CN114280976B - 一种轨道吸煤车智能控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道吸煤车智能控制方法及系统，所述方法包括：获取选取的“全断面覆盖”或者“典型侧清扫”作业模式；判断获取的作业模式是否满足安全保护策略；若满足安全保护策略，控制各侧清扫单元对应的比例电磁阀动作，并按照设定好的运动速度和顺序对作业区域进行清扫工作。本发明通过清扫作业区域控制技术可实现轨道吸煤车全断面的吸煤清扫作业，也可实现单个或多个侧清扫单元作业区域的自由组合，简便了操作流程，提升了轨道煤粉的吸扫作业效率。

Description

一种轨道吸煤车智能控制方法及系统

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种轨道吸煤车智能控制方法及系统。

背景技术

目前，我国运煤专用铁路在运行过程中存在隧道内落煤掩埋轨道面的现象，严重影响了行车安全 和运输效率。

现有的解决方法主要依靠养护工段人工进行清扫作业，有极个别专用工程设备，也存在设备体 量过大，工作人员需求较多，自动化程度不高的现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种轨道吸煤车智能控制方法及系统，可实现轨道吸煤车对有砟轨道的智 能吸煤清扫作业，极大的减少了人工成本，提升了作业的工作效率。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

本发明提供了一种轨道吸煤车智能控制方法，包括：

获取选取的“全断面覆盖”或者“典型侧清扫”作业模式；

判断获取的作业模式是否满足制定的安全保护策略：

若满足安全保护策略，控制各侧清扫单元对应的比例电磁阀动作，并按照设定好的运动速度和 顺序对作业区域进行清扫工作。

进一步地，所述“全断面覆盖”或者“典型侧清扫”作业模式的选取方法包括：

根据作业区域煤粉的分布特征进行判断，选取“全断面覆盖”或者“典型侧清扫”作业模式。

进一步地，判断是否满足安全保护策略的方法包括：

响应选取的作业模式之后，读取各侧清扫单元的位置信息，并结合常规安全项检测判断是否满 足安全保护策略。

进一步地，控制各侧清扫单元对应的比例电磁阀动作，并按照设定好的运动速度和顺序对作业 区域进行清扫工作的方法包括：

标定对应侧清扫单元的空间位置并计算允许位移值，随后计算各侧清扫单元比例电磁阀的控制 电压大小和得电时间以及顺序，从而控制各侧清扫单元对应的比例电磁阀动作，并按照设定好的运 动速度和顺序进行清扫作业。

进一步地，所述方法还包括：

通过实时读取各侧清扫单元的位置信息反馈，并对各侧清扫单元是否到达目标空间位置进行判 断；

修正未达到目标的各侧清扫单元比例电磁阀的控制电压大小和时间，直至完成作业区域的清扫 工作。

进一步地，所述侧清扫单元包括侧清扫机构、筛分机构和输送机。

所述侧清扫机构将地面的煤粉清扫至顶部，所述侧清扫机构侧连筛分机构，对煤粉中的杂物进 行筛分，所述筛分机构后连输送机，将筛分后的煤粉输送到存储中心的气路通道进行后续处理。

进一步地，所述侧清扫机构包括滚刷机构，所述滚刷机构连接提升机构；

工作时，所述滚刷机构与地面接触对煤粉进行清扫，所述提升机构将所述滚刷机构清扫的地面 煤粉运至所述侧清扫机构顶部。

进一步地，各侧清扫单元的联动控制方法包括：

根据侧清扫机构的提升量和所配合的输送机的伸缩量，判断二者运动是否匹配；

若运动匹配，执行侧清扫机构和输送机的运动直至运动到位；

若运动不匹配，判断是否具备匹配能力，若具备匹配能力时执行修正动作，若不具备匹配能力 则停机报警；

根据输送机转速分析计算出气路通道输送所需风量，控制相应除尘气阀动作从而调节风量大小， 通过粉尘浓度传感器实时监测环境中粉尘浓度并辅助判断风量是否合适。

进一步地，若不满足安全保护策略，则控制停止各侧清扫单元对应的比例电磁阀动作，并进行 报警。

本发明提供了一种轨道吸煤车智能控制系统，包括：

获取模块：用于获取选取的“全断面覆盖”或者“典型侧清扫”作业模式；

判断模块：用于判断获取的作业模式是否满足安全保护策略；

控制模块：用于控制各侧清扫单元对应的比例电磁阀动作，并按照设定好的运动速度和顺序对 作业区域进行清扫工作。

本发明的有益效果如下：

本发明通过清扫作业区域控制技术可实现轨道吸煤车全断面的吸煤清扫作业，也可实现单个或 多个侧清扫单元作业区域的自由组合，简便了操作流程，提升了轨道煤粉的吸扫作业效率。

附图说明

图1为根据本发明实施例提供的一种轨道吸煤车的整车电控系统布置图；

图2为根据本发明实施例提供的一种轨道吸煤车侧清扫作业区域智能控制方法流程图；

图3为根据本发明实施例提供的一种轨道吸煤车侧清扫单元多单元联动智能控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术 方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

参照图1，本发明提供了一种轨道吸煤车智能控制系统，通过本发明可实现轨道吸煤车对有砟轨 道的智能吸煤清扫作业，可实现道轨全作业区域的清扫并实时监控作业关键运行参数，提供核心部件 的安全保护措施，极大的减少了人工成本，提升了作业的工作效率。

本发明提供的轨道吸煤车智能控制系统，主要包含机车底盘1、司机室电控系统2、侧清扫机构 电控系统3、主清扫装置电控系统4、箱体总成电控系统5、气路电控系统6。

如图2所示，司机室电控系统2包含左操控系统21、右操控系统22和强电电控系统23。其中左 操控系统21主要实现整车左部各侧清扫单元、各气路控制阀和中心清扫单元等相关电控执行件的监 控。同理右操控系统22主要实现整车左部各侧清扫机构单元、各气路控制阀相关电控执行件的监控。 强电电控系统23主要完成强电执行机构，如卸料电机、主输送电机和振动电机的监控。司机室电控 系统主要为工作人员提供一个图形化的人机交互平台，实现人员在司机室内完成对清扫作业的操控。人员也可通过相应的无线遥控单元实现对车左、车右各电控执行机构的操控。两操控模式互锁。

侧清扫机构电控系统3以单个侧清扫机构和输送机为单位，包含侧清扫机构回收到位31、输送 机转速32监测。其中靠近司机室方向的前四组侧清扫机构油缸内安装有磁质伸缩传感器33，可实时 检测侧清扫机构伸出位置值，控制侧清扫机构伸出位移，实现全作业面清扫作业，并控制输送机联动 伸出相应位移，完成物料的清扫与输送。

主清扫装置电控系统4主要完成主清扫装置的控制及状态监测，可实现主清扫装置对轨道枕木部 分的清扫作业。

箱体总成电控系统5主要完成对除尘箱体内脉冲除尘阀51的控制、对箱体料位521、522高低位 的检测以及箱体温度53的检测。其中脉冲除尘阀51是防止粉尘浓度过高或单位时间过多造成除尘部件堵塞，引起整机工作停止；箱体料位521、522高低位的检测是防止卸料不及时造成箱体内堆料过 高引起整机工作停止；箱体温度53是防止清扫作业过程中将有砟轨道中的石子或其他坚硬物体输送 至除尘箱体，因为相互碰撞、磨擦而在粉尘浓度最高处造成温升过高，产生爆炸隐患。

气路电控系统6主要实现主气路的控制及与六个侧清扫机构相连的分气路的控制，并对主气路进 行气压检测。当检测气压过低或者侧清扫机构速度变化时将产生联动控制。

如图3所示，本发明提供了一种轨道吸煤车侧清扫作业区域智能控制方法，包括：

工作人员可在上电启动后，根据作业区域煤粉分布特征选取全断面覆盖或者典型侧清扫匹配位置 进行相应作业区域模式选取，也可根据清扫效果将单个或多个侧清扫单元位移值改变，从而改变侧清 扫作业区域，重点清扫某一特定空间位置。当弱电单元控制器接收到工作人员的操作指令后，将读取各侧清扫单元位置信息，重点是左前、左中、右前、右中四个侧清扫单元的空间位置信息。当操作模 式是全断面清扫时，各清扫机构在满足安全保护策略的前提下，按照设定好的运动速度和顺序进行清 扫作业区域全覆盖。而典型侧清扫模式可以是某一典型侧清扫匹配位置关系，例如左前与左中在同一 作业水平线，右前全伸，右中伸一般，此类组合位置关系。或者工作人员根据现场的煤粉分布特性或清扫效果，将侧清扫机构单个或多个调整位置，进行重点空间位置的清扫，具体如下：

准备工作：工作人员整机上电启动进行清扫作业，首先根据作业区域煤粉的分布特征进行判断， 选取“全断面覆盖”或者“典型侧清扫”作业模式；弱电单元控制器接收到工作人员的操作指令后， 立即读取各侧清扫单元的位置信息，并结合其他常规安全项检测，判断是否满足安全保护策略(即当 前作业环境粉尘浓度大小、行车速度大小、除尘仓温度大小等相关关键位置传感器信息值及其判断逻 辑关系)，满足安全条件则继续动作，不满足则停止比例电磁阀动作并通过显示器进行报警提醒工作 人员。

正式工作：满足安全保护策略的前提下，开始标定对应侧清扫单元的空间位置并计算允许位移值， 随后计算各侧清扫单元比例电磁阀的控制电压大小和得电时间以及顺序，从而控制各清扫机构对应的 比例电磁阀动作，并按照设定好的运动速度和顺序进行清扫作业。作业机构主要包括左前侧清扫机构、左中侧清扫机构、左后侧清扫机构、右前侧清扫机构、右中侧清扫机构、右后侧清扫机构和中心侧清 扫单元。通过实时读取各清扫机构的位置信息反馈，弱电单元控制器对各清扫单元是否到达目标空间 位置进行判断，不满足则进行修正未达到目标的电磁阀的控制电压大小和时间，直至完成作业区域的 清扫工作。

注：“典型侧清扫”作业模式下可根据现场煤粉分布特征或清扫效果对清扫机构的位置分布进行 调整，例如左前与左中在同一水平线，右前全伸而右中伸一半，从而实现重点空间位置的清扫。

侧清扫单元包括侧清扫机构、筛分机构和输送机；

侧清扫机构将地面的煤粉清扫至顶部，侧清扫机构侧连筛分机构，对煤粉中的杂物进行筛分， 筛分机构后连输送机，将筛分后的煤粉输送到存储中心的气路通道进行后续处理。

侧清扫机构包括滚刷机构，滚刷机构连接提升机构；

工作时，滚刷机构与地面接触对煤粉进行清扫，提升机构将滚刷机构清扫的地面煤粉运至侧清扫 机构顶部。

如图3所示，本发明提供了一种轨道吸煤车侧清扫单元多单元联动智能控制方法，包括：

当单个侧清扫机构进行位移伸缩运动时，其所配合的输送机也需进行相应位移方向，距离和速度 的配合，不然将在侧清扫机构与输送机之间产生位移差，造成煤粉物料的外溢，产生粉尘溢出，若煤 粉物料落入运动机构，还可能造成卡死的现象。因此两者需要精确的联动。此外单个侧清扫机构是否工作或工作速度将影响其产生的煤粉粉尘量，进而影响此分气路通道的除尘气体需求量，因此这两者 也需联动控制。利用输送机构转速值，通过控制系统中的模型，分析计算出此气路通道所需风量，控 制相应气阀开合度，并通过粉尘浓度传感器实时监测环境中粉尘浓度值，防止环境粉尘浓度超标并判 断除尘风量是否合适，具体如下：

清扫作业开始后，侧清扫机构和输送机正常开始工作。单个侧清扫机构进行清扫作业，同时配对 输送机进行输送作业。由弱电单元控制器读取侧清扫机构伸缩量和输送机转速，通过整机控制模型配 对输送机伸缩运动的方向、控制电压大小、通断时间，实现对侧清扫机构和输送机运动的匹配。

为了防止侧清扫机构和对应的输送机产生位移差，需要对侧清扫机构和对应的输送机的运动进行 联动控制。当单个侧清扫机构产生伸缩运动时，同时读取侧清扫机构提升机构的提升量和输送机的伸 缩量，判断二者运动是否匹配，运动匹配即预警范围内继续执行侧清扫机构和输送机正常工作的运动直至运动到位。运动不匹配时通过整机控制模型判断是否具备匹配能力，具备匹配能力时修正未达到 目标值的电磁阀的控制电压大小和通断时间，继续配对输送机运动，并且持续读取配对输送机的伸缩 量值并继续监视两者运动是否匹配，不具备匹配能力时则停机报警。

此外，侧清扫机构和除尘气阀也需要联动控制。利用输送机转速输入控制模型，分析计算出该气 路通道所需风量并转换为气阀控制电压大小和通断时间，发送信号给气阀控制器并控制相应气阀动作 从而调节风量大小。同时通过粉尘浓度传感器实时监测环境中粉尘浓度，防止环境粉尘浓度超标并辅助判断风量是否合适。粉尘浓度达标的安全前提下，若风量达标则保持气阀开度，风量不达标则由弱 电单元控制器获取气阀阀芯位移值并修正气阀控制电压大小和通断时间，重新发送信号给气阀控制器 并控制相应气阀动作继续调节风量大小。粉尘浓度超标时则停机报警。

本发明提供了一种轨道吸煤车侧清扫单元多单元联动智能控制系统，包括：

获取模块：用于获取选取的“全断面覆盖”或者“典型侧清扫”作业模式；

判断模块：用于判断获取的作业模式是否满足安全保护策略；

控制模块：用于控制各侧清扫单元对应的比例电磁阀动作，并按照设定好的运动速度和顺序进行 清扫作业区域。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不 脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保 护范围。

Claims (8)

1.一种轨道吸煤车智能控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取选取的“全断面覆盖”或者“典型侧清扫”作业模式；

判断获取的作业模式是否满足制定的安全保护策略，具体包括：响应选取的作业模式之后，读取各侧清扫单元的位置信息，并结合常规安全项检测判断是否满足安全保护策略；

若满足安全保护策略，控制各侧清扫单元对应的比例电磁阀动作，并按照设定好的运动速度和顺序对作业区域进行清扫工作，具体包括：

标定对应侧清扫单元的空间位置并计算允许位移值，随后计算各侧清扫单元比例电磁阀的控制电压大小和得电时间以及顺序，从而控制各侧清扫单元对应的比例电磁阀动作，并按照设定好的运动速度和顺序进行清扫作业。

2.根据权利要求1所述的一种轨道吸煤车智能控制方法，其特征在于，所述“全断面覆盖”或者“典型侧清扫”作业模式的选取方法包括：

根据作业区域煤粉的分布特征进行判断，选取“全断面覆盖”或者“典型侧清扫”作业模式。

3.根据权利要求1所述的一种轨道吸煤车智能控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过实时读取各侧清扫单元的位置信息反馈，并对各侧清扫单元是否到达目标空间位置进行判断；修正未达到目标的各侧清扫单元比例电磁阀的控制电压大小和时间，直至完成作业区域的清扫工作。

4.根据权利要求1所述的一种轨道吸煤车智能控制方法，其特征在于，所述侧清扫单元包括侧清扫机构、筛分机构和输送机；

所述侧清扫机构将地面的煤粉清扫至顶部，所述侧清扫机构侧连筛分机构，对煤粉中的杂物进行筛分，所述筛分机构后连输送机，将筛分后的煤粉输送到存储中心的气路通道进行后续处理。

5.根据权利要求4所述的一种轨道吸煤车智能控制方法，其特征在于，所述侧清扫机构包括滚刷机构，所述滚刷机构连接提升机构；

工作时，所述滚刷机构与地面接触对煤粉进行清扫，所述提升机构将所述滚刷机构清扫的地面煤粉运至所述侧清扫机构顶部。

6.根据权利要求4或5所述的一种轨道吸煤车智能控制方法，其特征在于，各侧清扫单元的联动控制方法包括：

根据侧清扫机构的提升量和所配合的输送机的伸缩量，判断二者运动是否匹配；

若运动匹配，执行侧清扫机构和输送机的运动直至运动到位；

若运动不匹配，判断是否具备匹配能力，若具备匹配能力时执行修正动作，若不具备匹配能力则停机报警；

根据输送机转速分析计算出气路通道输送所需风量，控制相应除尘气阀动作从而调节风量大小，通过粉尘浓度传感器实时监测环境中粉尘浓度并辅助判断风量是否合适。

7.根据权利要求1所述的一种轨道吸煤车智能控制方法，其特征在于，若不满足安全保护策略，则控制停止各侧清扫单元对应的比例电磁阀动作，并进行报警。

8.一种轨道吸煤车智能控制系统，其特征在于，包括：

获取模块：用于获取选取的“全断面覆盖”或者“典型侧清扫”作业模式；

判断模块：用于判断获取的作业模式是否满足安全保护策略，具体包括：响应选取的作业模式之后，读取各侧清扫单元的位置信息，并结合常规安全项检测判断是否满足安全保护策略；

控制模块：用于控制各侧清扫单元对应的比例电磁阀动作，并按照设定好的运动速度和顺序对作业区域进行清扫工作，具体包括：

标定对应侧清扫单元的空间位置并计算允许位移值，随后计算各侧清扫单元比例电磁阀的控制电压大小和得电时间以及顺序，从而控制各侧清扫单元对应的比例电磁阀动作，并按照设定好的运动速度和顺序进行清扫作业。