一种基于地面受电系统的电磁排障装置及混铁车的制作方法

1.本发明涉及轨道交通运输设备，具体涉及一种基于地面受电系统的电磁排障装置及混铁车。


背景技术：

2.混铁车是一种大型运输装置，主要用于钢铁厂运输铁水。混铁车通常分为无动力混铁车和自行走混铁车；其中，自行走混铁车通过加装驱动电机、储能装置及电气柜等部件后实现混铁车的自走行。
3.为了便于自行走混铁车用电设备的充电需求，较多采用地面受电系统，地面受电系统中包含受电靴的地面受电装置和无线受电装置。
4.包含受电靴的地面受电装置中的受电靴主要由3部分组成：受电板，升降机构、电磁铁。受电靴安装在列车动车转向架下方，是车辆的能量收集系统与列车下方的地面供电系统的接口。受电靴设备具有如下两个功能：
5.1)激活车辆下部的供电模块并提供电力。
6.2)将能量传输至车载用电设备。
7.无线充电装置分为两部分：受电装置，吊装在混铁车底架下面的垂直升降机构上，其功能是将地面供电装置磁极发出的400hz三相正弦交变磁场转换为400hz三相正弦波电源；充电装置，装在混铁车机械间或吊装在混铁车底架下面，其功能是将车载受电装置输出的400hz三相正弦波电源转换为向车载蓄电池充电的直流电源，该充电装置输出的充电电流通过地面变流电源柜进行控制。上述两种充电方案在设计中，应用场景为城市地面受电装置，其系统仅考虑不受雨水浸泡导致其作用不良，具有较高的ip等级，均可满足日常环境粉尘污染的应用情况。
8.混铁车的工作环境是钢铁企业或矿山区，粉尘中铁屑含量较多，粉尘铁屑会大大影响地面受电功能，严重时会导致短路接地。包含受电靴的地面受电装置在常规使用中按照gb/t21413.1中要求800v最高的污染环境正负极板爬电距离为25mm，在设计时爬电距离设计为32mm。设计的爬电距离虽远远大于标准要求，但是由于钢铁企业污染实际污染程度也远大于标准中pd4污染等级，且污染颗粒粉尘中含有大量的铁粉颗粒，导致其聚集在地面受电装置附近，大大降低受电装置正负极爬电距离，严重时导致短路接地的情况。无线充电装置中的充电装置与受电装置之间如果存在金属粉尘及碎屑，也将会使设备线圈严重发热，严重影响设备使用效率。
9.因此，研发一种基于地面受电系统的电磁排障装置，能够清理充电区域的铁屑铁粉，避免短路、设备线圈严重发热等问题，提高充电安全，对于轨道交通运输设备的发展具有重要意义。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于提供一种基于地面受电系统的电磁排障装置，能够协助机车从
根本上解决其作业环境内因粉尘铁屑多，导致其聚集在地面受电系统附近，大大降低受电装置正负极爬电距离，严重时导致短路接地的情况；或降低无线充电时充电装置与受电装置之间铁屑降低线圈发热，保障运用安全。
11.本发明的目的在于提供一种基于地面受电系统的电磁排障装置，包括排障器，微机控制系统和信号收集系统；其中，
12.所述排障器上缠绕有电磁铁线圈，所述电磁线圈的设置能够使排障器具有电磁铁铁芯的功能；所述电磁线圈设有供电模块；
13.所述信号收集系统与微机控制系统连接，所述微机控制系统与电磁铁线圈的供电模块连接；所述信号收集系统用于收集信息，并将收集到的信息发送至微机控制系统，微机控制系统预先设定进行判断后，由微机控制系统向电磁铁线圈的供电模块发送供电或者断电指令。
14.根据本发明所述的一种基于地面受电系统的电磁排障装置，优选地，所述信号收集系统设置为能够收集信号检测区域内的目标物的位置信息。
15.根据本发明所述的一种基于地面受电系统的电磁排障装置，优选地，所述信号收集系统设置为能够收集目标物进入检测区域内的位置信息，并将收集到的位置信息发送至微机控制系统时，所述微机控制系统向电磁铁线圈的供电模块发送供电指令，使电磁铁线圈投入工作状态。
16.根据本发明所述的一种基于地面受电系统的电磁排障装置，优选地，所述信号收集系统设置为能够收集目标物离开检测区域时的位置信息，并将收集到的位置信息发送至微机控制系统时，所述微机控制系统向电磁铁线圈的供电模块发送断电指令，使电磁铁线圈进入停止工作状态。
17.根据本发明所述的一种基于地面受电系统的电磁排障装置，优选地，还包括吹扫系统，所述吹扫系统与微机控制系统连接，所述吹扫系统设置为能够为排障器进行吹扫清理工作。
18.另外，本发明还提供一种混铁车，所述混铁车安装有如上所述的一种基于地面受电系统的电磁排障装置，所述混铁车通过地面受电系统充电。
19.根据本发明所述的一种混铁车，优选地，所述混铁车的两端均设有电磁排障装置。
20.根据本发明所述的一种混铁车，优选地，所述地面受电系统区域为信号检测区域，所述混铁车为目标物。
21.根据本发明所述的一种混铁车，优选地，所述地面受电系统为包括受电靴的地面受电装置。
22.根据本发明所述的一种混铁车，优选地，所述地面受电系统区域的下游设有排渣区域。
23.本发明的有益效果是：
24.本发明的电磁排障装置可以安装于车辆两端，将排障器与电磁铁进行结合，在混铁车经过充电区域进行充电时，能够清理充电区域的铁屑铁粉，保障充电安全。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述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发明的一些实施例，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实施例。
26.图1为本发明的一种混铁车的结构示意图。
27.图2为本发明的一种基于地面受电系统的电磁排障装置的结构示意图。
28.其中，1-混铁车，2-三角形铁架，21-竖直边，22-电磁铁线圈。
具体实施方式
29.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
30.需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”、“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
31.近年来，随着钢铁公司的发展进步，对混铁车在功能使用上也有了更高的要求。本技术人对现有的无动力混铁车进行改造，在现有空间内通过加装驱动电机、储能装置、电气柜等部件实现混铁车的自走行。
32.自行走的混铁车的用电设备通过地面受电系统进行在线充电，地面受电系统包括含受电靴的地面受电装置及无线充电装置。但是现有的地面受电系统在钢铁厂这种充满粉尘铁屑的工作环境中，很容易因为铁屑粉尘聚集在地面受电系统附近，降低受电装置正负极爬电距离，甚至导致短路；或降低无线充电时充电装置与受电装置之间铁屑降低线圈发热，影响运用安全。
33.为了解决上述问题，下面详细介绍本发明的一种一种基于地面受电系统的电磁排障装置：
34.(1)本发明的一种基于地面受电系统的电磁排障装置，包括排障器，微机控制系统和信号收集系统；其中，排障器上缠绕有电磁铁线圈，电磁线圈的设置使排障器具有电磁铁铁芯的功能；电磁线圈设有供电模块。
35.本发明的排障器包括各种形状的铁架，优选为三角形；通常设置在混铁车的车头和/或车尾，用于清除大型障碍物。在本发明中，电磁线圈缠绕在铁架上，并通过供电模块进行通电。通电的电磁铁线圈在混铁车运行过程中产生强磁场。优选地，电磁铁线圈竖直缠绕在铁架的竖边上。
36.所述信号收集系统与微机控制系统连接，所述微机控制系统与电磁铁线圈的供电模块连接；所述信号收集系统用于收集信息，并将收集到的信息发送至微机控制系统，微机控制系统预先设定进行判断后，由微机控制系统向电磁铁线圈的供电模块发送供电或者断电指令。
37.本发明的一种基于地面受电系统的电磁排障装置可以设于运动的机车上，在运动中其具有电磁铁铁芯功能的排障器可以清理运动轨道附近的铁屑。
38.在本发明中信号收集系统设置为能够收集信号检测区域内的目标物的位置信息。
39.作为本发明一个优选技术方案，所述信号收集系统设置为能够收集目标物进入检测区域内的位置信息，并将收集到的位置信息发送至微机控制系统时，所述微机控制系统
向电磁铁线圈的供电模块发送供电指令，使排障器投入工作状态。更优选地，检测区域为地面受电系统区域，目标物为进入地面受电系统区域的混铁车。本发明可以采用设置在地面受电系统入口处的第一位置传感器作为信号收集系统，用于收集进入地面受电系统的混铁车位置信息。在本发明中，信号收集系统可以为5g网络。
40.作为本发明又一个优选技术方案，所述信号收集系统设置为能够收集目标物离开检测区域时的位置信息，并将收集到的位置信息发送至微机控制系统时，所述微机控制系统向电磁铁线圈的供电模块发送断电指令，使排障器进入停止工作状态。更优选地，检测区域为地面受电系统区域，目标物为离开地面受电系统区域的混铁车。本发明信号收集系统可以采用设置在地面受电系统出口处的第二位置传感器，用于收集进入地面受电系统的混铁车位置信息。
41.在上述方案中，第一位置传感器将收集到的目标物进入监测区域内的位置信息时发送至微机控制系统，微机控制系统向电磁铁线圈的供电模块发送供电指令，使电磁铁线圈投入工作状态。第二位置传感器收集到目标物离开检测区域的位置信息时发送至微机控制系统，微机控制系统向电磁铁线圈的供电模块发送断电指令，使电磁铁线圈进入停止工作状态。
42.安装有本发明的电磁排障装置的无人驾驶混铁车，地面充电系统区域即为检测区域，混铁车即为目标物。当混铁车驶入地面充电系统区域内时，信号收集系统将检测到的位置信息发送至微机控制系统，微机控制系统向电磁铁线圈的供电模块发送供电指令，使之进入工作状态。设有电磁铁线圈的排障器具有强电磁场，将地面受电系统附近的铁屑吸至排障器中。当混铁车驶离地面受电系统区域时，信号收集系统将检测到的位置信息发送至微机系统，微机控制系统向排障器供电模块发送断电指令，使之失电，排障器内的铁屑将因为失去磁性而将其排放，排放至地面受电系统区域下游的可排渣区。
43.在本发明中，还包括吹扫系统，吹扫系统与微机控制系统连接，吹扫系统设置为能够为排障器进行吹扫清理工作。
44.在本发明中，吹扫系统与混铁车总风系统连接。即借用车辆总风系统，增加吹扫阀，在电磁铁经过排渣区域后，在保证总风处于安全范围内时对电磁排障器进行吹扫，保证下次的使用安全。
45.(2)本发明还提供一种混铁车，混铁车安装有如上所述的一种基于地面受电系统的电磁排障装置，其具体结构此处不再进行赘述。因为本发明的电磁排障装置针对的地面受电系统，因此本发明的混铁车通过地面受电系统充电。
46.在本发明的混铁车的两端均设有电磁排障装置。
47.优选地，地面受电系统区域为信号检测区域，所述混铁车为目标物。
48.更优选地，所述地面受电系统为包括受电靴的地面受电装置。
49.实施例1
50.如图1-2所示，本实施例提供的一种基于地面受电系统的电磁排障装置，具体包括如下结构：
51.包括排障器，排障器采用现有技术中的三角形铁架2，三角形铁架2的竖直边21上缠绕有电磁铁线圈22，电磁铁线圈22配有供电模块为其通电，通电后的排障器在运动过程中形成强磁场，使其具有电磁铁铁芯功能。
52.还包括信号收集系统和微机控制系统，信号收集系统和微机控制系统连接；其中，
53.信号收集系统包括第一位置传感器和第二位置传感器，第一位置传感器用于收集目标物进入检测区域内的位置信息，并将收集到的位置信息发送至微机控制系统，微机控制系统向电磁铁线圈的供电模块发送供电指令，使电磁铁线圈投入工作状态，即只要处于运动状态既可以成为具有强磁场的电磁铁铁芯，当用于地面受电系统时就可以清理地面受电系统附近的铁屑。第二位置传感器用于收集目标物离开检测区域时的位置信息，并将收集到的位置信息发送至微机控制系统，微机控制系统向电磁铁线圈的供电模块发送断电指令，使电磁铁线圈进入停止工作状态，即失去磁性，这时收集的铁屑就可以排放到地面受电系统的下游区域排渣区。
54.还包括吹扫系统，吹扫系统与微机控制系统连接；其中，吹扫系统用于给位于排渣区的排障器进行吹扫清理。
55.在本实施中的第一位置传感器和第二位置传感器可以用5g网络或者其他定位信息收集系统替代。
56.实施例2
57.如图1，本实施例提供一种混铁车1，该混铁车1通过包括受电靴的地面受电装置进行充电；其还具有如下结构：
58.混铁车1的两端均设有如实施例1所述的电磁排障装置；
59.地面受电装置区域为信号检测区域，混铁车为目标物；地面受电装置区域的下游为排渣区域，第一位置传感器设置在地面受电装置区域的入口处，第二位置传感器设置在地面受电装置的出口处；
60.吹扫系统与混铁车1总风系统连接，通过增加吹扫阀借用车辆总风系统，在混铁车1经过排渣区域后，在保证总风处于安全范围内时对电磁排障器进行吹扫清理，保证下次的使用安全。
61.需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
62.以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
63.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于地面受电系统的电磁排障装置，其特征在于，包括排障器，微机控制系统和信号收集系统；其中，所述排障器上缠绕有电磁铁线圈，所述电磁线圈的设置能够使排障器具有电磁铁铁芯的功能；所述电磁线圈设有供电模块；所述信号收集系统与所述微机控制系统连接，所述微机控制系统与所述电磁铁线圈的供电模块连接；所述信号收集系统用于收集信息，并将收集到的信息发送至微机控制系统，所述微机控制系统根据预先设定进行判断后，由微机控制系统向电磁铁线圈的供电模块发送供电或者断电指令。2.根据权利要求1所述的基于地面受电系统的电磁排障装置，其特征在于，所述信号收集系统设置为能够收集信号检测区域内的目标物的位置信息。3.根据权利要求2所述的基于地面受电系统的电磁排障装置，其特征在于，所述信号收集系统设置为能够收集目标物进入检测区域内的位置信息，并将收集到的位置信息发送至微机控制系统，所述微机控制系统向电磁铁线圈的供电模块发送供电指令，使电磁铁线圈投入工作状态。4.根据权利要求3所述的基于地面受电系统的电磁排障装置，其特征在于，所述信号收集系统设置为能够收集目标物离开检测区域时的位置信息，并将收集到的位置信息发送至微机控制系统，所述微机控制系统向电磁铁线圈的供电模块发送断电指令，使电磁铁线圈进入停止工作状态。5.根据权利要求4所述的基于地面受电系统的电磁排障装置，其特征在于，还包括吹扫系统，所述吹扫系统与微机控制系统连接，所述吹扫系统设置为能够为排障器进行吹扫清理工作。6.一种混铁车，所述混铁车安装有如权利要求5所述的基于地面受电系统的电磁排障装置，所述混铁车通过地面受电系统充电。7.根据权利要求6所述的混铁车，其特征在于，所述混铁车的两端均设有电磁排障装置。8.根据权利要求7所述的混铁车，其特征在于，所述地面受电系统区域为信号检测区域，所述混铁车为目标物。9.根据权利要求6所述的混铁车，其特征在于，所述地面受电系统为包括受电靴的地面受电装置。10.根据权利要求6所述的混铁车，其特征在于，所述地面受电系统区域的下游设有排渣区域。

技术总结
本发明公开了一种基于地面受电系统的电磁排障装置，包括排障器，微机控制系统和信号收集系统；排障器上缠绕有电磁铁线圈，电磁线圈的设置能够使排障器具有电磁铁铁芯的功能；电磁线圈设有供电模块；信号收集系统与微机控制系统连接，微机控制系统与电磁铁线圈的供电模块连接；信号收集系统用于收集信息，并将收集到的信息发送至微机控制系统，微机控制系统预先设定进行判断后，由微机控制系统向电磁铁线圈的供电模块发送供电或者断电指令。本发明的电磁排障装置可以安装于钢铁厂等行业的运输设备上，能够清理运输设备充电区域内的铁屑铁粉，提高充电安全，对于轨道交通运输设备的发展具有重要意义。发展具有重要意义。发展具有重要意义。


技术研发人员：林涛 蔡志伟 张亮亮 王秀岩 刘斯嘉 王晨 孙东升 丁艺恒 徐天立 姜慧龙
受保护的技术使用者：中车大连机车车辆有限公司
技术研发日：2022.11.10
技术公布日：2023/1/16