一种隧道施工用新能源轨道电动机车控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种隧道施工用新能源轨道电动机车控制系统，包括操作控制台、电池系统、变频驱动器、行走电机和制动系统，所述操作控制台包括PLC控制器，所述PLC控制器连接变频驱动器，所述变频驱动器分别连接行走电机和制动系统，用于根据PLC控制器下发的指令控制行走电机运转和控制制动系统运转，所述操作控制台还包括：工业计算机，用于实时监测机车状态、对机车运行数据进行存储和管理及通过检测系统检测机车坡度获取电池系统数据计算机车负载并生成相应处置策略发送给PLC控制器执行；与PLC控制器连接的操作组件、警示系统、摄像头、检测系统和身份验证系统；实现轨道电机车进行集中管理和控制。车进行集中管理和控制。车进行集中管理和控制。

A new energy rail electric locomotive control system for tunnel construction

【技术实现步骤摘要】
一种隧道施工用新能源轨道电动机车控制系统


[0001]本技术涉及机车安全控制系统，尤其涉及一种隧道施工用新能源轨道电动机车控制系统。

技术介绍

[0002]在隧道施工过程中，轨道电机车用于渣土运出，管片、砂浆等建筑材料运输等用途，影响甚至决定推进速度，是盾构工法中重要的设备之一。轨道电机车是隧道内移动的重型设备，重载情况下机车自重+ 负载可达300t,一旦出现溜车或者失控，轻则撞坏盾构机和相关设备，重则导致车毁人亡！轨道电机车是隧道施工过程中重要的风险源之一，轨道电机车的安全管控尤为重要。
[0003]传统的轨道电机车控制部分共分为：动力电池、操作控制台、变频驱动器、电机等4部分。
[0004]传统的轨道电机车缺乏系统设计，对各项功能进行简单堆叠，目前主要存在的问题有：1、各功能模块(操作控制台
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动力电池、操作控制台
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变频驱动器等)之间无通信、无安全连锁保护，各个模块出现故障无法自动停车，造成溜车事故；2、没有运行数据存储、分析，无法对已发送的事故进行追踪溯源；3、轨道电机车停车无自动驻车功能，有极大的溜车风险；4、轨道电机车不具备大坡度自动降速，无法预防机车过载故障从而引发安全事故；5、无疲劳驾驶多级提醒，预防因疲劳驾驶导致的安全事故；6、隧道施工用轨道电机车的车长在60米左右，驾驶室在一端，当后退行驶时必须由两个人完成，一人在后方确认安全，然后通知驾驶员开车，操作不当极易造成安全事故；7、无证上岗操作不当导致轨道电机车失控出现安全事故。地铁盾构隧道施工过程中传统的轨道电机车存在较大的安全隐患，安全问题亟待解决。

技术实现思路

[0005]鉴于目前存在的传统轨道电机车具有较大安全隐患的问题，本技术提供一种隧道施工用新能源轨道电动机车控制系统，实现轨道电机车进行集中管理和控制，解决导致溜车的各种系统安全问题，降低轨道电机车溜车事故发生的概率。
[0006]为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：
[0007]一种隧道施工用新能源轨道电动机车控制系统，所述控制系统包括操作控制台、电池系统、变频驱动器、行走电机和制动系统，所述操作控制台包括PLC控制器，所述PLC控制器连接变频驱动器，所述变频驱动器分别连接行走电机和制动系统，用于根据PLC控制器下发的指令控制行走电机运转和控制制动系统运转，所述操作控制台还包括：
[0008]工业计算机，通过TCP通信协议与PLC控制器连接通信，用于实时监测机车状态、对机车运行数据进行存储和管理及通过检测系统检测机车坡度获取电池系统数据计算机车负载并生成相应处置策略发送给PLC控制器执行；
[0009]与PLC控制器连接的操作组件、警示系统、摄像头、检测系统和身份验证系统；
[0010]其中，所述PLC控制器用于：根据检测系统实时检测的刹车力，生成控制指令控制变频驱动器，实现机车自动驻车；根据操作组件获取的驾驶员操作情况进行疲劳驾驶判断并根据判断结果控制警示系统执行警示步骤。
[0011]依照本技术的一个方面，所述PLC控制器通过CAN总线与电池系统连接通信，所述PLC控制器通过MODBUS
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RTU总线分别与变频驱动器和制动系统连接通信。
[0012]依照本技术的一个方面，所述行走电机包括第一行走电机和第二行走电机，所述变频驱动器包括第一行走电机驱动器和第二行走电机驱动器，所述第一行走电机驱动器连接并控制第一行走电机，所述第二行走电机驱动器连接并控制第二行走电机。
[0013]依照本技术的一个方面，所述制动系统包括空压机和与空压机连接的机械制动装置，所述变频驱动器包括空压机驱动器，所述空压机驱动器连接并控制空压机。
[0014]依照本技术的一个方面，所述摄像头包括多个无线网络摄像头，用于采集机车驾驶所需辅助影像以提供给驾驶员辅助进行驾驶。
[0015]依照本技术的一个方面，所述身份验证系统包括指纹采集器和设于PLC控制器内的身份验证模块，所述身份验证模块用于对指纹采集器采集的指纹进行身份验证并将验证结果给到PLC控制器。
[0016]依照本技术的一个方面，所述检测系统包括制动力检测模块、空气压力检测模块、车轮转速检测模块、压力开关检测和倾角传感器。
[0017]依照本技术的一个方面，所述工业计算机通过交换机与PLC 控制器连接通信，所述交换机还连接有5G路由器、无线AP和数据采集卡。
[0018]依照本技术的一个方面，所述警示系统包括蜂鸣器、声光报警器和喇叭。
[0019]依照本技术的一个方面，所述工业计算机设有数据存储模块，并通过网络连接云端服务器，用于储存机车运行数据形成数据库并实现云端数据管理。
[0020]本技术实施的优点：针对现有轨道电机车控制的缺陷，开发专用的轨道电机车控制系统，实现轨道电机车由工业计算机和PLC控制器进行集中管理和控制，解决导致溜车的各种系统安全问题，降低轨道电机车溜车事故发生的概率。实现地铁盾构隧道施工过程中轨道电机车系统的本质安全。采用“工业计算机+PLC+驱动器”综合控制系统，实现轨道电机车各系统之间实时通信，系统之间连锁保护，保证任何异常都自动停车，降低溜车风险。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，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附图。
[0022]图1为本技术所述的隧道施工用新能源轨道电动机车控制系统的整体架构示意图；
[0023]图2为本技术所述的隧道施工用新能源轨道电动机车控制系统的通信架构示意图；
[0024]图3为本技术所述的制动状态时序图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0026]如图1、图2和图3所示，一种隧道施工用新能源轨道电动机车控制系统，所述控制系统包括操作控制台、电池系统(动力电池)、变频驱动器、行走电机和制动系统，所述操作控制台包括PLC控制器，所述PLC控制器连接变频驱动器，所述变频驱动器分别连接行走电机和制动系统，用于根据PLC控制器下发的指令控制行走电机运转和控制制动系统运转，所述PLC控制器通过CAN2.0B标准工业总线与电池系统连接通信，所述PLC控制器通过MODBUS
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RTU总线分别与变频驱动器和制动系统连接通信。所述操作控制台还包括：工业计算机，通过 MODBUS_TCP通信协议与PLC控制器连接通信，具体为通过千兆交本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道施工用新能源轨道电动机车控制系统，所述控制系统包括操作控制台、电池系统、变频驱动器、行走电机和制动系统，所述操作控制台包括PLC控制器，所述PLC控制器连接变频驱动器，所述变频驱动器分别连接行走电机和制动系统，用于根据PLC控制器下发的指令控制行走电机运转和控制制动系统运转，其特征在于，所述操作控制台还包括：工业计算机，通过TCP通信协议与PLC控制器连接通信，用于实时监测机车状态、对机车运行数据进行存储和管理及通过检测系统检测机车坡度获取电池系统数据计算机车负载并生成相应处置策略发送给PLC控制器执行；与PLC控制器连接的操作组件、警示系统、摄像头、检测系统和身份验证系统；其中，所述PLC控制器用于：根据检测系统实时检测的刹车力，生成控制指令控制变频驱动器，实现机车自动驻车；根据操作组件获取的驾驶员操作情况进行疲劳驾驶判断并根据判断结果控制警示系统执行警示步骤。2.根据权利要求1所述的隧道施工用新能源轨道电动机车控制系统，其特征在于，所述PLC控制器通过CAN总线与电池系统连接通信，所述PLC控制器通过MODBUS
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RTU总线分别与变频驱动器和制动系统连接通信。3.根据权利要求1所述的隧道施工用新能源轨道电动机车控制系统，其特征在于，所述行走电机包括第一行走电机和第二行走电机，所述变频驱动器包括第一行走电机驱动器和第二行走电机驱动器，所述第一行走电机驱动器连接并控制第一行走电机，所述第二行走电机驱动器连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：张刚排，卢培涛，刘瑜君，
申请(专利权)人：业超电气传动技术上海有限公司，
类型：新型
国别省市：