CN117325902B - 单轨吊防飞车的挡车装置及安全保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的单轨吊防飞车的挡车装置及安全保护方法，属于矿井的辅助运输及安全技术领域，挡车装置通过在单轨吊运行的斜坡轨道上间隔布置多个挡车装置，各挡车装置通过推动机构控制一对布置在斜坡轨道两侧的卡位块卡入至与斜坡轨道的腹板面接触，卡位块通过顶升件的作用在单轨吊发生飞车时自动伸至斜坡轨道的腹板位置，通过卡位块实现对单轨吊滚轮的阻挡，阻挡效率高且对机车损伤低。防飞车安全保护方法是通过在机车上布置一级和二级制动装置，针对不同的速度触发对应的制动，每种制动装置采用独立的液压回路控制。再通过机车与挡车装置实现无线控制，也就是通过三层安全保护模式实现单轨吊在飞车时的全方位保护，确保机车运行安全。

Description

单轨吊防飞车的挡车装置及安全保护方法

技术领域

本发明属于矿井的辅助运输及安全技术领域，具体为一种单轨吊防飞车的挡车装置及安全保护方法。

背景技术

在煤矿单轨吊机车使用过程中，一个很重要的安全问题就是飞车问题。飞车通常发生在斜坡上，机车因失控而无法通过正常制动系统来控制其下坡速度，这可能导致严重的安全事故。当前的单轨吊车系统主要依赖于机车自身的制动系统来控制机车速度，但在某些情况下，尤其是在制动系统失效或无法应对高速状态时，这些系统可能无法有效预防飞车现象。

现有技术中，暂无阻挡单轨吊飞车的装置，通常的做法是不允许单轨吊车运输人员，仅通过遥控驾驶或远程驾驶控制机车，如果采用遥控驾驶的话，对跟车人员的要求较高，而且运行效率慢，如果是通过远程驾驶的话，由于煤矿井下的网络信号不佳，易出现信号中断，难以真正实现远程或无人驾驶。因此，有必要设计一种单轨吊飞车阻挡装置。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种单轨吊防飞车的挡车装置及安全保护方法，为单轨吊在斜坡飞车时设置多重安全保护，可有效提高单轨吊的安全性。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种单轨吊防飞车的挡车装置，用于在单轨吊发生飞车时对其进行阻挡，所述挡车装置包括架体、两个活动板、两个卡位块、两个顶升件、推块和推动机构，所述架体固定设置在所述单轨吊的斜坡轨道的顶部；

两个所述活动板分别位于所述单轨吊的斜坡轨道的两侧，所述活动板连接在所述架体上，所述活动板沿斜坡轨道延伸方向移动；

两个所述卡位块分别连接在两个活动板的下方，两个所述顶升件分别与两个所述卡位块连接；

所述推块与两个所述活动板抵接，且所述推块与所述推动机构连接，所述推动机构被配置为，在所述单轨吊的运行速度达到或超过设定速度阈值时，推动所述推块来驱使所述活动板下移，并通过所述顶升件推动所述卡位块与所述斜坡轨道的腹板接触，以对所述单轨吊进行阻挡。

在一些可能的实施例中，所述活动板顶面设置有弧面，所述推块朝向所述活动板的一侧设置有两个凸块，所述凸块上设置有与所述弧面相匹配的第一斜面，所述斜面与所述弧面抵接。

在一些可能的实施例中，还包括弹性部件，所述弹性部件与所述活动板连接，用于在单轨吊正常行驶时使所述卡位块保持在所述斜坡轨道的上方；在所述活动板上固定设置有使所述活动板竖向活动的第一导向杆。

在一些可能的实施例中，所述卡位块朝向所述斜坡轨道上方的一侧设置有第二斜面，所述卡位块用于在单轨吊飞车时卡入单轨吊的滚轮与所述腹板之间的间隙内。

在一些可能的实施例中，所述顶升件配置为压簧；所述卡位块上固定设置有使所述卡位块朝斜坡轨道的腹板移动的第二导向杆；所述活动板下端固定连接有挡板，所述第二导向杆的顶端贯穿所述挡板设置，所述压簧套设在所述第二导向杆上且所述压簧两端分别与所述卡位块与所述挡板连接。

在一种可能的实施例中，所述推动机构设置为气缸或液压油缸。

本发明还提供一种单轨吊防飞车安全保护方法，包括：

沿单轨吊的斜坡轨道间隔布置多个上述的挡车装置，各所述挡车装置与控制模块电连，所述控制模块与无线接收模块电连，在各所述挡车装置的安装位置处对应设置有电子标签；在单轨吊上配置标签读取器、无线发射模块、一级制动装置以及二级制动装置；

当单轨吊运行速度达到或超过第一速度阈值时，所述一级制动装置进行一级制动；当单轨吊运行速度达到或超过第二速度阈值时，所述二级制动装置进行二级制动；当单轨吊运行速度达到或超过第三速度阈值时，所述单轨吊发送无线信号至所述挡车装置的无线接收模块，所述无线接收模块控制各所述挡车装置执行相应动作；

所述无线接收模块控制各挡车装置执行相应动作，包括：

将所述单轨吊的运行速度和方向信号经无线传输至所述挡车装置；

通过在单轨吊上配置的标签读取器读取各所述电子标签的位置信息并进行位置判断；在单轨吊运行方向前方的所述挡车装置响应并执行阻挡动作；在单轨吊运行方向后方的所述挡车装置不动作。

在一些可能的实施例中，将所述单轨吊的运行速度和方向信号经无线传输至所述挡车装置，包括：

通过连接在单轨吊的滚轮轴上的编码器获取单轨吊的运行速度和运行方向信号；

将所述运行速度和方向信号由无线发射模块经巷道内布置的无线基站传输至各挡车装置的无线接收模块。

在一些可能的实施例中，所述第一速度阈值设置为单轨吊限定速度的1.15倍，所述第二速度阈值设置为单轨吊限定速度的1.5倍，所述第三速度阈值设置为单轨吊限定速度的2倍。

在一些可能的实施例中，所述一级制动装置为单轨吊本身具有的制动结构，包括多个且分别设置在单轨吊的各驱动部和驾驶室上，所述一级制动装置通过第一液压控制回路控制以同步制动；所述二级制动装置为间隔连接在单轨吊部件之间的制动机构，所述二级制动装置通过第二液压控制回路控制以同步制动。

本发明提供的单轨吊防飞车挡车装置的有益效果是：通过在单轨吊运行的斜坡轨道上间隔布置多个挡车装置，各挡车装置通过推动机构控制一对布置在斜坡轨道两侧的卡位块卡入至与斜坡轨道的腹板面接触，卡位块通过顶升件的作用在单轨吊发生飞车时自动伸入至斜坡轨道的腹板位置，通过卡位块实现对单轨吊滚轮的阻挡，同时与活动板连接的挡板也对机车阻挡，双重阻挡的形式效率高，制动效果好且对机车损伤低。

本发明还提供一种单轨吊防飞车安全保护方法的有益效果是：通过在机车上布置一级和二级制动装置，针对不同的速度触发对应的制动，每种制动装置采用独立的液压回路控制。再通过机车与挡车装置实现无线控制，即挡车装置接收到来自机车的无线控制信号时启动挡车动作。也就是通过三层安全保护模式实现单轨吊在飞车时的全方位保护，确保机车运行安全。

附图说明

图1为本发明提供的一种单轨吊防飞车挡车装置的结构视图。

图2为本发明提供的一种单轨吊防飞车挡车装置的另一方向结构视图。

图3为本发明提供的一种单轨吊防飞车挡车装置的局部剖视图。

图4为本发明提供的一种单轨吊防飞车挡车装置的推动机构动作时的局部剖视图。

图5为本发明提供的一种单轨吊防飞车挡车装置的推动机构与活动板接触的示意图。

图6为本发明提供的一种单轨吊防飞车挡车装置的仰视图。

图7为本发明提供的一种单轨吊防飞车挡车装置与单轨吊车在轨道上的布置示意图。

图8为本发明提供的一种单轨吊飞车时挡车装置与单轨吊车接触时的状态图。

图9为图8中A的放大视图。

图10为本发明提供的一种单轨吊防飞车挡车装置安全保护方法的结构框图。

图中：100、挡车装置；110、架体；120、推动机构；121、推块；130、挡车机构；131、第二导向杆；132、挡板；133、顶升件；134、卡位块；135、限位螺母；136、弹性部件；137、第一导向杆；138、活动板；200、斜坡轨道；300、单轨吊；310、一级制动装置；320、二级制动装置；330、编码器。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

参考图1-图6，本实施例提供一种单轨吊防飞车挡车装置，用于单轨吊在斜坡轨道上发生飞车时对其进行阻挡。其包括架体110、两个活动板138、两个卡位块134、两个顶升件133、推块121和推动机构120。

其中，架体110固定设置在单轨吊的斜坡轨道200的顶部。单轨吊的斜坡轨道200为工字轨道，斜坡轨道200通过链条和锚杆连接在巷道顶部的顶板上。挡车装置100固定在顶板与工字轨道之间的空间内。挡车装置100通过架体110与斜坡轨道200固定连接，可选的，架体110底部焊接在斜坡轨道200的顶部。在架体110内设置有用于安装推动机构120、挡车机构130的空间，挡车机构130包括活动板138、卡位块134以及顶升件133等部件。

参考图3-图5，两个活动板138分别位于单轨吊的斜坡轨道200的两侧，该活动板138连接在架体110上，活动板138沿垂直斜坡轨道延伸方向移动。在架体110的两侧设置有滑槽，两个活动板138设置在滑槽内，且可在滑槽内上下活动，该滑槽垂直斜坡轨道延伸方向布置。

参考图3和图4，推块121与活动板138抵接，且推块121与推动机构120的动作端连接，推动机构被配置为，在单轨吊的运行速度达到或超过第三速度阈值时，推动推块121来驱使活动板138下移，并通过顶升件133推动卡位块134与单轨吊的斜坡轨道200的腹板接触，以对单轨吊的轮子进行阻挡。这里的推动机构120是沿斜坡轨道延伸方向布置，而活动板138是垂直斜坡轨道延伸方向布置，也就是说，通过推动机构120的横向移动转换为活动板138的纵向移动。

参考图5，进一步的，在活动板138的顶面设置有弧面，推块121朝向所述挡板的一侧设置有两个凸块，凸块上设置有与弧面相匹配的第一斜面，第一斜面与弧面抵接。通过采用弧面的布置形式，便于推块121的嵌入，当推块121嵌入至活动板138的上方时，对活动板138形成挤压力，在挤压力的作用下带动活动板138从滑槽内下移，通过活动板138带动卡位块134下移。

在一些可能的实施例中，在活动板138上连接有弹性部件136，弹性部件136与活动板138和架体110连接，用于使卡位块134保持在斜坡轨道200的上方；在活动板138上固定设置有使活动板138垂直斜坡轨道延伸方向活动的第一导向杆137。可选的，弹性部件136设置为拉簧，可选的，拉簧套设在第一导向杆137上。

在两个活动板138的下方连接有卡位块134，该卡位块134与活动板138通过顶升件133连接。具体而言，在活动板138的底部设置有挡板132，顶升件133设置在挡板132和卡位块134之间的空间内。在正常情况下卡位块134设置在滑槽内，其朝向轨道腹板面的侧面与斜坡轨道200的上翼板侧相抵。当活动板138带动卡位块134下移时，卡位块134在顶升件133的作用下自动朝斜坡轨道200的腹板内伸出并与斜坡轨道200的腹板面接触。通过活动板138的弹性部件136的作用可在正常情况下使卡位块134保持在斜坡轨道上方，只有在单轨吊300发生飞车事故时，该卡位块134才被推动机构120作用并伸入至斜坡轨道200的腹板位置。

在一种可能的实现方式中，顶升件133设置为压簧。压簧的两端与卡位块134和挡板132连接。该压簧套设在第二导向杆131上，第二导向杆131的一端固定在卡位块134上，另一端贯穿挡板132后并通过限位螺母135进行位置限定，该第二导向杆131可在挡板132内沿横向移动。

参考图6-图9，在一些可能的实施例中，卡位块134朝向单轨吊的一侧设置为第二斜面，卡位块134的第二斜面用于单轨吊在飞车时卡入单轨吊滚轮与斜坡轨道腹板之间的间隙中并单轨吊的滚轮相抵，现有的单轨吊滚轮与斜坡轨道腹板之间的夹角约为6度。采用这种阻挡轮子的方式相比撞击阻挡式，对机车的损伤小，而且对机车的制动效果较好。本实施例中的挡板132同样也起到阻挡单轨吊300上部结构的作用。通过卡位块134和挡板132的双重阻挡，可有效的对单轨吊进行制动。

在一种可能的实现方式中，推动机构120设置为气缸或液压油缸。

参考图7和图10，本发明还提供一种单轨吊防飞车安全保护方法，包括：

S100：沿单轨吊的斜坡轨道间隔布置多个挡车装置100，各挡车装置100与控制模块电连，控制模块与无线接收模块电连，在各挡车装置100安装位置处对应设置有电子标签；在单轨吊上配置有标签读取器、无线发射模块、一级制动装置以及二级制动装置。

单轨吊在斜坡上运行时易发生飞车，通过在斜坡轨道上间隔布置多个挡车装置，通过多个挡车装置对机车进行连续阻挡，从而有效的防止飞车事故发生。其中，电子标签采用了RFID射频识别电子标签，标签读取器采用RFID读取器。在单轨吊车自身上配置标签读取器、无线发射模块、一级制动装置以及二级制动装置。其中，一级制动装置为单轨吊本身具有的制动结构，包括多个且分别设置在单轨吊的各驱动部和驾驶室上，各一级制动装置通过第一液压控制回路控制以同步制动；二级制动装置为间隔连接在单轨吊部件之间的制动机构，各二级制动装置通过第二液压控制回路控制以同步制动。

各挡车装置附近分别设置有RFID电子标签，每个电子标签与挡车装置一一对应。通过该电子标签结合机车的运行方向综合控制机车运行方向前方的挡车装置开启，运行方向后方的挡车装置关闭。

S200：当单轨吊运行速度达到或超过第一速度阈值时，一级制动装置310响应进行一级制动；当单轨吊运行速度达到或超过第二速度阈值时，二级制动装置320进行二级制动；当单轨吊运行速度达到或超过第三速度阈值时，单轨吊发送无线信号至挡车装置的无线接收模块，无线接收模块控制各挡车装置100执行相应动作。

这里的，一级制动装置310也作为机车的常规制动系统，用于正常的停车和速度控制。二级制动装置320专门用于应对飞车紧急情况。这种制动装置的设计需要更强大，以便在极端情况下快速有效地减速。在一些可能的实现方式中，二级制动装置320的制动力需要大于一级制动的制动力。当机车速度达到第三速度阈值时，判定为飞车，此时通过无线信号传输的方式控制挡车装置动作，执行挡车指令。

可选的，本实施例的信号是通过Wi-Fi传输，相应的在巷道内布置有多个无线基站。

本实施例融合多级制动、机车速度判断以及超速信号无线传输的方式给挡车装置的形式，实现机车的安全保护，安全可靠。

在一些可能的实施例中，无线接收模块控制各挡车装置执行相应动作，包括：

将所述单轨吊的运行速度信号和机车运行方向信号经无线传输至所述挡车装置；

通过在单轨吊上配置的标签读取器读取电子标签的位置信息并进行位置判断，在机车运行方向前方的所述挡车装置响应并执行阻挡动作；在机车运行方向后方的所述挡车装置不动作。防止挡车装置在机车内部时，将机车损坏。

在一些可能的实施例中，将所述单轨吊的运行速度信号和机车运行方向信号经无线传输至所述挡车装置，包括：

通过连接在单轨吊行走轮轴上的编码器330获取单轨吊运行的速度信号和运行方向信息，编码器330采用的是轮轴编码器，该轮轴编码器分A向和B向，也就是可通过轮轴编码器的转动方向获取机车运行的方向，同时编码器也可实时获取机车的运行速度。

将单轨吊运行的速度信号和运行方向信息由无线发射模块经巷道内布置的无线基站传输至各挡车装置的无线接收模块。

在一些可能的实施例中，第一速度阈值设置为单轨吊限定速度的1.15倍，第二速度阈值设置为单轨吊限定速度的1.5倍，第三速度阈值设置为单轨吊限定速度的2倍，当然这几个数值可根据实际情况进行调整。

参考图10，当机车速度超过第三速度阈值，由无线发射模块发送信号，信号经无线基站传输至机车附近挡车装置的无线接收模块。机车经过的挡车装置100接收到无线信号后传输至对应控制模块，这些控制模块不输出信号给控制阀。这里的机车是否通过挡车装置100是通过挡车装置100由电子标签确定的位置信号与无线基站的位置以及机车进行比较以及结合机车运行的方向综合确定。在机车运行前方的挡车装置100接收到信号后，由控制模块控制控制阀动作，从而开启对应的挡车装置100动作，执行阻车动作。通过设置多个挡车装置，可对机车进行连续阻挡，从而可避免严重安全事故发生。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种单轨吊防飞车的挡车装置，用于在单轨吊发生飞车时对其进行阻挡，其特征在于，所述挡车装置包括架体、两个活动板、两个卡位块、两个顶升件、推块和推动机构，所述架体固定设置在所述单轨吊的斜坡轨道的顶部；

两个所述活动板分别位于所述单轨吊的斜坡轨道的两侧，所述活动板连接在所述架体上，所述活动板沿垂直斜坡轨道延伸方向移动；

两个所述卡位块分别连接在两个活动板的下方，两个所述顶升件分别与两个所述卡位块连接；

所述推块与两个所述活动板抵接，且所述推块与所述推动机构连接，所述推动机构被配置为，在所述单轨吊的运行速度达到或超过设定速度阈值时，推动所述推块来驱使所述活动板下移，并通过所述顶升件推动所述卡位块与所述斜坡轨道的腹板接触，以对所述单轨吊进行阻挡。

2.根据权利要求1所述的挡车装置，其特征在于，所述活动板顶面设置有弧面，所述推块朝向所述活动板的一侧设置有两个凸块，所述凸块上设置有与所述弧面相匹配的第一斜面，所述第一斜面与所述弧面抵接。

3.根据权利要求1所述的挡车装置，其特征在于，还包括弹性部件，所述弹性部件与所述活动板连接，用于在单轨吊正常行驶时使所述卡位块保持在所述斜坡轨道的上方；在所述活动板上固定设置有使所述活动板竖向活动的第一导向杆。

4.根据权利要求1所述的挡车装置，其特征在于，所述卡位块朝向所述斜坡轨道上方的一侧设置有第二斜面，所述卡位块用于在单轨吊飞车时卡入单轨吊的滚轮与所述腹板之间的间隙内。

5.根据权利要求1所述的挡车装置，其特征在于，所述顶升件配置为压簧；所述卡位块上固定设置有使所述卡位块朝斜坡轨道的腹板移动的第二导向杆；所述活动板下端固定连接有挡板，所述第二导向杆的顶端贯穿所述挡板设置，所述压簧套设在所述第二导向杆上且所述压簧两端分别与所述卡位块与所述挡板连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的挡车装置，其特征在于，所述推动机构设置为气缸或液压油缸。

7.一种单轨吊防飞车安全保护方法，其特征在于，包括：

沿单轨吊的斜坡轨道间隔布置多个权利要求1-6任一项所述的挡车装置，各所述挡车装置与控制模块电连，所述控制模块与无线接收模块电连，在各所述挡车装置的安装位置处对应设置有电子标签；在单轨吊上配置标签读取器、无线发射模块、一级制动装置以及二级制动装置；

当单轨吊运行速度达到或超过第一速度阈值时，所述一级制动装置进行一级制动；当单轨吊运行速度达到或超过第二速度阈值时，所述二级制动装置进行二级制动；当单轨吊运行速度达到或超过第三速度阈值时，所述单轨吊发送无线信号至所述挡车装置的无线接收模块，所述无线接收模块控制各所述挡车装置执行相应动作；

所述无线接收模块控制各挡车装置执行相应动作，包括：

将所述单轨吊的运行速度和方向信号经无线传输至所述挡车装置；

通过在单轨吊上配置的标签读取器读取各所述电子标签的位置信息并进行位置判断：在单轨吊运行方向前方的所述挡车装置响应并执行阻挡动作；在单轨吊运行方向后方的所述挡车装置不动作。

8.根据权利要求7所述的单轨吊防飞车安全保护方法，其特征在于，将所述单轨吊的运行速度和方向信号经无线传输至所述挡车装置，包括：

通过连接在单轨吊滚轮轴上的编码器获取单轨吊的运行速度和运行方向信号；

将所述运行速度和方向信号由无线发射模块经巷道内布置的无线基站传输至各挡车装置的无线接收模块。

9.根据权利要求7所述的单轨吊防飞车安全保护方法，其特征在于，所述第一速度阈值设置为单轨吊限定速度的1.15倍，所述第二速度阈值设置为单轨吊限定速度的1.5倍，所述第三速度阈值设置为单轨吊限定速度的2倍。

10.根据权利要求7所述的单轨吊防飞车安全保护方法，其特征在于，所述一级制动装置为单轨吊本身具有的制动结构，包括多个且分别设置在单轨吊的各驱动部和驾驶室上，所述一级制动装置通过第一液压控制回路控制以同步制动；所述二级制动装置为间隔连接在单轨吊部件之间的制动机构，所述二级制动装置通过第二液压控制回路控制以同步制动。