。下面详细介绍本发明的智慧型混铁车：
(1)本发明的智慧型混铁车，主动端走行部设有两个永磁直驱电机，分别布置于第1、4轴；主动端检修平台上设有机械间，机械间内设有超级电容及电气柜，超级电容为电气柜内的两个牵引变流器供电，每个牵引变流器驱动一台永磁直驱电机。
在本发明中，采用超级电容作为储能装置，大容量，能够应对频繁启停的现场工况，且实现零排放、零油耗。牵引工况下，超级电容输出的750V 直流电，通过牵引变流器转换为380V交流电，为永磁直驱电机供电；制动工况下，通过永磁直驱电机进行能量回收，实现全速范围内的精准控制。
在本发明中，充分考虑动力冗余设计，运行过程中，若某一电机发生故障，剩余电机仍可发挥足够牵引力确保整个智慧型混铁车保持低速行驶，避免事故发生。
(2)本发明的智慧型混铁车，还包括自动充电系统，系统包括充电机、供电模块和受电装置；充电机设于轨道的一侧，供电模块设于轨道中间，受电装置设于主动端走行部；充电机与供电模块电连接，供电模块与受电装置接触连接，受电装置与超级电容电连接。采用上述结构，当储能装置电量不足时，可随时进行自动充电。
在本发明中，供电模块设置在固定充电区域的轨道中间。充电机设置在轨道一侧，用于将地面交流380V电源转换为750V直流电。充电机通过地下预埋线缆与供电模块连接。
根据本发明的一个实施方案，受电装置包括受电模块、弹性顶推装置及支架。其中，支架用于实现受电装置与走行部可靠连接；弹性顶推装置用于在充电时将受电模块推出，并与供电模块接触进行充电；充电完成后，弹簧复位。供电模块包括安装底座、正负极铜排，用于大电流传导。本发明的智慧型混铁车自动充电系统，能够实现在等待作业过程中进行快速自动充电；充电过程无需人为操作，安全可靠，且不影响现场作业。
(3)本发明的智慧型混铁车，机械间内的电气柜内设有以太网交换机、主微机、远程RIOM模块、牵引变流器、辅助变流器、遥控主机、记录仪等，各部件通过以太网交换机进行数据交互。另外，超级电容与以太网交换机连接，能够进一步实现智慧型混铁车的牵引及制动控制；同时，可进一步实现车载信息采集及存储、车辆健康状态监测及无线遥控等功能。
在本发明中，机械间内还设有空气制动柜，所述空气制动柜，用于实现紧急制动、驻车制动等功能。整车制动方案具有空气制动与能量回收两种制动方式。根据不同的工况需求，智慧型混铁车可按空气制动、能量回收制动、混合制动三种不同模式进行工作，充分发挥两种制动方式的优势，最终实现制动减速、精准停车、自动驻车、紧急制动等功能。
(4)本发明的一种智慧型混铁车，还包括无人驾驶系统，系统包括车载系统、地面系统和通讯系统。车载系统包括无人化柜、定位天线及感知传感器；车载系统主要用于接收地面控制指令，并可实现精确定位及障碍物感知等功能；地面系统包括地面控制服务器、工业电视系统、集控系统、微机联锁系统；地面系统用于生成调度作业计划、传递行车指令及检测作业站场信息。地面系统采集相关的连锁信号、路况、车辆状态等信息，并融合了经验算法，最终向车载系统发送行车、制动、精准停车等指令。本发明的智慧型混铁车，可实现无人驾驶，替代传统人工调度方式，大大提升调度效率、减少生产作业人数并降低安全风险。
在本发明中，通讯系统负责实现车地数据传输，采用数传电台系统及工业WLAN系统，两种系统互为冗余。
(5)本发明的一种智慧型混铁车，还包括车载遥控系统，系统包括手持遥控器、遥控主机、接收天线等，操作人员可在1000米范围内通过手持遥控器进行牵引、制动、鸣笛等控制。
在本发明中，手持遥控器还具有自动翻转操作功能，用于实现罐体翻转控制。与传统铁水翻转作业模式相比，本发明方案无需人为进行近距离操作，更加安全可靠且不影响作业现场工艺节拍。
实施例1
一种智慧型混铁车，具体包括如下结构：
传统混铁车通常包括罐体14、从动端装置15、走行部13、主动端装置11和翻转机构10。本实施例在此结构基础上增加机械间2及永磁直驱电机12，智慧型混铁车的结构示意图如图1所示；
本实施例在主动端走行部设有两个永磁直驱电机12，分别布置于第1、 4轴；主动端检修平台上设有机械间2，机械,间2内设有超级电容5、电气柜3和空气制动柜9；电气柜3内设有以太网交换机22、主微机18、远程RIOM模块16、牵引变流器19、辅助变流器17、遥控主机20、记录仪21等部件，各部件通过以太网交换机22进行数据交互，可进一步实现车载信息采集及存储、车辆健康状态监测及无线遥控等功能；超级电容5 与以太网交换机22连接，实现与主微机18进行指令交互，同时超级电容 5为电气柜3内的两个牵引变流器19供电，每个牵引变流器19驱动一台永磁直驱电机12；电气柜3的电气拓扑图见图2；永磁直驱电机12控制原理见图3。
本实施例中的空气制动柜9受电气柜3内的主微机18控制，可采用空气制动与能量回收两种制动方式，根据不同的工况需求，可采用空气制动、能量回收制动、混合制动三种不同模式进行工作，充分发挥两种制动方式的优势，最终实现制动减速、精准停车、自动驻车、紧急制动等功能。
还包括自动充电系统，自动充电系统的结构示意图如图4所示，包括充电机23、供电模块24和受电装置8；充电机23设于轨道的一侧，供电模块24设于固定区域内的轨道中间，受电装置包括受电模块27、弹性顶推装置26及支架25。其中，支架25用于实现受电装置8与主动端走行部可靠连接；其中，供电模块24包括安装底座，安装底座上设有正负极铜排；充电机23与供电模块24中的正负极铜排通过地下预埋的线缆电连接；供电模块24中的正负极铜排与受电装置8采用接触式连接；在充电时，受电装置8通过弹性顶推装置26推出并与供电模块24上的正负极铜排接触进行充电，充电完成后，弹簧顶推装置26中的弹簧复位，受电装置8与供电模块24断开并停止充电；受电装置8与超级电容5连接。
实施例2
本实施例的智慧型混铁车，除如下结构和功能外，其余结构均与实施例1相同。
本实施例还包括车载遥控系统，其中遥控主机20设于电气柜3内，接收天线6设于机械间2顶部。操作人员可在1000米范围内通过手持遥控器 28进行牵引、制动、鸣笛等控制。车载遥控系统控制原理见图5。
另外，还设有自动翻转机构10，包括设于电气柜3中的翻转接触器29 和减速机30，翻转接触器29和减速机30与主微机连接；手持遥控器28设有自动翻转操作功能，用于实现罐体翻转控制。手持遥控器28通过接收天线6，将自动翻转信号传递给遥控主机20，并通过以太网通讯同步转发给主微机18，主微机18根据该指令控制翻转接触器29动作；驱动过程包括由超级电容5为辅助变流器17供电，并驱动翻转机构10内的减速机30动作。其控制逻辑及原理分别如图6、7所示。
本实施例还包括无人驾驶系统；系统包括车载系统、地面系统和通讯系统，系统原理如图8所示。
车载系统包括无人化柜7、定位天线4及感知传感器1，主要用于接收地面控制指令，并可实现精确定位及障碍物感知等功能。其中无人化柜7 设于机械间2内；定位天线设于机械间2顶部；传感器1设于智慧型混铁车前后端部。主要部件布局如图1所示。
地面系统包括地面控制服务器31、工业电视系统32、集控系统33、微机联锁系统34；地面系统用于生成调度作业计划、传递行车指令及检测作业站场信息。地面系统采集相关的连锁信号、路况、车辆状态等信息，并融合了经验算法，最终向车载系统发送行车、制动、精准停车等指令。
通讯系统负责实现车地数据传输，采用数传电台系统35及工业WLAN 系统36，两种系统互为冗余。
需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求) 被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/ 或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种智慧型混铁车，其特征在于，包括混铁车；其中，
所述混铁车的主动端走行部设有两个永磁直驱电机；
所述混铁车的主动端检修平台上设有机械间，所述机械间内设有超级电容及电气柜，所述超级电容与电气柜内的两个牵引变流器电连接，每个所述牵引变流器分别连接一个永磁直驱电机。
2.根据权利要求1所述的一种智慧型混铁车，其特征在于，还包括自动充电系统，所述自动充电系统包括充电机、供电模块和受电装置；其中，
所述充电机设于轨道的一侧，所述供电模块设于轨道中间，所述受电装置设于所述混铁车的主动端走行部；所述充电机与供电模块电连接，所述供电模块与受电装置接触连接，所述受电装置与超级电容电连接。
3.根据权利要求2所述的一种智慧型混铁车，其特征在于，所述受电装置分别通过支架连接于所述混铁车的主动端走行部；所述受电装置设置为能够通过弹性顶推装置推出与供电模块接触。
4.根据权利要求2所述的一种智慧型混铁车，其特征在于，所述供电模块包括安装底座，所述安装底座上设有正负极铜排。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种智慧型混铁车，其特征在于，所述电气柜内还设有以太网交换机、主微机、远程RIOM模块、辅助变流器、遥控主机和记录仪，所述电气柜内的各部件均通过以太网交换机进行数据交互。
6.根据权利要求5所述的一种智慧型混铁车，其特征在于，机械间内还设有空气制动柜，所述空气制动柜与主微机连接。
7.根据权利要求5所述的一种智慧型混铁车，其特征在于，还包括无人驾驶系统，所述无人驾驶系统包括车载系统、地面系统和通讯系统。
8.根据权利要求7所述的一种智慧型混铁车，其特征在于，所述车载系统包括无人化柜、定位天线及感知传感器，所述无人化柜分别与定位天线、感知传感器连接；所述车载系统设置为可实时接收地面控制指令，并可进行定位；
所述地面系统包括地面控制服务器、工业电视系统、集控系统、微机联锁系统；所述地面系统设置为能够生成调度作业计划、传递行车指令及检测作业站场信息；
所述通讯系统包括数传电台系统及工业WLAN系统，所述数传电台系统及工业WLAN系统互为冗余。
9.根据权利要求7所述的一种智慧型混铁车，其特征在于，还包括车载遥控系统，所述车载遥控系统包括手持遥控器、遥控主机、接收天线，所述遥控主机与主微机连接。
10.根据权利要求9所述的一种智慧型混铁车，其特征在于，还包括翻转机构，所述翻转机构设置于电气柜内，所述翻转机构包括翻转接触器和减速机；
所述手持遥控器将自动翻转指令发送给遥控主机，所述遥控主机进一步传递给主微机，所述主微机与翻转接触器连接；所述超级电容与辅助变流器电连接，所述辅助变流器与减速机电连接。
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