CN116750656B - 一种电液复合驱动的组合式单轨吊主动干预控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电液复合驱动的组合式单轨吊主动干预控制系统，包括驱动系统、倾角传感器、油压传感器、流量传感器和控制器，驱动系统包括永磁同步电机、主泵、能量回收马达、通断阀、多个比例减压阀，永磁同步电机一端与主泵的输入轴刚性连接，一端与能量回收马达的输出轴刚性连接，主泵为双向变量泵，能量回收马达为双向变量马达。倾角传感器用于测量单轨吊运行前方的轨道倾角，油压传感器用于检测主泵油口两端压力，流量传感器用于检测主泵流量。本发明可实现对单轨吊在不同轨道形态下的灵活控制及安全管控，可有效提高机车的运行效率。
Description
技术领域
本发明涉及单轨吊技术领域，具体涉及一种电液复合驱动的组合式单轨吊主动干预控制系统。
背景技术
单轨吊机车是一种高效的煤矿辅助运输设备，在煤矿辅助运输系统中有着广阔的应用前景。按动力来源的不同，主要分为柴油机单轨吊和电动单轨吊。其中，柴油机单轨吊的驱动部采用液压马达驱动，通过主泵排量的无级调节实现驱动轮从静止起步，优点是爬坡角度大、负载能力强，但是其排放的尾气对通风系统有较高的要求。传统柴油机单轨吊采用发动机和变量泵的技术方案，其主泵排量调节系统根据主油路压力，利用液控油路调整排量控制缸两腔压差，实现主泵排量与油液压力的反比关系。但是该调节系统在油压传递过程中需要经过多个液压元件，导致反馈不够及时。同时，该调节系统仅依靠变量泵进行调速，重载工况的运行速度极低。电动单轨吊的驱动部采用电机驱动，节能环保且无尾气排放，但是由于电机功率密度较低，不适用于大角度重载运行工况。同时，多个电机之间存在速度不同步的现象，进一步降低了电动单轨吊的运载能力。
现有技术中，如专利号：CN110436343A，名称：蓄电池单轨吊电液复合驱动系统及驱动轮自适应夹紧方法，其提出的单轨吊电液复合驱动系统解决了蓄电池动力的单轨吊多驱动部的协同控制，兼顾了柴油机单轨吊负载能力强和电动单轨吊节能环保的优点，但是其采用了变频电机与定量泵配合的调速方案，使得重载工况下电机扭矩过大，缺乏过载保护功能；对于普通的能量回收系统，如专利号：CN107082073B，名称：一种用于电液轨道车的下坡能量回收与缓速系统，优先使用蓄能器回收制动能量，蓄能器充满油液后，利用液压马达驱动液压泵工作，从而带动电机发电，为蓄电池充能。但其提出的技术方案未考虑在能量回收状态下机车速度控制的问题，不适用于对运行安全性要求较高的矿井运输车辆。
发明内容
本发明提供了一种电液复合驱动的组合式单轨吊主动干预控制系统，其可以实现对单轨吊在不同轨道形态下的灵活控制及安全控制，且可提高机车的运行效率。
为实现上述目的，本发明的一种电液复合驱动的组合式单轨吊主动干预控制系统，组合式单轨吊包括一号动力室、二号动力室、电池车、驱动部、起吊梁和驾驶室，所述一号动力室与所述二号动力室结构及内部配置相同，所述电池车位于所述一号动力室与所述二号动力室之间；所述电池车内配置两套相同的电池组，每套电池组配置有蓄电池、逆变器、整流器、变频器和电源管理器；
主动干预控制系统包括驱动系统、倾角传感器、油压传感器、流量传感器和控制器；其中所述驱动系统为相同的两个，分别位于所述一号动力室和二号动力室内，每个所述驱动系统分别与一套所述电池组相连；所述驱动系统包括永磁同步电机、主泵、能量回收马达、通断阀、比例减压阀I、比例减压阀II、比例减压阀III和比例减压阀IV，所述永磁同步电机一端与所述主泵的输入轴刚性连接，一端与所述能量回收马达的输出轴刚性连接；所述主泵为双向变量泵；所述能量回收马达为双向变量马达；所述主泵的两个油口、所述能量回收马达的两个油口均与所述驱动部的驱动马达连接，所述通断阀位于所述能量回收马达与驱动马达之间的油路上；所述比例减压阀I和比例减压阀II分别与所述主泵上的主泵排量控制缸的进出油口连接，所述比例减压阀III和比例减压阀IV分别与所述能量回收马达上的马达排量控制缸的进出油口连接；
所述倾角传感器用于测量单轨吊运行前方的轨道倾角；所述油压传感器用于检测所述主泵油口两端压力及起吊过程中起吊回路的油液压力；所述流量传感器用于检测所述主泵流量；所述倾角传感器、所述油压传感器、所述流量传感器、所述变频器和所述电源管理器分别与所述控制器连接；
所述控制器包括限速模块、扭矩保护模块、电机调速模块、主泵怠速模块和能量回收模块，其中所述限速模块用于获取单轨吊最佳运行速度；所述扭矩保护模块用于防止永磁同步电机过载；所述电机调速模块用于调节永磁同步电机的转速；所述主泵怠速模块用于控制主泵对单轨吊不做功；所述能量回收模块用于控制将永磁同步电机发电存入蓄电池。
进一步地，当驾驶室油门踏板被踩下或单轨吊位于上坡轨道时，单轨吊进入驱动模式，设其运行速度为Vs，最佳运行速度为Vmax，若Vs<0.8Vmax，则两个驱动系统的主泵受扭矩保护模块控制，永磁同步电机(101)受电机调速模块控制，电机转速增加，以提高单轨吊运行速度；若VS>Vmax，则两个驱动系统的主泵仅受限速模块控制，电机调速模块不工作，永磁同步电机(101)以设定转速运行，以降低单轨吊运行速度；若0.8Vmax<VS<Vmax，则两个驱动系统的主泵受扭矩模块控制，电机调速模块不工作，永磁同步电机(101)以设定转速转动；
当驾驶室刹车踏板被踩下且单轨吊位于下坡或平坡轨道，单轨吊进入能量回收模式，电机调速模块不工作；控制器根据电源管理器反馈的电池SOC值，蓄电池电量较低的电池组连接的驱动系统接受能量回收模块控制，主泵停止工作；此时，对于与电量较高的电池组相连的驱动系统，若单轨吊运行速度VS≥Vmax，其主泵排量受限速模块控制，反之，若单轨吊运行速度VS＜Vmax，其主泵排量受主泵怠速模块控制。
进一步地，所述限速模块运行过程如下：
(一)、根据当前轨道倾角和单轨吊负载，获取单轨吊安全速度Vsafe；
(二)、比较驾驶室操作推杆的设定速度Vset和单轨吊安全速度Vsafe，取其较小值作为单轨吊最佳运行速度Vmax；
(三)、根据Vmax计算主泵最大允许排量Dmax，限制扭矩保护模块和主泵怠速模块的排量控制信号上限，排量Dmax公式如下：
式中，D2为驱动部驱动马达的排量；N0为永磁同步电机的设定运行速度；d为驱动轮直径；n为驱动马达的个数。
进一步地，所述安全速度Vsafe的具体获取过程如下：
(一)、基于ADAMS动力学仿真软件，根据矿井巷道内实际轨道形态，建立单轨吊在不同形态轨道的动力学模型；
(二)、获取单轨吊在不同形态轨道上的运行数据，监测数据包括运行状态数据和安全指标数据，所述运行状态数据包括机车运行速度、机车载重、轨道倾角等；所述安全指标数据包括起吊梁偏摆角度、机车振动幅度、锚杆受力等；
(三)、基于神经网络，建立各安全指标数据对所有运行状态数据的响应；
(四)、机车运行过程中，已知机车自重m0，根据起吊过程中起吊回路油压P0计算起吊梁负载m1，获得机车实测总负载m＝m0+m1，其中
m1＝KP0
式中，K为比例系数，与起吊梁液压葫芦排量、起吊链条数量成正比；
(五)、在步骤(三)中建立的各个响应关系中输入实测的轨道倾角数据和机车负载数据，同时输入从零开始逐渐增加的机车运行速度，获得各安全指标数据；令各安全指标数据均满足对应的安全指标的速度最大值，即为安全速度Vsafe。
进一步地，所述扭矩保护模块运行过程如下：
(一)、切换永磁同步电机为电动机模式，带动主泵供油；关闭通断阀，断开能量回收马达与驱动马达的油路连接；
(二)、对比例减压阀III和比例减压阀IV输出相同的电控信号，令马达排量控制缸两腔无压差，使得能量回收马达排量为0；
(三)、根据油压传感器信号，实时计算主泵的扭矩保护排量DT，输出比例减压阀III和比例减压阀IV的电控信号，利用主泵排量控制缸两腔压差调节主泵的排量，防止永磁同步电机过载，
式中，Tmax为永磁同步电机(101)的最大允许扭矩，P1和P2分别为主泵油口两端油压信号，当单轨吊正向运行时，P1＞P2；反向运行时，P1＜P2。
进一步地，所述电机调速模块运行过程如下：
(一)、判断机车是否处于驱动状态，若未处于驱动状态，扭矩保护模块不工作；
(二)、计算当前单轨吊运行速度Vs和最佳运行速度Vmax的速度比k，当k≥0.8时，则电机调速模块不工作，反之，当k<0.8时，则进行下面步骤(三)中的动作；
(三)、基于PID调节过程，通过变频器调节永磁同步电机转速N，变频调速具体过程如下：
其中，f'为调频器频率对时间的导数；p为永磁同步电机的极对数；N'为永磁同步电机转速对时间的导数；K0为比例系数。
进一步地，所述主泵怠速模块进行如下动作：
(一)、切换永磁同步电机为电动机模式，带动主泵供油；关闭通断阀(104)，断开能量回收马达与油路的连接；
(二)、对比例减压阀III和比例减压阀IV输出相同的电控信号，令马达排量控制缸两腔无压差，使得能量回收马达排量为0；
(三)、根据油压传感器信号，实时计算主泵的怠速排量DS，输出比例减压阀I和比例减压阀II的电控信号，利用主泵排量控制缸两腔压差调节主泵的排量，使主泵的两端油口无压力差，主泵对单轨吊不做功，
DS'＝K1(P2-P1)
式中，DS'为主泵的怠速排量DS对时间的导数；K1为比例系数，K1>0。
进一步地，所述能量回收模块运行过程如下：
(一)、切换永磁同步电机为发电机模式，开启通断阀，能量回收马达接入油路，带动永磁同步电机发电，将单轨吊动能转化为电能存入蓄电池；
(二)、对比例减压阀I和比例减压阀II输出相同的电控信号，令主泵排量控制缸两腔无压差，使得主泵排量为0；
(三)、输出比例减压阀III和比例减压阀IV的电控信号，通过马达排量控制缸调节能量回收马达的排量D3，限制永磁同步电机输出的交流电压Er，降低对整流器的电压要求，
ND3＝Qη
式中，K2为比例系数；为磁场强度；Z为线圈匝数；Q为流量传感器所测信号，与单轨吊当前运行速度成正比；η为泄漏系数，单轨吊正向运行时，η＝1，反向运行时，1<η<1.5。
进一步地，在两套相同的所述驱动系统中，其中一个驱动系统独立供应第奇数个驱动部所需油液，另一个驱动系统独立供应第偶数个驱动部所需油液。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
(1)本发明基于变频电机搭配变排量泵的调速方案，通过调节主泵排量和电机转速均可实现对机车的调速，在重载运行时通过调小主泵排量，避免了电机过载，并同时提高电机转速，防止机车运行速度过低，提升运输效率；
(2)本发明在一号动力室进行能量回收时，二号动力室在限速模块的限制下进入主泵怠速状态，当机车轻载小倾角下坡时，二号动力室怠速状态运行的主泵对机车加速度无影响，机车的所有动能被能量回收的一号动力室转化，保障了能量回收的效率；当机车重载大倾角下坡时，机车速度达到限速模块设置的上限，二号动力室的主泵排量受限速模块控制，其流量直接决定机车速度的大小，防止机车进一步超速；
(3)通过设置两个动力室，形成组合式结构，对整车驱动部的交叉式供油方式，保证了一组驱动系统完全损坏时，另一组驱动系统在不损坏轨道的前提下，拖动单轨吊自行前往修理点，防止其占用轨道影响井下运输效率。
附图说明
图1为组合式电液复合驱动单轨吊的总体结构图；
图2为一号动力室驱动系统的液压原理图；
图3为控制器内各功能模块的工作过程流程图；
图4为安全速度获取过程流程图；
图中，1-一号动力室，2-二号动力室、3-电池车，4-驱动部，5-起吊梁，6-驾驶室，101-永磁同步电机，102-主泵，103-能量回收马达，104-通断阀，105-主泵排量控制缸，106-马达排量控制缸，107-比例减压阀I，108-比例减压阀II，109-比例减压阀III，110-比例减压阀IV。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
在以下实施例中，单轨吊与机车属于同一概念。如图1所示，一种组合式电液复合驱动单轨吊，包括一号动力室1、二号动力室2、电池车3、驱动部4、起吊梁5和驾驶室6。一号动力室1和二号动力室2的结构与内部配置相同，即内部均设有一个驱动系统。电池车3安装在一号动力室1和二号动力室2之间，在电池车3内设有两组相同配置的电池组，每套电池组由蓄电池、逆变器、整流器及电源管理器组成，每一个驱动系统分别与其中的一套电池组连接。驾驶室6位于单轨吊的首尾两端。
如图2所示，为一号动力室1内的驱动系统的液压原理图。驱动系统包括永磁同步电机101、主泵102、能量回收马达103、通断阀104、主泵排量控制缸105、马达排量控制缸106、比例减压阀I107、比例减压阀II108、比例减压阀III109和比例减压阀IV110。永磁同步电机101兼具电动机和发电机的功能，其电机轴为通轴，一端与主泵102的输入轴刚性连接，一端与能量回收马达103的输出轴刚性连接。主泵102为双向变排量的轴向柱塞泵，能量回收马达103为双向变排量液压马达。驱动部4的驱动马达为径向柱塞马达，可直接作为径向柱塞泵使用。主泵102的两个油口、能量回收马达103的两个油口均与驱动部4的驱动马达连接，通断阀104位于能量回收马达103与驱动马达之间的油路上；比例减压阀I和比例减压阀II分别与主泵102上的主泵排量控制缸105的进出油口连接，比例减压阀III和比例减压阀IV分别与能量回收马达103上的马达排量控制缸106的进出油口连接。
一号动力室1内的驱动系统独立供应第奇数个驱动部所需油液，二号动力室2内的驱动系统独立供应第偶数个驱动部所需油液，驱动部的数量为多个，其排序从机车的一端算起。驱动系统按上述排序连接，可以通过对驱动部的交叉式供油，在保护轨道的同时，发挥机车驱动系统的冗余作用，在一组驱动系统出现问题的时候，可以利用另一组驱动系统带动机车前往修理点维修处理。
主动干预控制系统包括驱动系统、倾角传感器、油压传感器、流量传感器和控制器。倾角传感器安装在单轨吊首尾两端的驾驶室6上。油压传感器安装在主泵油口两端以及起吊回路上。流量传感器安装在主泵的出口处，用于计算机车运行速度。控制器安装在一号动力室1或二号动力室2内，分别与油压传感器、流量传感器、变频器、电源管理器之间电性连接，并通过无线信号接收器获取倾角传感器的数据信号。
控制器包括以下功能模块：限速模块、扭矩保护模块、电机调速模块、主泵怠速模块和能量回收模块，上述功能模块以程序方式体现。其中限速模块用于获取单轨吊最佳运行速度；扭矩保护模块用于防止永磁同步电机过载；电机调速模块用于调节永磁同步电机的转速；主泵迨速模块用于控制主泵对单轨吊不做功；能量回收模块用于控制将永磁同步电机发电存入蓄电池。
以下为主动干预系统的工作过程：
驱动模式：
当驾驶室油门踏板被踩下或单轨吊位于上坡轨道时，单轨吊进入驱动模式，设其运行速度为Vs，最佳运行速度为Vmax，若Vs<0.8Vmax，则两个驱动系统的主泵受扭矩保护模块控制，永磁同步电机(101)受电机调速模块控制，电机转速增加，以提高单轨吊运行速度。
若VS>Vmax，则两个驱动系统的主泵仅受限速模块控制，电机调速模块不工作，永磁同步电机(101)以设定转速运行，以降低单轨吊运行速度。
若0.8Vmax<VS<Vmax，则两个驱动系统的主泵受扭矩模块控制，电机调速模块不工作，永磁同步电机(101)以设定转速转动。
能量回收模式：
当驾驶室刹车踏板被踩下且单轨吊位于下坡或平坡轨道，单轨吊进入能量回收模式，电机调速模块不工作；控制器根据电源管理器反馈的电池SOC值，蓄电池电量较低的电池组连接的驱动系统接受能量回收模块控制，主泵停止工作；此时，对于与电量较高的电池组相连的驱动系统，若单轨吊运行速度VS≥Vmax，其主泵排量受限速模块控制，反之，若单轨吊运行速度VS＜Vmax，其主泵排量受主泵怠速模块控制。
具体地，在上述两个机车运行模式中，控制器的限速模块运行过程如下：
(一)、根据当前轨道倾角和单轨吊负载，获取单轨吊安全速度Vsafe；
(二)、比较驾驶室操作推杆的设定速度Vset和单轨吊安全速度Vsafe，取其较小值作为单轨吊最佳运行速度Vmax；
(三)、根据Vmax计算主泵最大允许排量Dmax，限制扭矩保护模块和主泵怠速模块的排量控制信号上限，排量Dmax公式如下：
式中，D2为驱动部驱动马达的排量；N0为永磁同步电机的设定运行速度；d为驱动轮直径；n为驱动马达的个数。安全速度Vsafe的具体获取过程如下：(一)、基于ADAMS动力学仿真软件，根据矿井巷道内实际轨道形态，建立单轨吊在不同运行轨道的动力学模型；
(二)、获取单轨吊在不同形态轨道上的运行数据，监测数据包括运行状态数据和安全指标数据，运行状态数据包括机车运行速度、机车载重、轨道倾角等；安全指标数据包括起吊梁偏摆角度、机车振动幅度、锚杆受力等；
(三)、基于神经网络，建立各安全指标数据对所有运行状态数据的响应；
(四)、机车运行过程中，已知机车自重m0，根据起吊过程中起吊回路油压P0计算起吊梁负载m1，获得机车实测总负载m＝m0+m1，其中
m1＝KP0
式中，K为比例系数，与起吊梁液压葫芦排量、起吊链条数量成正比；
(五)、将机车运行速度Vs最大速度到零的区间等分为若干份，通过机车的最大运行速度为3米/秒。在步骤3中建立的响应中输入等分后的机车运行速度及实测的轨道倾角和机车实测总负载，令各安全指标数据满足对应的安全指标的速度最大值，即为安全速度Vsafe。具体过程参考图4。
在本干预系统中，控制器的扭矩保护模块运行过程如下：
(一)、切换永磁同步电机101为电动机模式，带动主泵102供油；关闭通断阀104，断开能量回收马达103与驱动马达的油路连接；
(二)、对比例减压阀III109和比例减压阀IV110输出相同的电控信号，令马达排量控制缸106两腔无压差，使得能量回收马达103排量为0；
(三)、根据油压传感器信号，实时计算主泵102的扭矩保护排量DT，输出比例减压阀III9和比例减压阀IV10的电控信号，利用主泵排量控制缸105两腔压差调节主泵的排量，防止永磁同步电机101过载，
式中，Tmax为永磁同步电机101的最大允许扭矩，P1和P2分别为主泵102油口两端油压信号，当单轨吊正向运行时，P1＞P2；反向运行时，P1＜P2。
在本干预系统中，电机调速模块运行过程如下：
(一)、判断机车是否处于驱动状态，若未处于驱动状态，扭矩保护模块不工作；
(二)、计算当前单轨吊运行速度Vs和最佳运行速度Vmax的速度比k，当k≥0.8时，则电机调速模块不工作，反之，当k<0.8时，则进行下面步骤(三)中的动作；
(三)、在电池放电功率的限制下，基于PID调节过程，通过变频器调节永磁同步电机转速N，变频调速具体过程如下：
其中，f'为调频器频率对时间的导数；p为永磁同步电机的极对数；N'为永磁同步电机转速对时间的导数；K0为比例系数。
在本干预系统中，控制器的主泵怠速模块进行如下动作：
(一)、切换永磁同步电机为电动机模式，带动主泵供油；关闭通断阀104，断开能量回收马达103与油路的连接；
(二)、对比例减压阀III109和比例减压阀IV110输出相同的电控信号，令马达排量控制缸106两腔无压差，使得能量回收马达103排量为0；
(三)、根据油压传感器信号，实时计算主泵的怠速排量DS，输出比例减压阀I107和比例减压阀II108的电控信号，利用主泵排量控制缸105两腔压差调节主泵的排量，使主泵的两端油口无压力差，主泵对单轨吊不做功，
DS'＝K1(P2-P1)
式中，DS'为主泵的怠速排量DS对时间的导数；K1为比例系数，K1>0。
在本干预系统中，控制器的能量回收模块运行过程如下：
(一)、切换永磁同步电机101为发电机模式，开启通断阀104，能量回收马达103接入油路，带动永磁同步电机101发电，将单轨吊动能转化为电能存入蓄电池；
(二)、对比例减压阀I107和比例减压阀II108输出相同的电控信号，令主泵排量控制缸105两腔无压差，使得主泵排量为0；
(三)、输出比例减压阀III109和比例减压阀IV110的电控信号，通过马达排量控制缸106调节能量回收马达103的排量D3，限制永磁同步电机101输出的交流电压Er，降低对整流器的电压要求，
ND3＝Qη
式中，K2为比例系数；为磁场强度；Z为线圈匝数；Q为流量传感器所测信号，与单轨吊当前运行速度成正比；η为泄漏系数，单轨吊正向运行时，η＝1，反向运行时，1<η<1.5。
综上所述，现有柴油机单轨吊调速仅能通过调节主泵排量实现，在重载运行时为防止发动机过载熄火，机车必须低速运行且速度无法调节。现有电液复合驱动单轨吊调速时直接调整电机转速，重载工况下易引起扭矩过大，缺乏过载保护功能。本发明基于变频电机搭配变排量泵的调速方案，通过调节主泵排量和电机转速均可实现对机车的调速。在重载运行时通过调小主泵排量，避免了电机过载，并同时提高电机转速，防止机车运行速度过低，提升运输效率。
由于液压系统的速度取决于泵的流量，现有技术方案在机车进行能量回收时，原驱动马达变为泵，原主泵失去了对机车速度的控制，此时仅能通过能量回收的力度影响机车的加速度。当机车重载大倾角下坡运行时下坡推力大，开启能量回收产生制动力有限，易引起机车超速现象。本发明在一号动力室1进行能量回收时，二号动力室2在限速模块的限制下进入主泵怠速状态。当机车轻载小倾角下坡时，二号动力2室怠速状态运行的主泵对机车加速度无影响，机车的所有动能被能量回收的一号动力室转化，保障了能量回收的效率。当机车重载大倾角下坡时，机车速度达到限速模块设置的上限，二号动力室2的主泵排量受限速模块控制，其流量直接决定机车速度的大小，防止机车进一步超速。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下可以作出的各种变化，都处于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电液复合驱动的组合式单轨吊主动干预控制系统，其特征在于，组合式单轨吊包括一号动力室(1)、二号动力室(2)、电池车(3)、驱动部(4)、起吊梁(5)和驾驶室(6)，所述一号动力室(1)与所述二号动力室(2)结构及内部配置相同，所述电池车(3)位于所述一号动力室(1)与所述二号动力室(2)之间；所述电池车(3)内配置两套相同的电池组，每套电池组配置有蓄电池、逆变器、整流器、变频器和电源管理器；
主动干预控制系统包括驱动系统、倾角传感器、油压传感器、流量传感器和控制器；其中所述驱动系统为相同的两个，分别位于所述一号动力室(1)和二号动力室(2)内，每个所述驱动系统分别与一套所述电池组相连；所述驱动系统包括永磁同步电机(101)、主泵(102)、能量回收马达(103)、通断阀(104)、比例减压阀I(107)、比例减压阀II(108)、比例减压阀III(109)和比例减压阀IV(110)，所述永磁同步电机(101)一端与所述主泵(102)的输入轴刚性连接，一端与所述能量回收马达(103)的输出轴刚性连接；所述主泵(102)为双向变量泵；所述能量回收马达(103)为双向变量马达；所述主泵(102)的两个油口、所述能量回收马达(103)的两个油口均与所述驱动部(4)的驱动马达连接，所述通断阀(104)位于所述能量回收马达(103)与驱动马达之间的油路上；所述比例减压阀I(107)和比例减压阀II(108)分别与所述主泵(102)上的主泵排量控制缸(105)的进出油口连接，所述比例减压阀III(109)和比例减压阀IV(110)分别与所述能量回收马达(103)上的马达排量控制缸(106)的进出油口连接；
所述倾角传感器用于测量单轨吊运行前方的轨道倾角；所述油压传感器用于检测所述主泵(102)油口两端压力及起吊过程中起吊回路的油液压力；所述流量传感器用于检测所述主泵(102)流量；所述倾角传感器、所述油压传感器、所述流量传感器、所述变频器和所述电源管理器分别与所述控制器连接；
所述控制器包括限速模块、扭矩保护模块、电机调速模块、主泵怠速模块和能量回收模块，其中所述限速模块用于获取单轨吊最佳运行速度；所述扭矩保护模块用于防止永磁同步电机过载；所述电机调速模块用于调节永磁同步电机的转速；所述主泵怠速模块用于控制主泵对单轨吊不做功；所述能量回收模块用于控制将永磁同步电机发电存入蓄电池。
2.根据权利要求1所述的一种电液复合驱动的组合式单轨吊主动干预控制系统，其特征在于，
当驾驶室油门踏板被踩下或单轨吊位于上坡轨道时，单轨吊进入驱动模式，设其运行速度为Vs，最佳运行速度为Vmax，若Vs<0.8Vmax，则两个驱动系统的主泵受扭矩保护模块控制，永磁同步电机(101)受电机调速模块控制，电机转速增加，以提高单轨吊运行速度；若VS>Vmax，则两个驱动系统的主泵仅受限速模块控制，电机调速模块不工作，永磁同步电机(101)以设定转速运行，以降低单轨吊运行速度；若0.8Vmax<VS<Vmax，则两个驱动系统的主泵受扭矩模块控制，电机调速模块不工作，永磁同步电机(101)以设定转速转动；
当驾驶室刹车踏板被踩下且单轨吊位于下坡或平坡轨道，单轨吊进入能量回收模式，电机调速模块不工作；控制器根据电源管理器反馈的电池SOC值，蓄电池电量较低的电池组连接的驱动系统接受能量回收模块控制，主泵停止工作；此时，对于与电量较高的电池组相连的驱动系统，若单轨吊运行速度VS≥Vmax，其主泵排量受限速模块控制，反之，若单轨吊运行速度VS＜Vmax，其主泵排量受主泵怠速模块控制。
3.根据权利要求2所述的一种电液复合驱动的组合式单轨吊主动干预控制系统，其特征在于，所述限速模块运行过程如下：
(一)、根据当前轨道倾角和单轨吊负载，获取单轨吊安全速度Vsafe；
(二)、比较驾驶室操作推杆的设定速度Vset和单轨吊安全速度Vsafe，取其较小值作为单轨吊最佳运行速度Vmax；
(三)、根据Vmax计算主泵最大允许排量Dmax，限制扭矩保护模块和主泵怠速模块的排量控制信号上限，排量Dmax公式如下：
式中，D2为驱动部驱动马达的排量；N0为永磁同步电机的设定运行速度；d为驱动轮直径；n为驱动马达的个数。
4.根据权利要3所述的一种电液复合驱动的组合式单轨吊主动干预控制系统，其特征在于，所述安全速度Vsafe的具体获取过程如下：
(一)、基于ADAMS动力学仿真软件，根据矿井巷道内实际轨道形态，建立单轨吊在不同形态轨道的动力学模型；
(二)、获取单轨吊在不同形态轨道上的运行数据，监测数据包括运行状态数据和安全指标数据，所述运行状态数据包括机车运行速度、机车载重、轨道倾角等；所述安全指标数据包括起吊梁偏摆角度、机车振动幅度、锚杆受力等；
(三)、基于神经网络，建立各安全指标数据对所有运行状态数据的响应；
(四)、机车运行过程中，已知机车自重m0，根据起吊过程中起吊回路油压P0计算起吊梁负载m1，获得机车实测总负载m＝m0+m1，其中
m1＝KP0
式中，K为比例系数，与起吊梁液压葫芦排量、起吊链条数量成正比；
(五)、在步骤(三)中建立的各个响应关系中输入实测的轨道倾角数据和机车负载数据，同时输入从零开始逐渐增加的机车运行速度，获得各安全指标数据；令各安全指标数据均满足对应的安全指标的速度最大值，即为安全速度Vsafe。
5.根据权利要求1所述的一种电液复合驱动的组合式单轨吊主动干预控制系统，其特征在于，所述扭矩保护模块运行过程如下：
(一)、切换永磁同步电机(101)为电动机模式，带动主泵(102)供油；关闭通断阀(104)，断开能量回收马达(103)与驱动马达的油路连接；
(二)、对比例减压阀III(109)和比例减压阀IV(110)输出相同的电控信号，令马达排量控制缸(106)两腔无压差，使得能量回收马达(103)排量为0；(三)、根据油压传感器信号，实时计算主泵(102)的扭矩保护排量DT，输出比例减压阀III(9)和比例减压阀IV(10)的电控信号，利用主泵排量控制缸(105)两腔压差调节主泵的排量，防止永磁同步电机(101)过载，
式中，Tmax为永磁同步电机(101)的最大允许扭矩，P1和P2分别为主泵(102)油口两端油压信号，当单轨吊正向运行时，P1＞P2；反向运行时，P1＜P2。
6.根据权利要求2所述的一种电液复合驱动的组合式单轨吊主动干预控制系统，其特征在于，所述电机调速模块运行过程如下：
(一)、判断机车是否处于驱动状态，若未处于驱动状态，扭矩保护模块不工作；
(二)、计算当前单轨吊运行速度Vs和最佳运行速度Vmax的速度比k，当k≥0.8时，则电机调速模块不工作，反之，当k<0.8时，则进行下面步骤(三)中的动作；
(三)、基于PID调节过程，通过变频器调节永磁同步电机转速N，变频调速具体过程如下：
其中，f'为调频器频率对时间的导数；p为永磁同步电机的极对数；N'为永磁同步电机转速对时间的导数；K0为比例系数。
7.根据权利要求1所述的一种电液复合驱动的组合式单轨吊主动干预控制系统，其特征在于，所述主泵怠速模块进行如下动作：
(一)、切换永磁同步电机为电动机模式，带动主泵供油；关闭通断阀(104)，断开能量回收马达(103)与油路的连接；
(二)、对比例减压阀III(109)和比例减压阀IV(110)输出相同的电控信号，令马达排量控制缸(106)两腔无压差，使得能量回收马达(103)排量为0；
(三)、根据油压传感器信号，实时计算主泵的怠速排量DS，输出比例减压阀I(107)和比例减压阀II(108)的电控信号，利用主泵排量控制缸(105)两腔压差调节主泵的排量，使主泵的两端油口无压力差，主泵对单轨吊不做功，
DS'＝K1(P2-P1)
式中，DS'为主泵的怠速排量DS对时间的导数；K1为比例系数，K1>0。
8.根据权利要求1所述的一种电液复合驱动的组合式单轨吊主动干预控制系统，其特征在于，所述能量回收模块运行过程如下：
(一)、切换永磁同步电机(101)为发电机模式，开启通断阀(104)，能量回收马达(103)接入油路，带动永磁同步电机(101)发电，将单轨吊动能转化为电能存入蓄电池；
(二)、对比例减压阀I(107)和比例减压阀II(108)输出相同的电控信号，令主泵排量控制缸(105)两腔无压差，使得主泵排量为0；
(三)、输出比例减压阀III(109)和比例减压阀IV(110)的电控信号，通过马达排量控制缸(106)调节能量回收马达(103)的排量D3，限制永磁同步电机(101)输出的交流电压Er，降低对整流器的电压要求，
ND3＝Qη
式中，K2为比例系数；为磁场强度；Z为线圈匝数；Q为流量传感器所测信号，与单轨吊当前运行速度成正比；η为泄漏系数，单轨吊正向运行时，η＝1，反向运行时，1<η<1.5。
9.根据权利要求1所述的一种电液复合驱动的组合式单轨吊主动干预控制系统，其特征在于，在两套相同的所述驱动系统中，其中一个驱动系统独立供应第奇数个驱动部所需油液，另一个驱动系统独立供应第偶数个驱动部所需油液。
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