CN1264654A - 电力驱动车辆直线运行定位系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种电力驱动车辆直线运动定位系统。它包含有装在车辆上的电缆卷盘以及安装在地面上的控制盘和各路段上的操作台,有一个雷达位置检测器设置在车辆运行轨道中心线一端固定物上,其发出的调制微波信号能射到车辆后反射回来又被其接收,然后输出数字和/或模拟位置信号至控制盘;控制盘接收数字和/或模拟位置信号后,输出信号控制车辆驱动电动机而对车辆进行位置控制;控制盘输出数字位置信号到各路段上的操作台,并接收各操作台给出的控制信号。本定位系统具有高可靠精确定位性能,车辆在恶劣环境下运行,如轨道结渣、高温、高湿异物等情况下运行,仍不影响其可靠精确定位。
Description
本发明涉及一种电力驱动车辆直线运行定位系统。
冶金等企业使用的电力驱动运送铁水、钢水、废钢等物料的车辆，在恶劣工作环境下运行而要求高可靠定位，车辆的操作和控制一般在地面进行，车辆上没有控制设备。车辆移动时，电缆由车辆上的电缆卷盘卷紧。现有的车辆定位系统有两种。一种是车辆位置由电缆卷盘的主轴带动凸轮开关来测试，各凸轮开关的接点信号通过碳刷和电缆卷盘上的滑环再通过电缆送回地面的控制盘。其位置一般由车上的行程开关检得，通过信号电缆送到地面控制设备，实现车辆的位置控制。另一种是较先进的车辆定位系统，采用脉冲发生器和计数器技术。其脉冲发生器装于车辆上，由车辆驱动电动机或电缆卷盘驱动电动机带动，脉冲发生器输出的信号输送到地面控制设备内的计数器，由计数器的计数值算出车辆位置，从而对车辆进行位置控制。上述的用凸轮开关进行位置检测的定位系统存在如下问题：①凸轮开关位置检测误差大，②电缆的松紧也对位置检测产生很大误差，③若电缆地面固定端在车辆运行区内，当车辆通过该点时，电缆卷盘将改变方向卷动，凸轮将往回转动，此时为避免位置检测的混乱，须再设置一个凸轮开关识别这一状态，而该凸轮开关最易发生异常，导致所有的凸轮开关位置信号错乱。上述的用脉冲发生器及计数器进行位置检测的定位系统，其本身精度较高，但也存在如下问题：①电缆的松紧也对位置检测产生很大误差，②电缆卷盘的改变方向卷动也发生异常情况，③当脉冲发生器由车辆驱动电动机带动时，则当车辆主动轮与轨道打滑时，会产生偏差，必须另加基准行程开关。
本发明的目的在于提供一种改进的电力驱动车辆直线运行定位系统，使其具有高可靠精确定位性能，车辆在恶劣环境下运行，如遇轨道结渣、高温、高湿异物等情况下运行，仍不影响其可靠精确定位。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：为克服现有技术的两种车辆定位系统的缺陷，本发明采用高精度雷达测距技术以达到车辆高可靠精确定位。本发明与现有技术一样包含有安装在车辆上的电缆卷盘以及安装在地面上的控制盘和各路段上的操作台。特征在于：①有一个雷达位置检测器设置在车辆运行轨道中心线一端固定物上，其发出的调制微波信号能射到车辆后反射回来，又被其接收，然后输出数字和/或模拟位置信号至控制盘；②控制盘接收到数字和/或模拟位置信号后，输出信号控制车辆驱动电动机而对车辆进行位置控制；③控制盘还输出数字位置信号到各路段上的操作台，并接收各操作台给出的控制信号。
上述的控制盘内有可编程逻辑控制器(即PLC)和车辆驱动电动机控制系统。可编程逻辑控制器接收雷达位置检测器输出的数字和/或模拟位置信号，并输出速度控制信号给车辆驱动电动机控制系统，车辆驱动电动机控制系统输出信号控制车辆驱动电动机。
为了使本定位系统计算机联网，可编程逻辑控制器连通L1计算机，实现计算机联网。上述的车辆驱动电动机控制系统可采用已有的电动机调频调压调速控制系统(即VVVF电动机驱动装置)。为方便操作，上述的操作台可采用已有的操作台，其上添设数字位置显示器和特定位置指示灯。
为了防止在雷达位置检测器近端的巨大障碍物的短时遮蔽而使系统失控，可增设一个辅助控制系统，在雷达位置检测器近处有巨大障碍物而短时遮蔽调制微波信号时，自动切换投入控制车辆运行定位。该辅助控制系统可采用脉冲发生器和计数器技术，即由电缆卷盘转轴或车辆驱动电动机带动一个脉冲发生器，脉冲发生器输出脉冲信号至控制盘，控制盘中的可编程逻辑控制器对脉冲进行计数，并用遮蔽起始时刻的距离值和遮蔽持续期间的脉冲计数值算出车辆的精确位置，从而保证其失去调制微波信号时能使其控制连续进行。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出特点和显著优点：由于本发明采用雷达位置检测器对车辆位置精确检测，从而使定位系统具有高可靠精确定位性能，而且本定位系统不受环境影响，车辆在恶劣环境下运行，如遇轨道结渣、高温异物等情况下运行，仍不影响其可靠精确定位。由于采用辅助控制系统，即使偶然在雷达位置检测器近处出现巨大障碍物，如货车横越轨道穿过时，短时遮蔽雷达调制微波信号，也能使其控制连续进行。
附图的图面说明如下：
图1是本发明一个实施例的系统结构示意图。
图2是图1示例在雷达被巨大物体遮蔽时的位置检测和控制流程方框图。
本发明的一个最佳实施方案是：参见图1，本电力驱动车辆直线运行定位系统包含有安装在车辆上的电缆卷盘5以及安装在地面上的控制盘8和各路段上的操作台9，电缆4经地面固定卡后连接至电缆卷盘5而卷绕其上，从而为车辆的驱动电动机供电并传送信号。本系统应用于钢包台车的定位控制，所以车辆7上有钢包6。有一个位置检测器1设置在车辆7运行轨道中心线一端固定物上，如固定在厂房壁上，其发出的调制微波信号2能射到车辆7后反射回来，又被其接收，然后输出数字和模拟位置信号至控制盘8，雷达位置检测器1可采用已有的雷达检测器，它能输出数字和模拟两种位置信号；控制盘8接收到数字和模拟位置信号后，输出信号控制车辆驱动电动机而对车辆7进行位置控制；控制盘8输出位置信号到各路段上的操作台9，并接收各操作台9给出的控制信号。控制盘8内设有可编程逻辑控制器(即PLC)和车辆驱动电动机控制系统，其可编程逻辑控制器接受雷达位置检测器1输出的数字和模拟位置信号，并输出控制信号给车辆驱动电动机控制系统，车辆驱动电动机控制系统输出信号经电缆4而控制车辆驱动电动机。可编程逻辑控制器由信号连接线路10连通L1计算机，实现与计算机联网。上述的车辆驱动电动机控制系统采用已有的电动机调频调压调速控制系统(即VVVF电动机驱动装置)。上述的操作台9采用已有的操作台，其上添设数字位置显示器和特定位置指示灯。
本定位系统中的雷达位置检测器1在车辆7运行轨道上有障碍物时，会收到多个反射波，雷达位置检测器1能根据信号的强度及算出的距离判断出是目标车辆7或是障碍物，并确定障碍物的类型。控制盘8根据障碍物的类型给出警告或作出停车保护。如有必要，也可根据使用方在操作台9发出的要求指令予以忽视。为了防止在雷达位置检测器1近端的巨大障碍物的短时遮蔽使系统失控，增设一个辅助系统。在雷达位置检测器1近处有巨大障碍物而短时遮蔽调制微波信号时，由控制盘8自动切换投入控制车辆运行定位。该辅助系统采用脉冲发生器及计数器技术，即由电缆卷盘5转轴或车辆驱动电动机带动一个脉冲发生器，脉冲发生器输出的脉冲信号通过碳刷、滑环和移动电缆4与地面控制盘8中的可编程逻辑控制器连接，可编程逻辑控制器对脉冲进行计数，并用遮蔽起始时刻的距离值和遮蔽持续期间的脉冲计数值，算出车辆的精确位置，从而保证其控制连续进行。其具体位置检测和控制流程如图2所示。
本实施例应用于对钢包台车直线运行定位控制。其台车轨道在炼钢厂地面，因台车运行速度不高，运行时仍允许人或车辆短时通过台车轨道。当有人进入台车轨道时，由于雷达位置检测器发出的微波信号波束有一定的角度，人群并不能挡住射往台车的微波信号。又因人对微波的反射能力很差，进入台车轨道的人产生的反射波很弱，只要对频率突变的反射信号进行抑制，位置检测即不受干扰。当有车辆进入台车轨道时，因车辆的金属外壳对微波的反射能力较好，将产生一个明显的反射信号，此反射信号由微机进行计算，当算出其与台车的距离很大时，即表示车辆离开台车的距离是安全的，将此信号予以废弃，台车运行即不受干扰。当算出的距离较小时，台车的运行有危险，则指令台车紧急停止，起到轨道异物连锁保护作用。雷达位置检测器能同时输出数字和模拟两种位置信号，这两种位置信号都被送到控制盘，控制盘中有微型PLC，对接收到的信号于以鉴别、计算，将雷达检测器检测到的数字位置信号与操作台送来的操作指令给出的位置信号进行对比，给出相应的启动、减速、停止、报警指令信号。数字位置信号也被送到各现场操作台，用三位半数字显示精确到0.1m的位置数值(nnn.n米)，并用指示灯显示几个特定位置点。模拟位置信号送到控制盘后，被转送到炼钢厂的L1计算机CRT上，为中央操作室提供监控数据。台车采用本定位系统后，移动电缆中仅保留一对计数脉冲信号线作为异物遮蔽时备用，实现台车位置高可靠精确定位。本定位系统可达到如下技术指标：①位置检测有效距离为150mm，②位置检测精度为30mm，③位置显示方式为各操作台三位半数字显示加特定定位点指示灯显示，④位置显示范围为-9.9～199.9m，⑤台车定位控制精度为50mm，⑥走行驱动系统调速范围为20％～100％额定转速，⑦台车及电缆工作环境：高温(车内温度可达60℃)，高粉尘，有红钢渣飞溅，⑧现场设备工作环境：-5～45℃，10～90％RH，有粉尘。
Claims (7)
1.一种电动驱动车辆直线运行定位系统，包括安装在车辆(7)上的电缆卷盘(5)以及安装在地面上的控制盘(8)和各路段上的操作台(9)，其特征在于：①有一个雷达位置检测器(1)设置在车辆(7)运行轨道中心线一端固定物上，其发出的调制微波信号(2)能射到车辆(7)后反射回来又被其接收，然后输出数字和/或模拟位置信号至控制盘(8)；②控制盘(8)接收数字和/或模拟位置信号后，输出信号，控制车辆驱动电动机而对车辆进行位置控制；③控制盘(8)输出数字位置信号到各路段上的操作台(9)，并接收各操作台(9)给出的控制信号。
2.根据权利要求1所述的电力驱动车辆直线运行定位系统，其特征在于控制盘(8)内设有可编程逻辑控制器和车辆驱动电动机控制系统；可编程逻辑控制器接收雷达位置检测器(1)输出的数字和/或模拟位置信号，并输出速度控制信号给车辆驱动电动机控制系统，车辆驱动电动机控制系统输出信号控制车辆驱动电动机。
3.根据权利要求2所述的电力驱动车辆直线运行定位系统，其特征在于可程编逻辑控制器连L1计算机，实现与计算机联网。
4.根据权利要求2所述的电力驱动车辆直线运行定位系统，其特征在于车辆驱动电动机控制系统为电动机调频调压调速控制系统。
5.根据权利要求1所述的电力驱动车辆直线运行定位系统，其特征在于操作台(9)上设有数字位置显示器和特定位置指示灯。
6.根据权利要求1、或2、或3、或4、或5所述的电力驱动车辆直线运行定位系统，其特征在于有一个辅助控制系统，在雷达位置检测器(1)近处有巨大障碍物而短时遮蔽调制微波信号时，自动切换投入控制车辆运行定位。
7.根据权利要求6所述的电力驱动车辆直线运行定位系统，其特征在于辅助控制系统是由电缆卷盘(5)转轴或车辆驱动机带动一个脉冲发生器，脉冲发生器输出脉冲信号至控制盘(8)，控制盘(8)中的可编程逻辑控制器对脉冲进行计数，并用遮蔽起始时刻的距离值和遮蔽持续期间的脉冲计数值，算出车辆的精确位置，从而保证其控制连续进行。
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