【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧洞航道中的曳引系统，具体涉及一种应用于隧洞航道曳引系统的快速换电系统及方法。
技术介绍
1、由于长距离隧洞航道内光线暗、船－岸富余距离较小，大型船舶在限制性航道中的航行性能会有所下降，如航速受限，不易于操纵等，其中航行安全问题更是不容忽视的。为提高船舶在限制性航道的通行效率同时保证其安全性，除船舶自航方式以外，目前已知可行的方式包括船舶拖带与曳引方式。
2、应用于隧洞航道中的曳引系统，通过应用于船坞中的引船系统改进而来，由驱动机构、导向机构、传动机构、供电系统、控制系统等组成，设置在船坞两侧的牵引系统带动牵引车随船运行，并为船舶提供牵引力与横向拉力。
3、在目前的研究中，在实际航道环境下可采用供电方式主要有四种：电缆转盘、低架滑触线、高架滑触线、动力电池。
4、目前船舶牵引系统在国外航道中已经有较多的应用，但都仅限于水位变化不大的水域。国内内河水域如三峡水域，其隧洞航道水位随季节落差巨大可达30米。因此若采用滑触线或轨道供电的船舶牵引系统将面临长期浸水问题，无法满足牵引车的供电需求。拟采用可移动式动力电池模块为牵引车提供电能，为给牵引车提供持续动力，其动力电池模块的快速更换成为一大难题，因此设计一种高效、快速的换电系统是十分必要的。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的在狭长隧洞内牵引车动力供应受水位限制较大，牵引车换电不便，轨道对接不精准及自动化程度不高等一系列问题，提供一种应用于隧洞航道曳引系
2、本专利技术为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
3、一种应用于隧洞航道曳引系统的快速换电系统，包括换电装置、至少两个可移动式动力电池模块、控制系统；
4、所述换电装置包括并排设置的第一横移平台和第二横移平台，以及分别与第一横移平台和第二横移平台连接的第一横移驱动装置和第二横移驱动装置，两个横移驱动装置能够分别驱动与其对应连接的横移平台沿x方向来回移动，实现在第一工位与第二工位的切换；两个横移平台的结构相同，均包括刚性平台以及沿y方向设置于所述刚性平台上、且并列设置的第一轨道和第二轨道，在横移驱动装置的驱动下，所述第一轨道或第二轨道与牵引车所在的主轨道对接；
5、所述动力电池模块能够与牵引小车机械连接和电连接为牵引小车供电，或者与充电平台电连接进行充电；
6、所述控制系统分别与所述第一横移驱动装置和第二横移驱动装置电连接并输出控制信号，通过控制第一横移平台与第二横移平台交错移动，从而实现将空电的动力电池模块移出、满电的动力电池模块移入主轨道。
7、上述方案中，所述横移平台还包括行程开关和行程开关触点，所述行程开关安装在横移平台的x和-x两个横移方向的最大行程处，所述行程开关触点安装在横移平台两侧面对应处；所述行程开关与所述控制系统电连接，控制系统根据行程开关的信号控制对应的横移驱动装置启停。
8、上述方案中，所述横移平台还包括激光测距传感器，用于测量横移平台的移动距离，所述激光测距传感器与所述控制系统电连接，控制系统根据激光测距传感器的信号控制对应的横移驱动装置的运行速度。
9、上述方案中，所述横移平台还包括定位装置，所述定位装置用于横移平台在不同工位时的固定。
10、上述方案中，所述横移平台还包括安装于所述第一轨道或第二轨道上的压力传感器，用于测量空电的动力电池模块是否到达指定区域，所述压力传感器与所述控制系统电连接，将测量信号传输至控制系统。
11、上述方案中，所述横移平台还包括安装于所述第一轨道或第二轨道两侧的锁止装置，锁止装置与所述控制系统电连接，根据控制系统的控制信号锁止或松开空电的动力电池模块。
12、上述方案中，两个横移驱动装置的结构相同，均包括电机、减速器、滚珠丝杠、推杆，所述电机的输出轴与所述减速器连接，减速器输出端与滚珠丝杠固定连接，所述推杆套在滚珠丝杠上并与横移平台连接。
13、上述方案中，所述动力电池模块包括车身框架、集成电池箱、连接装置；所述集成电池箱安装于车身框架上，集成电池箱包括动力电池单体、电池管理系统，热管理组件、高压线束和低压线束；所述连接装置包括机械连接装置、高压线路连接器和低压线路连接器；所述机械连接装置为自动车钩；所述高压线路连接器用于实现牵引车与动力电池模块的高压线路连接与断开，当高压线路连接器断开时牵引车将启用车载备用电池，以用于换电过程中的短距离短时间驱动，当高压线路连接器接上后，动力电池模块通过高压线束向牵引车提供电能，备用电池进入充电状态；所述低压线路连接器用于实现牵引车与动力电池模块的低压线路连接与断开，低压线路连接器接上后，动力电池模块通过低压线束将电池管理系统采集的电池组的参数传递给牵引车。
14、上述方案中，所述快速换电系统还包括无线数据传输模块，所述无线数据传输模块包括安装于控制柜的5g车载通信板、安装于轨道旁的5g信号基站、交换器、数据存储器和操作终端，所述5g车载通信板定时读取车载系统及动力电池模块的日常运行数据，并通过天线传递给所述5g信号基站，再通过所述交换器传输到所述数据存储器中，然后于操作终端上显示牵引过程相关信息，最终对数据进行分析，与设定的预警值进行对比，及时对可能出现的包括电机故障、电池电量无法返航在内的问题进行处理。
15、相应的，本专利技术还提出上述应用于隧洞航道曳引系统的快速换电系统的换电方法，换电时，两个横移平台交错布置且各自有一条轨道与牵引车所在的主轨道对接，满电的动力电池模块位于其中一个横移平台的非主轨道上：
16、当满电的动力电池模块位于靠近主轨道的第一横移平台时，牵引车先带着空电的动力电池模块驶入横移平台并使空电的动力电池模块位于第二横移平台的主轨道上，接着牵引车驶离横移平台，然后进行换轨操作，两个横移平台进行对向横移，使得空电的动力电池模块从主轨道移向其平行轨道、满电的动力电池模块从平行轨道移向主轨道，换轨结束后，牵引车与满电的动力电池模块进行机械连接和电气连接；
17、当满电的动力电池模块位于远离主轨道的第二横移平台时，牵引车先带着空电的动力电池模块驶入第一横移平台的主轨道上，接着进行换轨操作，两个横移平台进行对向横移，使得空电的动力电池模块从主轨道移向其平行轨道、满电的动力电池模块从平行轨道移向主轨道，换轨结束后，牵引车驶入第一横移平台的主轨道并与满电的动力电池模块进行机械连接和电气连接。
18、本专利技术的有益效果在于：
19、1、本专利技术的换电系统包括两套并排设置的横移平台及其对应的横移驱动装置，每个横移平台上并列设置两段轨道，可分别与牵引车所在的主轨道对接，通过设本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种应用于隧洞航道曳引系统的快速换电系统，其特征在于，包括换电装置、至少两个可移动式动力电池模块、控制系统；
2.根据权利要求1所述的应用于隧洞航道曳引系统的快速换电系统，其特征在于，所述横移平台还包括行程开关和行程开关触点，所述行程开关安装在横移平台的X和-X两个横移方向的最大行程处，所述行程开关触点安装在横移平台两侧面对应处；所述行程开关与所述控制系统电连接，控制系统根据行程开关的信号控制对应的横移驱动装置启停。
3.根据权利要求1所述的应用于隧洞航道曳引系统的快速换电系统，其特征在于，所述横移平台还包括激光测距传感器，用于测量横移平台的移动距离，所述激光测距传感器与所述控制系统电连接，控制系统根据激光测距传感器的信号控制对应的横移驱动装置的运行速度。
4.根据权利要求1所述的应用于隧洞航道曳引系统的快速换电系统，其特征在于，所述横移平台还包括定位装置，所述定位装置用于横移平台在不同工位时的固定。
5.根据权利要求1所述的应用于隧洞航道曳引系统的快速换电系统，其特征在于，所述横移平台还包括安装于所述第一轨道或第二轨道上的压力
6.根据权利要求1所述的应用于隧洞航道曳引系统的快速换电系统，其特征在于，所述横移平台还包括安装于所述第一轨道或第二轨道两侧的锁止装置，锁止装置与所述控制系统电连接，根据控制系统的控制信号锁止或松开空电的动力电池模块。
7.根据权利要求1所述的应用于隧洞航道曳引系统的快速换电系统，其特征在于，两个横移驱动装置的结构相同，均包括电机、减速器、滚珠丝杠、推杆，所述电机的输出轴与所述减速器连接，减速器输出端与滚珠丝杠固定连接，所述推杆套在滚珠丝杠上并与横移平台连接。
8.根据权利要求1所述的应用于隧洞航道曳引系统的快速换电系统，其特征在于，所述动力电池模块包括车身框架、集成电池箱、连接装置；所述集成电池箱安装于车身框架上，集成电池箱包括动力电池单体、电池管理系统，热管理组件、高压线束和低压线束；所述连接装置包括机械连接装置、高压线路连接器和低压线路连接器；所述机械连接装置为自动车钩；所述高压线路连接器用于实现牵引车与动力电池模块的高压线路连接与断开，当高压线路连接器断开时牵引车将启用车载备用电池，以用于换电过程中的短距离短时间驱动，当高压线路连接器接上后，动力电池模块通过高压线束向牵引车提供电能，备用电池进入充电状态；所述低压线路连接器用于实现牵引车与动力电池模块的低压线路连接与断开，低压线路连接器接上后，动力电池模块通过低压线束将电池管理系统采集的电池组的参数传递给牵引车。
9.根据权利要求1所述的应用于隧洞航道曳引系统的快速换电系统，其特征在于，所述快速换电系统还包括无线数据传输模块，所述无线数据传输模块包括安装于控制柜的5G车载通信板、安装于轨道旁的5G信号基站、交换器、数据存储器和操作终端，所述5G车载通信板定时读取车载系统及动力电池模块的日常运行数据，并通过天线传递给所述5G信号基站，再通过所述交换器传输到所述数据存储器中，然后于操作终端上显示牵引过程相关信息，最终对数据进行分析，与设定的预警值进行对比，及时对可能出现的包括电机故障、电池电量无法返航在内的问题进行处理。
10.根据权利要求1所述的应用于隧洞航道曳引系统的快速换电系统的换电方法，其特征在于，换电时，两个横移平台交错布置且各自有一条轨道与牵引车所在的主轨道对接，满电的动力电池模块位于其中一个横移平台的非主轨道上：
...【技术特征摘要】
1.一种应用于隧洞航道曳引系统的快速换电系统，其特征在于，包括换电装置、至少两个可移动式动力电池模块、控制系统；
2.根据权利要求1所述的应用于隧洞航道曳引系统的快速换电系统，其特征在于，所述横移平台还包括行程开关和行程开关触点，所述行程开关安装在横移平台的x和-x两个横移方向的最大行程处，所述行程开关触点安装在横移平台两侧面对应处；所述行程开关与所述控制系统电连接，控制系统根据行程开关的信号控制对应的横移驱动装置启停。
3.根据权利要求1所述的应用于隧洞航道曳引系统的快速换电系统，其特征在于，所述横移平台还包括激光测距传感器，用于测量横移平台的移动距离，所述激光测距传感器与所述控制系统电连接，控制系统根据激光测距传感器的信号控制对应的横移驱动装置的运行速度。
4.根据权利要求1所述的应用于隧洞航道曳引系统的快速换电系统，其特征在于，所述横移平台还包括定位装置，所述定位装置用于横移平台在不同工位时的固定。
5.根据权利要求1所述的应用于隧洞航道曳引系统的快速换电系统，其特征在于，所述横移平台还包括安装于所述第一轨道或第二轨道上的压力传感器，用于测量空电的动力电池模块是否到达指定区域，所述压力传感器与所述控制系统电连接，将测量信号传输至控制系统。
6.根据权利要求1所述的应用于隧洞航道曳引系统的快速换电系统，其特征在于，所述横移平台还包括安装于所述第一轨道或第二轨道两侧的锁止装置，锁止装置与所述控制系统电连接，根据控制系统的控制信号锁止或松开空电的动力电池模块。
7.根据权利要求1所述的应用于隧洞航道曳引系统的快速换电系统，其特征在于，两个横移驱动装置的结构相同，均包括电机、减速器、滚珠丝杠、推杆，所述电机的输出轴与所述减速器连接，减速器输出端与滚...
【专利技术属性】
技术研发人员：李迟，蒙逖轲，肖瑞琪，任诗玉，胡磊，朱思巍，范玉，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。