本發(fā)明涉及安全行車(chē)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種焦?fàn)t車(chē)輛防碰撞系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，國(guó)內(nèi)焦?fàn)t車(chē)輛的防碰撞系統(tǒng)主要分接觸式和非接觸式兩種工作方式。接觸式一般采用限位開(kāi)關(guān)，將限位開(kāi)關(guān)設(shè)置在預(yù)先計(jì)算好的減速點(diǎn)或制動(dòng)點(diǎn)處，當(dāng)焦?fàn)t車(chē)輛經(jīng)過(guò)限位開(kāi)關(guān)時(shí)會(huì)觸發(fā)開(kāi)關(guān)，通知焦?fàn)t車(chē)輛及時(shí)采取減速或制動(dòng)動(dòng)作。該方式雖然造價(jià)低，操作簡(jiǎn)便，但只適用于在固定位置剎車(chē)的情況。非接觸式是利用雷達(dá)、激光等測(cè)距技術(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)輛相互間的間距達(dá)到防碰撞的目的。但目前測(cè)距傳感器普遍存在抗干擾能力差的缺點(diǎn)，對(duì)焦化廠的工作環(huán)境諸如粉塵多、車(chē)輛晃動(dòng)大、軌道面局部高地不平等不利因素適應(yīng)能力低，因此常常出現(xiàn)失靈或誤判的情況。此外，也有利用焦?fàn)t車(chē)輛對(duì)位系統(tǒng)的測(cè)距功能實(shí)現(xiàn)車(chē)輛防碰撞的先例，但該系統(tǒng)造價(jià)高，調(diào)整復(fù)雜，運(yùn)行也不十分穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種焦?fàn)t車(chē)輛防碰撞系統(tǒng)，采用特殊結(jié)構(gòu)的超聲波測(cè)距傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)焦?fàn)t車(chē)輛的間距，該超聲波測(cè)距傳感器具有信號(hào)捕捉能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，特別適合使用在處于惡劣工作環(huán)境中的焦?fàn)t車(chē)輛上，可有效保障焦?fàn)t車(chē)輛行車(chē)安全。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種焦?fàn)t車(chē)輛防碰撞系統(tǒng)，包括信號(hào)采集單元、信號(hào)變送器、焦?fàn)t生產(chǎn)控制系統(tǒng)PLC和焦?fàn)t車(chē)輛執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述信號(hào)采集單元由超聲波傳感器和反射板組成，超聲波傳感器和反射板分別安裝在相對(duì)運(yùn)行的2列焦?fàn)t車(chē)輛的車(chē)頭前端；信號(hào)變送器的信號(hào)輸入端連接超聲波傳感器的信號(hào)輸出端，信號(hào)變送器的信號(hào)輸出端連接焦?fàn)t生產(chǎn)控制系統(tǒng)PLC，焦?fàn)t生產(chǎn)控制系統(tǒng)PLC的控制信號(hào)輸出端連接焦?fàn)t車(chē)輛執(zhí)行機(jī)構(gòu)和報(bào)警裝置中的控制信號(hào)輸入端；其中：

所述超聲波傳感器由喇叭形輻射倉(cāng)、壓電陶瓷圓環(huán)、錐形收波器和接線端子倉(cāng)組成；錐形收波器通過(guò)喇叭形輻射倉(cāng)頂部的卡槽固定在喇叭形輻射倉(cāng)內(nèi)，錐形收波器為空心結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部填充吸聲材料；錐形收波器的外側(cè)設(shè)壓電陶瓷圓環(huán)，壓電陶瓷圓環(huán)的底部延伸到喇叭形輻射倉(cāng)的中下部；喇叭形輻射倉(cāng)的頂部設(shè)接線端子倉(cāng)，兩者的連接面之間設(shè)有起阻尼作用的軟性墊片；接線端子倉(cāng)內(nèi)設(shè)接線端子板，壓電陶瓷圓環(huán)的正、負(fù)極分別連接接線端子并通過(guò)電纜連接信號(hào)變送器。

所述信號(hào)變送器的信號(hào)輸出端同時(shí)連接無(wú)紙記錄儀的信號(hào)輸入端。

所述喇叭形輻射倉(cāng)頂部尺寸與接線端子倉(cāng)的底板尺寸相配合，頂部中心位置設(shè)卡槽；喇叭形輻射倉(cāng)的下部由依次連接的錐段筒體和直段筒體組成，壓電陶瓷圓環(huán)的底部延伸到直段筒體的上部。

所述錐形收波器的上部為臺(tái)階結(jié)構(gòu)，下部為錐形結(jié)構(gòu)；臺(tái)階結(jié)構(gòu)的外表面具有上、中、下三級(jí)臺(tái)階面，其中上級(jí)臺(tái)階面與喇叭形輻射倉(cāng)的卡槽內(nèi)表面相配合，中級(jí)臺(tái)階面與喇叭形輻射倉(cāng)的內(nèi)表面相貼合，下級(jí)臺(tái)階面與壓電陶瓷圓環(huán)的內(nèi)表面相貼合。

所述喇叭形輻射倉(cāng)錐段筒體與壓電陶瓷圓環(huán)外表面之間的夾角為45°±3°。

所述錐形收波器錐形結(jié)構(gòu)外表面與壓電陶瓷圓環(huán)內(nèi)表面之間的夾角為45°±3°。

所述接線端子倉(cāng)設(shè)有密封頂蓋，密封頂蓋上設(shè)有通孔供電纜通過(guò)。

所述喇叭形輻射倉(cāng)頂部卡槽的外側(cè)沿周向設(shè)有多個(gè)螺栓孔，多個(gè)連接螺栓依次穿過(guò)接線端子倉(cāng)底板、接線端子板、軟性墊片后固定在螺栓孔中。

所述錐形收波器與壓電陶瓷圓環(huán)之間通過(guò)膠粘接固定。

所述壓電陶瓷圓環(huán)外表面涂敷有防護(hù)膜。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1)焦?fàn)t車(chē)輛防碰撞系統(tǒng)采用新型的超聲波測(cè)距傳感器作為信號(hào)采集元件，其整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障點(diǎn)少，反應(yīng)靈敏，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行可靠，可有效保障焦?fàn)t車(chē)輛的運(yùn)行安全；

2)新型的超聲波測(cè)距傳感器采用錐形收波器及喇叭形輻射倉(cāng)內(nèi)、外2個(gè)方向相反的圓錐面與壓電陶瓷圓環(huán)配合，使壓電陶瓷圓環(huán)內(nèi)、外側(cè)聲波都能夠作為有效聲波進(jìn)行輻射，從而使聲波的利用率提高了一倍以上；而且向外輻射的超聲波方向性強(qiáng)，能量大，探測(cè)距離遠(yuǎn)；

3)超聲波測(cè)距傳感器的喇叭形輻射腔與接線端子倉(cāng)之間采用軟性墊片作為阻尼材料，可以減少壓電陶瓷圓環(huán)的余震，提高測(cè)量精度；

4)超聲波測(cè)距傳感器的錐形收波器內(nèi)部空間內(nèi)設(shè)置了吸聲材料，可降低雜波干擾。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述一種焦?fàn)t車(chē)輛防碰撞系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本發(fā)明所述超聲波測(cè)距傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.喇叭形輻射倉(cāng) 2.壓電陶瓷圓環(huán) 3.錐形收波器 4.接線端子倉(cāng) 5.密封頂蓋 6.連接螺栓 7.軟性墊片 8.吸聲材料

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖1所示，本發(fā)明所述一種焦?fàn)t車(chē)輛防碰撞系統(tǒng)，包括信號(hào)采集單元、信號(hào)變送器、焦?fàn)t生產(chǎn)控制系統(tǒng)PLC和焦?fàn)t車(chē)輛執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述信號(hào)采集單元由超聲波傳感器和反射板組成，超聲波傳感器和反射板分別安裝在相對(duì)運(yùn)行的2列焦?fàn)t車(chē)輛的車(chē)頭前端；信號(hào)變送器的信號(hào)輸入端連接超聲波傳感器的信號(hào)輸出端，信號(hào)變送器的信號(hào)輸出端連接焦?fàn)t生產(chǎn)控制系統(tǒng)PLC，焦?fàn)t生產(chǎn)控制系統(tǒng)PLC的控制信號(hào)輸出端連接焦?fàn)t車(chē)輛執(zhí)行機(jī)構(gòu)和報(bào)警裝置中的控制信號(hào)輸入端；其中：

如圖2所示，所述超聲波傳感器由喇叭形輻射倉(cāng)1、壓電陶瓷圓環(huán)2、錐形收波器3和接線端子倉(cāng)4組成；錐形收波器3通過(guò)喇叭形輻射倉(cāng)1頂部的卡槽固定在喇叭形輻射倉(cāng)1內(nèi)，錐形收波器3為空心結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部填充吸聲材料；錐形收波器3的外側(cè)設(shè)壓電陶瓷圓環(huán)2，壓電陶瓷圓環(huán)2的底部延伸到喇叭形輻射倉(cāng)1的中下部；喇叭形輻射倉(cāng)1的頂部設(shè)接線端子倉(cāng)4，兩者的連接面之間設(shè)有起阻尼作用的軟性墊片7；接線端子倉(cāng)4內(nèi)設(shè)接線端子板，壓電陶瓷圓環(huán)2的正、負(fù)極分別連接接線端子并通過(guò)電纜連接信號(hào)變送器。

所述信號(hào)變送器的信號(hào)輸出端同時(shí)連接無(wú)紙記錄儀的信號(hào)輸入端。

所述喇叭形輻射倉(cāng)1頂部尺寸與接線端子倉(cāng)4的底板尺寸相配合，頂部中心位置設(shè)卡槽；喇叭形輻射倉(cāng)1的下部由依次連接的錐段筒體和直段筒體組成，壓電陶瓷圓環(huán)2的底部延伸到直段筒體的上部。

所述錐形收波器3的上部為臺(tái)階結(jié)構(gòu)，下部為錐形結(jié)構(gòu)；臺(tái)階結(jié)構(gòu)的外表面具有上、中、下三級(jí)臺(tái)階面，其中上級(jí)臺(tái)階面與喇叭形輻射倉(cāng)1的卡槽內(nèi)表面相配合，中級(jí)臺(tái)階面與喇叭形輻射倉(cāng)1的內(nèi)表面相貼合，下級(jí)臺(tái)階面與壓電陶瓷圓環(huán)2的內(nèi)表面相貼合。

所述喇叭形輻射倉(cāng)1錐段筒體與壓電陶瓷圓環(huán)2外表面之間的夾角為45°±3°。

所述錐形收波器3錐形結(jié)構(gòu)外表面與壓電陶瓷圓環(huán)2內(nèi)表面之間的夾角為45°±3°。

所述接線端子倉(cāng)4設(shè)有密封頂蓋5，密封頂蓋5上設(shè)有通孔供電纜通過(guò)。

所述喇叭形輻射倉(cāng)1頂部卡槽的外側(cè)沿周向設(shè)有多個(gè)螺栓孔，多個(gè)連接螺栓6依次穿過(guò)接線端子倉(cāng)4底板、接線端子板、軟性墊片7后固定在螺栓孔中。

所述錐形收波器3與壓電陶瓷圓環(huán)2之間通過(guò)膠粘接固定。

所述壓電陶瓷圓環(huán)2外表面涂敷有防護(hù)膜。

本發(fā)明采用超聲波技術(shù)進(jìn)行焦?fàn)t車(chē)輛測(cè)距，由于超聲波是依靠機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的，因而對(duì)粉塵、電磁場(chǎng)、蒸汽等惡劣工況抵抗力強(qiáng)；特殊的內(nèi)、外兩層雙反射結(jié)構(gòu)，使其具有良好的目標(biāo)捕捉能力，對(duì)車(chē)輛晃動(dòng)，軌道面局部高低不平等不利的環(huán)境因素影響適應(yīng)力強(qiáng)。

本發(fā)明所述一種焦?fàn)t車(chē)輛防碰撞系統(tǒng)的工作原理是：超聲波測(cè)距傳感器和反射板構(gòu)成信號(hào)采集單元，進(jìn)行相向走行焦?fàn)t車(chē)輛間距的信號(hào)采集；采集到的信號(hào)經(jīng)信號(hào)變送器進(jìn)行進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理后得到焦?fàn)t車(chē)輛實(shí)際間距，該結(jié)果輸出到焦?fàn)t生產(chǎn)控制系統(tǒng)PLC中與設(shè)定的安全間距進(jìn)行比對(duì)，如果走行的焦?fàn)t車(chē)輛間距大于設(shè)定的安全間距時(shí)無(wú)動(dòng)作，小于設(shè)定的安全間距時(shí)焦?fàn)t生產(chǎn)控制系統(tǒng)PLC輸出控制信號(hào)，控制報(bào)警裝置啟動(dòng)進(jìn)行聲光報(bào)警，同時(shí)控制焦?fàn)t車(chē)輛執(zhí)行機(jī)構(gòu)采取減速、緊急制動(dòng)等應(yīng)急動(dòng)作。

【實(shí)施例】

本實(shí)施例中，超聲波測(cè)距傳感器和反射板分別設(shè)置在相向運(yùn)行的焦?fàn)t車(chē)輛前端，安裝時(shí)要固定牢固，且安裝位置對(duì)正常作業(yè)無(wú)影響。超聲波測(cè)距傳感器周?chē)鲞m當(dāng)防護(hù)，避免紅焦等落下物對(duì)其造成損傷。

超聲波測(cè)距傳感器的喇叭形輻射倉(cāng)1、錐形收波器3、接線端子倉(cāng)4及密封頂蓋5均采用304不銹鋼材質(zhì)制作。壓電陶瓷圓環(huán)2與錐形收波器3通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂膠粘接在一起，錐形收波器3的內(nèi)部采用海綿填充，軟性墊片7采用三元乙丙橡膠墊片。

信號(hào)變送器和無(wú)紙記錄儀都安裝在一個(gè)400mm×400mm×200mm(長(zhǎng)×寬×厚)的控制箱內(nèi)，控制箱設(shè)置在焦?fàn)t車(chē)輛駕駛室內(nèi)。

信號(hào)變送器同時(shí)具有產(chǎn)生交流電、接收并轉(zhuǎn)換所測(cè)距離信號(hào)的功能，信號(hào)變送器通過(guò)電纜向壓電陶瓷圓環(huán)2通入交流電后，通過(guò)壓電陶瓷圓環(huán)2的內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面發(fā)射超聲波，其中壓電陶瓷圓環(huán)2外側(cè)面發(fā)射的超聲波傳播到喇叭形輻射腔1的內(nèi)側(cè)面后轉(zhuǎn)變方向然后沿傳感器軸線方向向外輻射；壓電陶瓷圓環(huán)2內(nèi)側(cè)面發(fā)射的超聲波傳播到錐形收波器3的外側(cè)面后轉(zhuǎn)變方向，然后也沿傳感器軸線方向向外輻射。輻射波能夠覆蓋喇叭形輻射倉(cāng)1的最大截面，從而使超聲波的利用率大大提高。且匯聚后向外輻射的超聲波方向性強(qiáng)，能量大，探測(cè)距離遠(yuǎn)，最大探測(cè)距離可達(dá)到50米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品的可探測(cè)距離。

報(bào)警裝置及焦?fàn)t車(chē)輛執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別與焦?fàn)t生產(chǎn)控制系統(tǒng)PLC連接進(jìn)行集中管理，并實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。

本實(shí)施例所述焦?fàn)t車(chē)輛防碰撞系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

工作電源：AC100～240V；±10％；50/60Hz

功耗：≤26VA

輸出：DC4～20mA(輸出范圍2.0～20mA)內(nèi)藏絕緣端子；

車(chē)輛減速報(bào)警1c容量：max AC250V 2A；

車(chē)輛剎車(chē)報(bào)警1c容量：max AC250V 2A；

車(chē)輛故障報(bào)警1c容量：max AC250V 2A；

測(cè)量精度：1.0％以內(nèi)(滿量程)；

分辨率：0.1％(滿量程)；

顯示精度：10mm；

探測(cè)距離：1～40m；

數(shù)據(jù)更新頻率：最小100ms；

接地：接地電阻小于100Ω；

使用環(huán)境溫度：-40～60℃。

本實(shí)施例采用2級(jí)報(bào)警模式，即將焦?fàn)t車(chē)輛報(bào)警間距分為減速報(bào)警間距和制動(dòng)報(bào)警間距兩種。當(dāng)焦?fàn)t車(chē)輛的間距大于減速報(bào)警間距時(shí)，車(chē)輛正常行駛，系統(tǒng)不動(dòng)作。一級(jí)報(bào)警時(shí)，制動(dòng)間距＜車(chē)輛間距≤減速報(bào)警間距，此時(shí)，系統(tǒng)只報(bào)警不制動(dòng)，即焦?fàn)t生產(chǎn)控制系統(tǒng)PLC只向報(bào)警裝置發(fā)送控制信號(hào)；此時(shí)，焦?fàn)t車(chē)輛駕駛員有時(shí)間采取停止加速或減速措施控制車(chē)距。二級(jí)報(bào)警時(shí)，車(chē)輛間距≤制動(dòng)間距，此時(shí)，焦?fàn)t生產(chǎn)控制系統(tǒng)PLC向報(bào)警裝置發(fā)送控制信號(hào)，報(bào)警持續(xù)；焦?fàn)t生產(chǎn)控制系統(tǒng)PLC另外向焦?fàn)t車(chē)輛執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送控制信號(hào)，使焦?fàn)t車(chē)輛自動(dòng)進(jìn)行減速或制動(dòng)。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。