一种混动机车遥控系统的保压发车装置及方法与流程

1.本发明涉及控制监控技术领域，特别涉及一种混动机车遥控系统的保压发车装置及方法。


背景技术：

2.混合动力机车因其牵引功率大、加速快、绿色环保、维护方便，在很多大型工矿企业中得到越来越多的应用；由于机车作业区域包括高炉铁水出口区域，因此大多采用遥控操作；在遥控模式下，通常采用司机一人乘务模式，而且作业时司机需要离开驾驶室在车下完成机车的操控；但在实际运用中，如果机车出现换向故障，如：控制手柄在前向，机车向后向移动，特别是机车牵引负载时，不但无法完成机车的运行，而且会严重危及行车的安全，因此降低了现有混合动力机车行车的安全性能。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种混动机车遥控系统的保压发车装置及方法，通过采集机车相关动作部件信号，遥控机车加载运行或卸载、停车，结合速度传感器信号，能准确判断机车运行方向，防止机车出现误换向或者溜车，危及行车安全，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种混动机车遥控系统的保压发车装置，包括：机车，所述机车上设置有人机界面、遥控器和控制器手柄，机车通过电信号一线路与主控制器电性连接，主控制器通过电信号一线路分别与制动机和制动缸压力传感器电性连接，并且主控制器还通过电信号一线路和电信号二线路分别与机车车载控车单元和机车速度信号传感器电性连接。
6.进一步的，所述主控制器包括cpu和主控板，主控板上设置有单片机、电源电路、i/o电路、通讯电路、时钟电路、复位电路、显示单元以及参数采样电路，单片机通过外部的导线分别与电源电路、i/o电路、通讯电路、时钟电路、复位电路、显示单元以及参数采样电路电性连接。
7.进一步的，所述主控制器的控制方式分为两种，通过电气连接发送方向和加/卸载信号和通过can网络发送机车目标速度和运行方向。
8.进一步的，所述制动机通过电信号三线路与制动缸压力传感器电性连接，并且制动缸压力传感器通过电信号一线路与主控制器电性连接。
9.进一步的，所述机车车载控车单元为机车中央控制器，用于调控机车的各项功能。
10.进一步的，所述参数采样电路包括：机车速度信号一号电路、机车速度信号二号电路、制动缸压力信号采集电路、机车前向控制电路、机车后向控制电路、机车鸣笛控制电路、机车加载功能控制电路以及机车卸载功能控制电路。
11.进一步的，所述机车速度信号一号电路和机车速度信号二号电路与机车速度信号传感器电性连接，所述制动缸压力信号采集电路与制动缸压力传感器电性连接。
12.进一步的，所述保压发车装置的方法，包括以下步骤：
13.步骤一：通过控制器手柄设置机车的运行方向，并发出“保压发车”指令；
14.步骤二：调整主控制器的控制方式，使主控制器开启电气连接模式，关闭can网络控制模式，并利用电气连接模式发送控制信号；
15.步骤三：控制制动机输出最大制动力，若制动缸压力传感器信号与预期不符，则报警；
16.步骤四：通过机车车载控车单元控制机车按照原定的运行方向进行移动；
17.步骤五：通过主控制器的电气连接模式输出加载信号，并输出最大控制档位信号，使机车车载控车单元实施最大扭矩；
18.步骤六：若加载一段时间后，机车速度仍为零，则逐渐减小制动机的输出至1/2最大制动力；
19.步骤七：若机车速度不为0后，通过机车速度信号一号电路和机车速度信号二号电路采集两个机车的机车速度信号传感器的相位差，判断机车运行方向，并与设定方向进行比对；若不符，则卸载；还通过制动缸压力信号采集电路采集制动缸压力传感器的信号，判断制动机是否正常工作，若制动机工作异常，则停止保压发车，并报警；
20.步骤八：若机车的速度超过0.5km/h后，则控制制动机缓解。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.通过机车速度信号一号电路和机车速度信号二号电路采集两个机车在换向过程中相关动作部件的信号，其信号为速度信号传感器的相位差，由此判断机车的运行方向，并将所采集的信号经过与执行命令的比对及逻辑判断；还通过制动缸压力信号采集电路采集制动缸压力传感器的信号，判断制动机是否正常工作；若制动机工作异常，则停止保压发车，并报警；经由上述流程，确保机车已完成换向的实际动作，避免了由于设备故障导致的不换向或误换向、溜车等现象发生，防止机车出现误换向或者溜车，危及行车安全。
附图说明
23.图1为本发明的遥控装置保压发车控制原理图；
24.图2为主控板的电路组成结构框图；
25.图3为本发明的单片机电路原理图；
26.图4为本发明的信号检测电路原理图。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
28.为了解决现有因现场的环境复杂，机车启动时速度低容易误判，机车乘务员在司机室难以观察周边运行环境的问题，请参阅图1-4，本实施例提供以下技术方案：
29.一种混动机车遥控系统的保压发车装置，包括：机车，机车上设置有人机界面、遥控器和控制器手柄，机车通过电信号一线路与主控制器电性连接，主控制器通过电信号一
线路分别与制动机和制动缸压力传感器电性连接，并且主控制器还通过电信号一线路和电信号二线路分别与机车车载控车单元和机车速度信号传感器电性连接。
30.主控制器包括cpu和主控板，主控板上设置有单片机、电源电路、i/o电路、通讯电路、时钟电路、复位电路、显示单元以及参数采样电路，单片机通过外部的导线分别与电源电路、i/o电路、通讯电路、时钟电路、复位电路、显示单元以及参数采样电路电性连接；参数采样电路包括：机车速度信号一号电路、机车速度信号二号电路、制动缸压力信号采集电路、机车前向控制电路、机车后向控制电路、机车鸣笛控制电路、机车加载功能控制电路以及机车卸载功能控制电路。
31.具体的，通过机车速度信号一号电路、机车速度信号二号电路与制动缸压力信号采集电路对机车进行信号采集，将所采集到的信号直接传送给cpu；并将其信号与事先设定的机车运行方向、速度、制动缸压力等参数进行比对，经过逻辑运算无误后，由此控制机车加载运行或卸载、停车。
32.主控制器的控制方式分为两种，通过电气连接发送方向和加/卸载信号和通过can网络发送机车目标速度和运行方向。
33.制动机的压力信号采集电路分为制动缸压力信号电路和总风缸压力信号采集电路；制动机通过电信号三线路与制动缸压力传感器电性连接，并且制动缸压力传感器通过电信号一线路与主控制器电性连接。
34.机车车载控车单元为机车中央控制器，用于调控机车的各项功能。
35.机车速度信号一号电路和机车速度信号二号电路与机车速度信号传感器电性连接，所述制动缸压力信号采集电路与制动缸压力传感器电性连接。
36.具体的，在遥控模式下，控制器手柄发出“保压发车”命令时，主控制器向机车车载控车单元发出信号，并关闭can网络控制功能，由电气连接线路控制机车运行；此时，主控制器通过电信号一线路发给机车车载控车单元的控制信号，其控制信号具体为一种档位输出的功率信号；随后主控制器通过电信号一线路向制动机发出最大制动力指令，通过制动缸压力信号采集电路采集制动缸压力传感器的信号，由此判断制动机是否处于正常工作状态；若制动机工作发生异常，则停止“保压发车”命令，并报警；若制动机工作正常后，由主控制器设置机车的运行方向，并通过机车电气系统的反馈信号，判断机车加载的方向是否符合设定，如果不符合，则停止“保压发车”，并报警。
37.需要说明的是，当机车的运行方向符合预先设定的参数后，主控制器则输出最大档位的输出功率信号，使得机车车载控车单元在此时可尽快输出至最大扭矩；若机车加载一段时间后，机车的速度仍为零，此时，表面当前输出的动力无法克服负载和制动系统共同带来的阻力，则逐渐减小制动机输出的制动力，最终减小至1/2最大制动力；若制动机减小到1/2最大制动力，并维持一段时间后，机车仍无法启动，则停止保压发车，并报警。
38.当机车开始启动，机车的速度不为0后，则通过机车速度信号一号电路和机车速度信号二号电路采集两个机车的机车速度信号传感器的相位差，由此判断机车的运行方向，并再次设定方向进行比对；若不符，则停止“保压发车”，并报警；当机车速度超过0.5km/h后，“保压发车”功能完成，控制制动机缓解，并将主控制器的控制方式调整至can网络控制模式，机车由此转入正常控制程序。
39.为了更好的展现一种混动机车遥控系统的保压发车装置的实施过程，包括以下步
骤：
40.步骤一：通过控制器手柄设置机车的运行方向，并发出“保压发车”指令；
41.步骤二：调整主控制器的控制方式，使主控制器开启电气连接模式，关闭can网络控制模式，并利用电气连接模式发送控制信号；
42.步骤三：控制制动机输出最大制动力，若制动缸压力传感器信号与预期不符，则报警；
43.步骤四：通过机车车载控车单元控制机车按照原定的运行方向进行移动；
44.步骤五：通过主控制器的电气连接模式输出加载信号，并输出最大控制档位信号，使机车车载控车单元实施最大扭矩；
45.步骤六：若加载一段时间后，机车速度仍为零，则逐渐减小制动机的输出至1/2最大制动力；
46.步骤七：若机车速度不为0后，通过机车速度信号一号电路和机车速度信号二号电路采集两个机车的机车速度信号传感器的相位差，判断机车运行方向，并与设定方向进行比对；若不符，则卸载；还通过制动缸压力信号采集电路采集制动缸压力传感器的信号，判断制动机是否正常工作；若制动机工作异常，则停止保压发车，并报警；
47.步骤八：若机车的速度超过0.5km/h后，则控制制动机缓解。
48.工作原理：该混动机车遥控系统的保压发车控制方法通过机车速度信号一号电路和机车速度信号二号电路采集两个机车在换向过程中相关动作部件的信号，其信号为速度信号传感器的相位差，由此判断机车的运行方向，并将所采集的信号经过与执行命令的比对及逻辑判断；还通过制动缸压力信号采集电路采集制动缸压力传感器的信号，判断制动机是否正常工作；若制动机工作异常，则停止保压发车，并报警；经由上述流程，确保机车已完成换向的实际动作，避免了由于设备故障导致的不换向或误换向、溜车等现象发生。
49.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种混动机车遥控系统的保压发车装置，包括：机车，其特征在于，所述机车上设置有人机界面、遥控器和控制器手柄，机车通过电信号一线路与主控制器电性连接，主控制器通过电信号一线路分别与制动机和制动缸压力传感器电性连接，并且主控制器还通过电信号一线路和电信号二线路分别与机车车载控车单元和机车速度信号传感器电性连接。2.如权利要求1所述的一种混动机车遥控系统的保压发车装置，其特征在于：所述主控制器包括cpu和主控板，主控板上设置有单片机、电源电路、i/o电路、通讯电路、时钟电路、复位电路、显示单元以及参数采样电路，单片机通过外部的导线分别与电源电路、i/o电路、通讯电路、时钟电路、复位电路、显示单元以及参数采样电路电性连接。3.如权利要求1所述的一种混动机车遥控系统的保压发车装置，其特征在于：所述主控制器的控制方式分为两种，通过电气连接发送方向和加/卸载信号和通过can网络发送机车目标速度和运行方向。4.如权利要求1所述的一种混动机车遥控系统的保压发车装置，其特征在于：所述制动机通过电信号三线路与制动缸压力传感器电性连接，并且制动缸压力传感器通过电信号一线路与主控制器电性连接。5.如权利要求1所述的一种混动机车遥控系统的保压发车装置，其特征在于：所述机车车载控车单元为机车中央控制器，用于调控机车的各项功能。6.如权利要求2所述的一种混动机车遥控系统的保压发车装置，其特征在于：所述参数采样电路包括：机车速度信号一号电路、机车速度信号二号电路、制动缸压力信号采集电路、机车前向控制电路、机车后向控制电路、机车鸣笛控制电路、机车加载功能控制电路以及机车卸载功能控制电路。7.如权利要求6所述的一种混动机车遥控系统的保压发车装置，其特征在于：所述机车速度信号一号电路和机车速度信号二号电路与机车速度信号传感器电性连接，所述制动缸压力信号采集电路与制动缸压力传感器电性连接。8.一种如权利要求1-7任一项所述的混动机车遥控系统的保压发车装置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一：通过控制器手柄设置机车的运行方向，并发出“保压发车”指令；步骤二：调整主控制器的控制方式，使主控制器开启电气连接模式，关闭can网络控制模式，并利用电气连接模式发送控制信号；步骤三：控制制动机输出最大制动力，若制动缸压力传感器信号与预期不符，则报警；步骤四：通过机车车载控车单元控制机车按照原定的运行方向进行移动；步骤五：通过主控制器的电气连接模式输出加载信号，并输出最大控制档位信号，使机车车载控车单元实施最大扭矩；步骤六：若加载一段时间后，机车速度仍为零，则逐渐减小制动机的输出至1/2最大制动力；步骤七：若机车速度不为0后，通过机车速度信号一号电路和机车速度信号二号电路采集两个机车的机车速度信号传感器的相位差，判断机车运行方向，并与设定方向进行比对；若不符，则卸载；还通过制动缸压力信号采集电路采集制动缸压力传感器的信号，判断制动机是否正常工作，若制动机工作异常，则停止保压发车，并报警；步骤八：若机车的速度超过0.5km/h后，则控制制动机缓解。

技术总结
本发明公开了一种混动机车遥控系统的保压发车装置及方法，涉及控制监控技术领域。其包括：机车，所述机车上设置有人机界面、遥控器和控制器手柄，机车通过电信号一线路与主控制器电性连接，主控制器通过电信号一线路分别与制动机和制动缸压力传感器电性连接，并且主控制器还通过电信号一线路和电信号二线路分别与机车车载控车单元和机车速度信号传感器电性连接，主控制器包括CPU和主控板；为了解决现有机车启动时易产生误判问题，通过采集机车相关动作部件信号，遥控机车加载运行或卸载、停车，结合速度传感器信号，能准确判断机车运行方向，防止机车出现误换向或者溜车，危及行车安全。安全。安全。


技术研发人员：成鹏 董炜 高崇军 毛毳 华勇
受保护的技术使用者：马鞍山钢铁股份有限公司
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/6/14