專(zhuān)利名稱：電力驅(qū)動(dòng)車(chē)輛直線運(yùn)行定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力驅(qū)動(dòng)車(chē)輛直線運(yùn)行定位系統(tǒng)。
冶金等企業(yè)使用的電力驅(qū)動(dòng)運(yùn)送鐵水、鋼水、廢鋼等物料的車(chē)輛，在惡劣工作環(huán)境下運(yùn)行而要求高可靠定位，車(chē)輛的操作和控制一般在地面進(jìn)行，車(chē)輛上沒(méi)有控制設(shè)備。車(chē)輛移動(dòng)時(shí)，電纜由車(chē)輛上的電纜卷盤(pán)卷緊?，F(xiàn)有的車(chē)輛定位系統(tǒng)有兩種。一種是車(chē)輛位置由電纜卷盤(pán)的主軸帶動(dòng)凸輪開(kāi)關(guān)來(lái)測(cè)試，各凸輪開(kāi)關(guān)的接點(diǎn)信號(hào)通過(guò)碳刷和電纜卷盤(pán)上的滑環(huán)再通過(guò)電纜送回地面的控制盤(pán)。其位置一般由車(chē)上的行程開(kāi)關(guān)檢得，通過(guò)信號(hào)電纜送到地面控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的位置控制。另一種是較先進(jìn)的車(chē)輛定位系統(tǒng)，采用脈沖發(fā)生器和計(jì)數(shù)器技術(shù)。其脈沖發(fā)生器裝于車(chē)輛上，由車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)或電纜卷盤(pán)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，脈沖發(fā)生器輸出的信號(hào)輸送到地面控制設(shè)備內(nèi)的計(jì)數(shù)器，由計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值算出車(chē)輛位置，從而對(duì)車(chē)輛進(jìn)行位置控制。上述的用凸輪開(kāi)關(guān)進(jìn)行位置檢測(cè)的定位系統(tǒng)存在如下問(wèn)題①凸輪開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)誤差大，②電纜的松緊也對(duì)位置檢測(cè)產(chǎn)生很大誤差，③若電纜地面固定端在車(chē)輛運(yùn)行區(qū)內(nèi)，當(dāng)車(chē)輛通過(guò)該點(diǎn)時(shí)，電纜卷盤(pán)將改變方向卷動(dòng)，凸輪將往回轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)為避免位置檢測(cè)的混亂，須再設(shè)置一個(gè)凸輪開(kāi)關(guān)識(shí)別這一狀態(tài)，而該凸輪開(kāi)關(guān)最易發(fā)生異常，導(dǎo)致所有的凸輪開(kāi)關(guān)位置信號(hào)錯(cuò)亂。上述的用脈沖發(fā)生器及計(jì)數(shù)器進(jìn)行位置檢測(cè)的定位系統(tǒng)，其本身精度較高，但也存在如下問(wèn)題①電纜的松緊也對(duì)位置檢測(cè)產(chǎn)生很大誤差，②電纜卷盤(pán)的改變方向卷動(dòng)也發(fā)生異常情況，③當(dāng)脈沖發(fā)生器由車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)時(shí)，則當(dāng)車(chē)輛主動(dòng)輪與軌道打滑時(shí)，會(huì)產(chǎn)生偏差，必須另加基準(zhǔn)行程開(kāi)關(guān)。
本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的電力驅(qū)動(dòng)車(chē)輛直線運(yùn)行定位系統(tǒng)，使其具有高可靠精確定位性能，車(chē)輛在惡劣環(huán)境下運(yùn)行，如遇軌道結(jié)渣、高溫、高濕異物等情況下運(yùn)行，仍不影響其可靠精確定位。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案為克服現(xiàn)有技術(shù)的兩種車(chē)輛定位系統(tǒng)的缺陷，本發(fā)明采用高精度雷達(dá)測(cè)距技術(shù)以達(dá)到車(chē)輛高可靠精確定位。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)一樣包含有安裝在車(chē)輛上的電纜卷盤(pán)以及安裝在地面上的控制盤(pán)和各路段上的操作臺(tái)。特征在于①有一個(gè)雷達(dá)位置檢測(cè)器設(shè)置在車(chē)輛運(yùn)行軌道中心線一端固定物上，其發(fā)出的調(diào)制微波信號(hào)能射到車(chē)輛后反射回來(lái)，又被其接收，然后輸出數(shù)字和/或模擬位置信號(hào)至控制盤(pán)；②控制盤(pán)接收到數(shù)字和/或模擬位置信號(hào)后，輸出信號(hào)控制車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)而對(duì)車(chē)輛進(jìn)行位置控制；③控制盤(pán)還輸出數(shù)字位置信號(hào)到各路段上的操作臺(tái)，并接收各操作臺(tái)給出的控制信號(hào)。
上述的控制盤(pán)內(nèi)有可編程邏輯控制器(即PLC)和車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。可編程邏輯控制器接收雷達(dá)位置檢測(cè)器輸出的數(shù)字和/或模擬位置信號(hào)，并輸出速度控制信號(hào)給車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)輸出信號(hào)控制車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
為了使本定位系統(tǒng)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，可編程邏輯控制器連通L1計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。上述的車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可采用已有的電動(dòng)機(jī)調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速控制系統(tǒng)(即VVVF電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置)。為方便操作，上述的操作臺(tái)可采用已有的操作臺(tái)，其上添設(shè)數(shù)字位置顯示器和特定位置指示燈。
為了防止在雷達(dá)位置檢測(cè)器近端的巨大障礙物的短時(shí)遮蔽而使系統(tǒng)失控，可增設(shè)一個(gè)輔助控制系統(tǒng)，在雷達(dá)位置檢測(cè)器近處有巨大障礙物而短時(shí)遮蔽調(diào)制微波信號(hào)時(shí)，自動(dòng)切換投入控制車(chē)輛運(yùn)行定位。該輔助控制系統(tǒng)可采用脈沖發(fā)生器和計(jì)數(shù)器技術(shù)，即由電纜卷盤(pán)轉(zhuǎn)軸或車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一個(gè)脈沖發(fā)生器，脈沖發(fā)生器輸出脈沖信號(hào)至控制盤(pán)，控制盤(pán)中的可編程邏輯控制器對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并用遮蔽起始時(shí)刻的距離值和遮蔽持續(xù)期間的脈沖計(jì)數(shù)值算出車(chē)輛的精確位置，從而保證其失去調(diào)制微波信號(hào)時(shí)能使其控制連續(xù)進(jìn)行。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見(jiàn)的突出特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)由于本發(fā)明采用雷達(dá)位置檢測(cè)器對(duì)車(chē)輛位置精確檢測(cè)，從而使定位系統(tǒng)具有高可靠精確定位性能，而且本定位系統(tǒng)不受環(huán)境影響，車(chē)輛在惡劣環(huán)境下運(yùn)行，如遇軌道結(jié)渣、高溫異物等情況下運(yùn)行，仍不影響其可靠精確定位。由于采用輔助控制系統(tǒng)，即使偶然在雷達(dá)位置檢測(cè)器近處出現(xiàn)巨大障礙物，如貨車(chē)橫越軌道穿過(guò)時(shí)，短時(shí)遮蔽雷達(dá)調(diào)制微波信號(hào)，也能使其控制連續(xù)進(jìn)行。
附圖的圖面說(shuō)明如下

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1示例在雷達(dá)被巨大物體遮蔽時(shí)的位置檢測(cè)和控制流程方框圖。
本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施方案是參見(jiàn)圖1，本電力驅(qū)動(dòng)車(chē)輛直線運(yùn)行定位系統(tǒng)包含有安裝在車(chē)輛上的電纜卷盤(pán)5以及安裝在地面上的控制盤(pán)8和各路段上的操作臺(tái)9，電纜4經(jīng)地面固定卡后連接至電纜卷盤(pán)5而卷繞其上，從而為車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)供電并傳送信號(hào)。本系統(tǒng)應(yīng)用于鋼包臺(tái)車(chē)的定位控制，所以車(chē)輛7上有鋼包6。有一個(gè)位置檢測(cè)器1設(shè)置在車(chē)輛7運(yùn)行軌道中心線一端固定物上，如固定在廠房壁上，其發(fā)出的調(diào)制微波信號(hào)2能射到車(chē)輛7后反射回來(lái)，又被其接收，然后輸出數(shù)字和模擬位置信號(hào)至控制盤(pán)8，雷達(dá)位置檢測(cè)器1可采用已有的雷達(dá)檢測(cè)器，它能輸出數(shù)字和模擬兩種位置信號(hào)；控制盤(pán)8接收到數(shù)字和模擬位置信號(hào)后，輸出信號(hào)控制車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)而對(duì)車(chē)輛7進(jìn)行位置控制；控制盤(pán)8輸出位置信號(hào)到各路段上的操作臺(tái)9，并接收各操作臺(tái)9給出的控制信號(hào)?？刂票P(pán)8內(nèi)設(shè)有可編程邏輯控制器(即PLC)和車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其可編程邏輯控制器接受雷達(dá)位置檢測(cè)器1輸出的數(shù)字和模擬位置信號(hào)，并輸出控制信號(hào)給車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)輸出信號(hào)經(jīng)電纜4而控制車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)?？删幊踢壿嬁刂破饔尚盘?hào)連接線路10連通L1計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。上述的車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)采用已有的電動(dòng)機(jī)調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速控制系統(tǒng)(即VVVF電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置)。上述的操作臺(tái)9采用已有的操作臺(tái)，其上添設(shè)數(shù)字位置顯示器和特定位置指示燈。
本定位系統(tǒng)中的雷達(dá)位置檢測(cè)器1在車(chē)輛7運(yùn)行軌道上有障礙物時(shí)，會(huì)收到多個(gè)反射波，雷達(dá)位置檢測(cè)器1能根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)度及算出的距離判斷出是目標(biāo)車(chē)輛7或是障礙物，并確定障礙物的類(lèi)型?？刂票P(pán)8根據(jù)障礙物的類(lèi)型給出警告或作出停車(chē)保護(hù)。如有必要，也可根據(jù)使用方在操作臺(tái)9發(fā)出的要求指令予以忽視。為了防止在雷達(dá)位置檢測(cè)器1近端的巨大障礙物的短時(shí)遮蔽使系統(tǒng)失控，增設(shè)一個(gè)輔助系統(tǒng)。在雷達(dá)位置檢測(cè)器1近處有巨大障礙物而短時(shí)遮蔽調(diào)制微波信號(hào)時(shí)，由控制盤(pán)8自動(dòng)切換投入控制車(chē)輛運(yùn)行定位。該輔助系統(tǒng)采用脈沖發(fā)生器及計(jì)數(shù)器技術(shù)，即由電纜卷盤(pán)5轉(zhuǎn)軸或車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一個(gè)脈沖發(fā)生器，脈沖發(fā)生器輸出的脈沖信號(hào)通過(guò)碳刷、滑環(huán)和移動(dòng)電纜4與地面控制盤(pán)8中的可編程邏輯控制器連接，可編程邏輯控制器對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并用遮蔽起始時(shí)刻的距離值和遮蔽持續(xù)期間的脈沖計(jì)數(shù)值，算出車(chē)輛的精確位置，從而保證其控制連續(xù)進(jìn)行。其具體位置檢測(cè)和控制流程如圖2所示。
本實(shí)施例應(yīng)用于對(duì)鋼包臺(tái)車(chē)直線運(yùn)行定位控制。其臺(tái)車(chē)軌道在煉鋼廠地面，因臺(tái)車(chē)運(yùn)行速度不高，運(yùn)行時(shí)仍允許人或車(chē)輛短時(shí)通過(guò)臺(tái)車(chē)軌道。當(dāng)有人進(jìn)入臺(tái)車(chē)軌道時(shí)，由于雷達(dá)位置檢測(cè)器發(fā)出的微波信號(hào)波束有一定的角度，人群并不能擋住射往臺(tái)車(chē)的微波信號(hào)。又因人對(duì)微波的反射能力很差，進(jìn)入臺(tái)車(chē)軌道的人產(chǎn)生的反射波很弱，只要對(duì)頻率突變的反射信號(hào)進(jìn)行抑制，位置檢測(cè)即不受干擾。當(dāng)有車(chē)輛進(jìn)入臺(tái)車(chē)軌道時(shí)，因車(chē)輛的金屬外殼對(duì)微波的反射能力較好，將產(chǎn)生一個(gè)明顯的反射信號(hào)，此反射信號(hào)由微機(jī)進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)算出其與臺(tái)車(chē)的距離很大時(shí)，即表示車(chē)輛離開(kāi)臺(tái)車(chē)的距離是安全的，將此信號(hào)予以廢棄，臺(tái)車(chē)運(yùn)行即不受干擾。當(dāng)算出的距離較小時(shí)，臺(tái)車(chē)的運(yùn)行有危險(xiǎn)，則指令臺(tái)車(chē)緊急停止，起到軌道異物連鎖保護(hù)作用。雷達(dá)位置檢測(cè)器能同時(shí)輸出數(shù)字和模擬兩種位置信號(hào)，這兩種位置信號(hào)都被送到控制盤(pán)，控制盤(pán)中有微型PLC，對(duì)接收到的信號(hào)于以鑒別、計(jì)算，將雷達(dá)檢測(cè)器檢測(cè)到的數(shù)字位置信號(hào)與操作臺(tái)送來(lái)的操作指令給出的位置信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，給出相應(yīng)的啟動(dòng)、減速、停止、報(bào)警指令信號(hào)。數(shù)字位置信號(hào)也被送到各現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)，用三位半數(shù)字顯示精確到0.1m的位置數(shù)值(nnn.n米)，并用指示燈顯示幾個(gè)特定位置點(diǎn)。模擬位置信號(hào)送到控制盤(pán)后，被轉(zhuǎn)送到煉鋼廠的L1計(jì)算機(jī)CRT上，為中央操作室提供監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。臺(tái)車(chē)采用本定位系統(tǒng)后，移動(dòng)電纜中僅保留一對(duì)計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)線作為異物遮蔽時(shí)備用，實(shí)現(xiàn)臺(tái)車(chē)位置高可靠精確定位。本定位系統(tǒng)可達(dá)到如下技術(shù)指標(biāo)①位置檢測(cè)有效距離為150mm，②位置檢測(cè)精度為30mm，③位置顯示方式為各操作臺(tái)三位半數(shù)字顯示加特定定位點(diǎn)指示燈顯示，④位置顯示范圍為-9.9～199.9m，⑤臺(tái)車(chē)定位控制精度為50mm，⑥走行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速范圍為20％～100％額定轉(zhuǎn)速，⑦臺(tái)車(chē)及電纜工作環(huán)境高溫(車(chē)內(nèi)溫度可達(dá)60℃)，高粉塵，有紅鋼渣飛濺，⑧現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工作環(huán)境-5～45℃，10～90％RH，有粉塵。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛直線運(yùn)行定位系統(tǒng)，包括安裝在車(chē)輛(7)上的電纜卷盤(pán)(5)以及安裝在地面上的控制盤(pán)(8)和各路段上的操作臺(tái)(9)，其特征在于①有一個(gè)雷達(dá)位置檢測(cè)器(1)設(shè)置在車(chē)輛(7)運(yùn)行軌道中心線一端固定物上，其發(fā)出的調(diào)制微波信號(hào)(2)能射到車(chē)輛(7)后反射回來(lái)又被其接收，然后輸出數(shù)字和/或模擬位置信號(hào)至控制盤(pán)(8)；②控制盤(pán)(8)接收數(shù)字和/或模擬位置信號(hào)后，輸出信號(hào)，控制車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)而對(duì)車(chē)輛進(jìn)行位置控制；③控制盤(pán)(8)輸出數(shù)字位置信號(hào)到各路段上的操作臺(tái)(9)，并接收各操作臺(tái)(9)給出的控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力驅(qū)動(dòng)車(chē)輛直線運(yùn)行定位系統(tǒng)，其特征在于控制盤(pán)(8)內(nèi)設(shè)有可編程邏輯控制器和車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)；可編程邏輯控制器接收雷達(dá)位置檢測(cè)器(1)輸出的數(shù)字和/或模擬位置信號(hào)，并輸出速度控制信號(hào)給車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)輸出信號(hào)控制車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力驅(qū)動(dòng)車(chē)輛直線運(yùn)行定位系統(tǒng)，其特征在于可程編邏輯控制器連L1計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力驅(qū)動(dòng)車(chē)輛直線運(yùn)行定位系統(tǒng)，其特征在于車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)為電動(dòng)機(jī)調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速控制系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力驅(qū)動(dòng)車(chē)輛直線運(yùn)行定位系統(tǒng)，其特征在于操作臺(tái)(9)上設(shè)有數(shù)字位置顯示器和特定位置指示燈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、或2、或3、或4、或5所述的電力驅(qū)動(dòng)車(chē)輛直線運(yùn)行定位系統(tǒng)，其特征在于有一個(gè)輔助控制系統(tǒng)，在雷達(dá)位置檢測(cè)器(1)近處有巨大障礙物而短時(shí)遮蔽調(diào)制微波信號(hào)時(shí)，自動(dòng)切換投入控制車(chē)輛運(yùn)行定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力驅(qū)動(dòng)車(chē)輛直線運(yùn)行定位系統(tǒng)，其特征在于輔助控制系統(tǒng)是由電纜卷盤(pán)(5)轉(zhuǎn)軸或車(chē)輛驅(qū)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一個(gè)脈沖發(fā)生器，脈沖發(fā)生器輸出脈沖信號(hào)至控制盤(pán)(8)，控制盤(pán)(8)中的可編程邏輯控制器對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并用遮蔽起始時(shí)刻的距離值和遮蔽持續(xù)期間的脈沖計(jì)數(shù)值，算出車(chē)輛的精確位置，從而保證其控制連續(xù)進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明是一種電力驅(qū)動(dòng)車(chē)輛直線運(yùn)動(dòng)定位系統(tǒng)。它包含有裝在車(chē)輛上的電纜卷盤(pán)以及安裝在地面上的控制盤(pán)和各路段上的操作臺(tái),有一個(gè)雷達(dá)位置檢測(cè)器設(shè)置在車(chē)輛運(yùn)行軌道中心線一端固定物上,其發(fā)出的調(diào)制微波信號(hào)能射到車(chē)輛后反射回來(lái)又被其接收,然后輸出數(shù)字和/或模擬位置信號(hào)至控制盤(pán);控制盤(pán)接收數(shù)字和/或模擬位置信號(hào)后,輸出信號(hào)控制車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)而對(duì)車(chē)輛進(jìn)行位置控制;控制盤(pán)輸出數(shù)字位置信號(hào)到各路段上的操作臺(tái),并接收各操作臺(tái)給出的控制信號(hào)。本定位系統(tǒng)具有高可靠精確定位性能,車(chē)輛在惡劣環(huán)境下運(yùn)行,如軌道結(jié)渣、高溫、高濕異物等情況下運(yùn)行,仍不影響其可靠精確定位。
文檔編號(hào)G01S13/70GK1264654SQ00115070
公開(kāi)日2000年8月30日 申請(qǐng)日期2000年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月23日
發(fā)明者戴至前, 項(xiàng)明福 申請(qǐng)人:上海寶鋼集團(tuán)公司