一种电机车坡道自动限速的控制方法和装置制造方法及图纸

本申请提出了一种电机车坡道自动限速的控制方法，包括：采用坡度倾角传感器检测车辆在隧道内的倾角，并根据检测的倾角实时计算车辆所处隧道的坡度；根据计算出的坡度和电机车操作手柄的方向判断车辆的运行工况；根据称重传感器采集的渣土车的实际载荷和计算出的坡度计算车辆正常运行所需的理论牵引力；根据车辆正常运行所需的理论牵引力、运行工况和电池系统允许的充放电功率实时计算出最大运行速度，并根据最大运行速度限值车辆速度。采用上述方案的本发明专利技术实现了电机车在不同坡度和不同载荷下运行速度的自动限制，且能有效保护锂电池电芯不会因充放电功率过大而损坏，提升了电机车使用过程中的安全性。电机车使用过程中的安全性。电机车使用过程中的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种电机车坡道自动限速的控制方法和装置


[0001]本申请涉及机车行车
，尤其涉及电机车坡道自动限速的控制方法和装置。

技术介绍

[0002]电机车及后配套系统是城市地铁隧道盾构施工时，向隧道外运出渣土和向隧道内运进砂浆及、管片等其他物料的运输设备，属于建筑施工领域。电机车依靠锂电池为整车提供直流动力电源，通过变频器驱动电机来提供牵引力和电制动力。
[0003]隧道坡度较大时，尤其是在电机车重载上坡或重载下坡两种工况下，整车所需的持续牵引力会大幅增加，车辆的放电功率(或发电功率)也相应增大，当电机车的速度超过某个阈值时，可能会因车辆功率的增大导致锂电池放电电流(或充电电流)超过锂电池正常工作的电流范围，长时间运行将导致电池系统出现过电流、过温、过充等故障，甚至使电池电芯发生不可逆损坏。
[0004]不同隧道的坡度差异很大，即使是同一个隧道，隧道的坡度也不是固定不变的。隧道的坡度不同，车辆所允许的最大速度也不同，目前市场上的电机车，针对于不同的隧道坡度，需要联系厂家的工程师到现场修改车辆的最大运行速度。若设备使用方未进行该项工作，在隧道坡度较大时很可能会造成电机车的损坏，不仅造成很大的经济损失，而且极大地影响了掘进施工效率。

技术实现思路

[0005]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006]为此，本申请的第一个目的在于提出一种电机车坡道自动限速的控制方法，解决了现有方法无法实现自动限速的技术问题，实现了电机车在不同坡度和不同载荷下运行速度的自动限制，且能有效保护锂电池电芯不会因充放电功率过大而损坏，提升了电机车使用过程中的安全性。
[0007]本申请的第二个目的在于提出一种电机车坡道自动限速的控制装置。
[0008]本申请的第三个目的在于提出一种计算机设备。
[0009]为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种电机车坡道自动限速的控制方法，包括：采用坡度倾角传感器检测车辆在隧道内的倾角，并根据车辆在隧道内的倾角实时计算车辆所处隧道的坡度；根据车辆所处隧道的坡度和电机车操作手柄的方向判断车辆的运行工况；根据称重传感器采集的渣土车的实际载荷和车辆所处隧道的坡度计算车辆正常运行所需的理论牵引力；根据车辆正常运行所需的理论牵引力、运行工况和车辆电池系统允许的充放电功率实时计算出车辆的最大运行速度，并根据最大运行速度限值车辆的速度。
[0010]本申请实施例的电机车坡道自动限速的控制方法，通过传感器检测车辆在隧道内的倾角以及渣土车的实际载荷，根据检测数据实时计算出车辆运行工况和正常运行所需的
理论牵引力，进而计算出车辆的最大运行速度。本申请根据传感器检测数据实时对车辆最大运行速度进行计算，实现电机车在不同坡度和不同载荷下运行速度的自动限制，不需要人为去修改限制值，不仅节约了人力和物力成本，还可以有效防止在电机车运行过程中，电池系统因充放电功率过大导致的过放电和过充电问题，保护锂电池电芯不会因放电功率过大而损坏，提升了电机车使用过程中的安全性。
[0011]可选地，在本申请的一个实施例中，坡度倾角传感器水平安装在电机车的机械结构上，若坡度倾角传感器检测到机车头部高于尾部时，判断倾角为正，坡度也为正，否则判断倾角为负，坡度也为负。
[0012]可选地，在本申请的一个实施例中，运行工况包括上坡和下坡，根据车辆所处隧道的坡度和电机车操作手柄的方向判断车辆的运行工况，包括：
[0013]若坡度为正，电机车操作手柄的方向为前进，则判断车辆上坡；
[0014]若坡度为正，电机车操作手柄的方向为后退，则判断车辆下坡；
[0015]若坡度为负，电机车操作手柄的方向为前进，则判断车辆下坡；
[0016]若坡度为负，电机车操作手柄的方向为后退，则判断车辆上坡。
[0017]可选地，在本申请的一个实施例中，根据称重传感器采集的渣土车的实际载荷和车辆所处隧道的坡度计算车辆正常运行所需的理论牵引力，包括：
[0018]m＝m1+m2+m3[0019]F0＝mgω
[0020]F
i
＝mgi
[0021]i＝tanθ
[0022]F
j上
＝F
i
+F0[0023]F
j下
＝F
i
‑
F0[0024]其中，m表示电机车整车质量，m1表示整车空载质量，m2表示装载渣土的重量，m3表示固定数量管片和砂浆的重量，ω表示列车运行持续阻力系数，g表示当地重力加速度，i表示电机车运行的坡度，θ表示电机车运行的倾角，F
i
表示电机车运行实时坡度坡道阻力，F0表示电机车运行实时基本阻力，F
j上
表示电机车上坡运行实时所需牵引力，F
j下
表示电机车下坡运行实时所需牵引力。
[0025]可选地，在本申请的一个实施例中，车辆电池系统允许的充放电功率的计算过程包括：
[0026]p
放
＝UI
放max
/1000
[0027]p
充
＝UI
充max
/1000
[0028]其中，P
放
表示电池系统允许的放电功率，P
充
表示电池系统允许的充电功率，U表示电池系统实时电压，I
放max
表示电池系统允许最大持续放电电流，I
充max
表示电池系统允许最大持续充电电流。
[0029]可选地，在本申请的一个实施例中，最大运行速度表示为：
[0030]V
上max
＝P
放
η/F
j上
×
3600
÷
1000
[0031]V
下max
＝P
充
η/F
j下
×
3600
÷
1000
[0032]其中，V
上max
表示上坡工况时车辆的允许最大运行速度，V
下max
表示下坡工况时车辆的允许最大运行速度，P
放
表示电池系统允许的放电功率，P
充
表示电池系统允许的充电功率，
η表示电机车驱动机构的传动效率，F
j上
表示电机车上坡运行实时所需牵引力，F
j下
表示电机车下坡运行实时所需牵引力。
[0033]为达上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了一种电机车坡道自动限速的控制装置，包括第一计算模块、判断模块、第二计算模块、限速模块，其中，
[0034]第一计算模块，用于采用坡度倾角传感器检测车辆在隧道内的倾角，并根据车辆在隧道内的倾角实时计算车辆所处隧道的坡度；
[0035]判断模块，用于根据车辆所处隧道的坡度和电机车操作手柄的方向判断车辆的运行工况；
[0036]第二计算模块，用于根据称重传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电机车坡道自动限速的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：采用坡度倾角传感器检测车辆在隧道内的倾角，并根据所述车辆在隧道内的倾角实时计算车辆所处隧道的坡度；根据所述车辆所处隧道的坡度和电机车操作手柄的方向判断车辆的运行工况；根据称重传感器采集的渣土车的实际载荷和所述车辆所处隧道的坡度计算车辆正常运行所需的理论牵引力；根据所述车辆正常运行所需的理论牵引力、所述运行工况和车辆电池系统允许的充放电功率实时计算出车辆的最大运行速度，并根据所述最大运行速度限值车辆的速度。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述坡度倾角传感器水平安装在电机车的机械结构上，若所述坡度倾角传感器检测到机车头部高于尾部时，判断所述倾角为正，所述坡度也为正，否则判断所述倾角为负，所述坡度也为负。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述运行工况包括上坡和下坡，所述根据所述车辆所处隧道的坡度和电机车操作手柄的方向判断车辆的运行工况，包括：若所述坡度为正，所述电机车操作手柄的方向为前进，则判断所述车辆上坡；若所述坡度为正，所述电机车操作手柄的方向为后退，则判断所述车辆下坡；若所述坡度为负，所述电机车操作手柄的方向为前进，则判断所述车辆下坡；若所述坡度为负，所述电机车操作手柄的方向为后退，则判断所述车辆上坡。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据称重传感器采集的渣土车的实际载荷和所述车辆所处隧道的坡度计算车辆正常运行所需的理论牵引力，包括：m＝m1+m2+m3F0＝mgωF
i
＝mgii＝tanθF
j上
＝F
i
+F0F
j下
＝F
i
‑
F0其中，m表示电机车整车质量，m1表示整车空载质量，m2表示装载渣土的重量，m3表示固定数量管片和砂浆的重量，ω表示列车运行持续阻力系数，g表示当地重力加速度，i表示电机车运行的坡度，θ表示电机车运行的倾角，F
i
表示电机车运行实时坡度坡道阻力，F0表示电机车运行实时基本阻力，F
j上
表示电机车上坡运行实时所需牵引力，F
j下
表示电机车下坡运行实时所需牵引力。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆电池系统允许的充放电功率的计算过程包括：p
放
＝UI
放max
/1000p
充
＝UI
充max
/1000其中，P
放
表示电池系统允许的放电功率，P
充
表示电池系统允许的充电功率，U表示电池系统实时电压，I
放max
表示电池系统允许最大持续...

【专利技术属性】
技术研发人员：李才洪，钱杨，韩睿，庄元顺，杨鹏，高旭东，梅元元，郭涛，魏芸，焦俊奇，
申请(专利权)人：中铁工程服务有限公司，
类型：发明
国别省市：