阅读说明：本技术 一种准轨工矿电机车电气控制系统 (Electric control system of standard rail industrial and mining electric locomotive ) 是由 李许金 张鹏 周革 郭三军 安文举 于 2019-10-10 设计创作，主要内容包括：一种准轨工矿电机车电气控制系统,包括架线电网电源、压缩机通风机辅助系统、直流综保系统和辅助电源系统,直流综保系统通过斩波器连接有牵引电机,辅助电源系统分别连接有车辆照明系统、视频监控系统和车辆信息处理系统；车辆信息处理系统与斩波器进行双向连接,车辆信息处理系统将控制指令发送给斩波器,并接受来自斩波器的反馈信号,车辆信息处理系统通过工业以太网连接有工业控制计算机。本发明实现了操作简单,性能稳定,数据检测保存,车辆安全性能得到质的飞跃,极大的提高工矿企业的运输效率,且适应极限环境条件、维护周期短成本低、性能稳定且操作简单。(An electric control system of a standard rail industrial and mining electric locomotive comprises an overhead line power grid power supply, a compressor ventilator auxiliary system, a direct current comprehensive protection system and an auxiliary power supply system, wherein the direct current comprehensive protection system is connected with a traction motor through a chopper; the vehicle information processing system is connected with the chopper in a bidirectional mode, sends a control command to the chopper and receives a feedback signal from the chopper, and is connected with an industrial control computer through an industrial Ethernet. The invention realizes the qualitative leap of the safety performance of the vehicle, greatly improves the transportation efficiency of industrial and mining enterprises, adapts to the limit environmental condition, has short maintenance period, low cost, stable performance and simple operation.)

一种准轨工矿电机车电气控制系统

技术领域

本发明涉及准轨工矿机车电气控制技术领域，具体涉及一种准轨工矿电机车电气控制系统。

背景技术

根据大型露天矿上或大型工业企业生产需要大吨位准轨工矿重载车辆来辅助运输生产原料，市场上大吨位准轨工矿重载列车电气控制控制简单，操作复杂，稳定性低、故障率高、采用高能耗的电阻变速控制，严重的影响了大型工矿企业的生产运输，同时高能耗造成了企业的成本高企，市场急需一种准轨工矿车辆的新型电气控制系统来满足车辆的控制要求，满足企业生产运输需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供适应极限环境条件、维护周期短成本低、性能稳定且操作简单的一种准轨工矿电机车电气控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种准轨工矿电机车电气控制系统，包括架线电网电源、压缩机通风机辅助系统、直流综保系统和辅助电源系统，所述直流综保系统通过斩波器连接有牵引电机，所述辅助电源系统分别连接有车辆照明系统、视频监控系统和车辆信息处理系统；所述车辆信息处理系统与斩波器进行双向连接，车辆信息处理系统将控制指令发送给斩波器，并接受来自斩波器的反馈信号，车辆信息处理系统通过工业以太网连接有工业控制计算机。

进一步的，所述车辆信息处理系统由工业计算机与PLC组成，所述PLC连接有车轴速度传感器、司机操作仪表和车轴温度传感器，所述车轴速度传感器安装在与牵引电机相连的车轴上，所述司机操作仪表设置在驾驶室内，所述车轴温度传感器安装在牵引电机上；由PLC实时监控车速和电机及车轴温度，同时斩波系统的控制命令由主令控制器通过PLC发送给各斩波器，从而控制机车运行，同时斩波系统的反馈信号如电机电流、电机电压、斩波器温度信号灯通过RS485实时反馈到PLC上，PLC通过工业以太网传送给工业计算机，从而使机车能实时监控车辆的运行状态，提供故障显示、及故障警示，使司机能及时排除故障，保证车辆运行，同时可将机车运行状态记录并储存，以便以后对车辆进行更加完善的保养及维护。

进一步的，每台所述斩波器连接有两台牵引电机，所述牵引电机均为双输出轴三相异步电机；斩波器通过改变加载在电机上电压，改变机车的运行速度机及牵引重量的能力。

进一步的，所述直流综保系统，由继电器控制箱、直流快速断路器和直流保护装置组成；电网电压通过受电弓与直流快速断路器相连，由继电器控制箱控制直流快速断路器的闭合、分断，从而控制车辆动力电源的接通，其通断状态将发送给车辆信号处理系统，使司机实时监控动力电源工作状态，同时通过继电器控制箱控制直流快速断路器的闭合、分断实现机车的到过流保护及报警，过电流延时保护及报警，近端短路电流上升率保护，远端短路电流上升率保护等功能。

进一步的，所述车辆照明系统，包括车灯照明系统，包括驾驶室顶灯、列车照明灯、车下照明灯、高压室及辅机室检修灯，标志灯，驾驶室顶灯、列车照明灯并联驾驶室顶灯、列车照明灯、车下照明灯、高压室及辅机室检修灯、标志灯分别通过相应的控制开关与辅助电源系统连接。

进一步的，所述视频监控系统，由摄像头和显示屏组成，所述摄像头安装在车身周围及司机室内，所述显示屏设置在司机操作仪表上；在机车运行及停放时，实时监控机车周围的环境及道路状况，并将信号实时在显示屏显示，同时带有录像功能及GPS定位功能，并根据企业需求可将实时信号通过4G手机卡传送到列车指挥中心，实现远程监控。

进一步，所述车辆信息处理系统还分别与电机故障切除开关、主令控制器、反向牵引控制手柄相连；机车完成自检后，司机通过方向牵引控制手柄选定电机的车辆的运行方向为向前或是向后，设定好后，车辆信息处理系统向主电机变斩波器发出速度指令，此时，操作手柄位于空档，此时若PLC检测到故障（即前文所述空档异常故障、斩波器就绪异常故障、气压异常故障、过电压故障或者欠压故障、过电流故障、电机变频驱动器过热故障、制动电阻故障、速度异常故障、IGBT驱动异常故障、通讯异常故障），则行车故障灯亮起提醒司机行车故障，且斩波器停止工作，同时，更具需要司机可继续通过点动电机故障切除开关选择是关闭有故障的斩波器或与故障部件相连的斩波器，若斩波器都正常，则根据司机给出的档位，斩波器输出相应的电压、电流，机车按给定档位所运行，此时若PLC检测到故障，行车故障灯亮起提醒司机行车故障，斩波器停止工作。

进一步的，所述辅助控制系统分别连接有气制动电磁阀，以及压缩机和通风机；气制动电磁阀负责气制动指令的施加与解除。

运行原理：

通过架线电网电源提供动力电源给斩波器、同时提供给辅助电源系统，车辆信息处理系统的PLC开始对车辆各个部分进行自检测，检测通过，PLC向斩波器发出安全确认信号，同时司机通过操作主令控制器经PLC向斩波器发出指令，斩波器器输出电流、电压到牵引电机、同时斩波变根据司机指令以及负载状态对牵引电机电机进行数据输送，车辆进入运行状态；当车辆进入减速或制动状态时，PLC首先将车辆产生的动能以及势能通过电机交叉励磁的方式消耗掉，更多动能以及势能通过制动电组以热量的方式释放，保证电气系统安全；

当列车需运行时，由主令控制台通过PLC发出车辆运行指令到斩波器，斩波器通过根据车辆运行指令对主牵引电机采用电流电压双闭环的控制方式，控制电动运行；

在列车启动前，通过车辆信息处理系统实现列车自检，直流综保系统的直流快速断路器是否合闸后，车辆信息处理系统检测操作手柄是否位于空档，操作手柄位于空档时，空档上的微动开关向车辆信息处理系统传递电位信号，否则车辆信息处理系统检测到空档异常故障；车辆信息处理系统检查斩波频驱动器是否处于就绪状态，否则车辆信息处理系统检测到斩波器就绪异常故障；车辆信息处理系统通过压力传感器监控车辆气压是否正常，气压不正常时，车辆信息处理系统检测到气压异常故障；当车辆信息处理系统检测到操作手柄位于空档、斩波器处于变频就绪状态、车辆气压正常时，机车完成自检。当机车完成自检后，机车开始后续程序；

在机车运行过程中，斩波器可以通过本身自带电压传感器监控机车是否有过电压故障或者欠压故障，有过电压故障或者欠压故障时，车辆信息处理系统检测到过电压故障或者欠压故障；斩波器可通过本身自带电流传感器可以见监控机车是否有过电流故障，机车存在过电流故障时，车辆信息处理系统检测到过电流故障；斩波器通过本身自带温度传感器可以监控斩波器是否过热，监控斩波器过热时，车辆信息处理系统检测到斩波驱动器过热故障；车辆信息处理系统可通过车轴上安装的速度传感器，监控机车速度是否异常，速度编码器脉冲异常时，车辆信息处理系统检测到速度异常故障；斩波器可监控自身IGBT驱动是否正常，IGBT驱动异常时，车辆信息处理系统检测到IGBT驱动异常故障；车辆信息处理系统通过气压传感器监控车辆气压是否正常，气压异常时，车辆信息处理系统检测到气压异常故障。同时，车辆信息处理系统还对其与斩波的通讯是否正常进行监控，通讯不正常时，车辆信息处理系统检测到通讯异常故障；车辆信息处理系统可通过和自动润滑系统间的通讯监控自动润换装置状态，自动润换装置状态不正常时，车辆信息处理系统检测到车辆信息处理系统对监控发现的各种故障，可发送到触摸屏上显示，同时发送到工业计算机储存以备以后检查用。

本发明的有益效果是：

1.实现了准轨工矿机车大坡道、大负载起停车的功能，车辆采用交叉励磁的电制动控制方式，同时车辆通过车辆信息处理系统具有对车辆运行工况的控制、车辆运行参数的管理、故障显示、故障警示、故障排除等功能，辅助控制回路实现了对车辆照明、压缩机进行逻辑控制视频监控系统可在机车运行时实时监控周围环境，实时监控运行道路工矿条件，保证机车的安全。

2.电气控制系统集成了直流综保系统、视频监控系统、车辆信息处理系统、辅助控制系统，四个系统完成了机车的运输、装载、卸载等工矿企业生产原料的运输过程，实现了操作简单，性能稳定，数据检测保存，车辆安全性能得到质的飞跃，极大的提高工矿企业的运输效率。

附图说明

图l是本发明的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明：

如图1所示，一种准轨工矿电机车电气控制系统的实施例，包括架线电网电源、压缩机通风机辅助系统、直流综保系统和辅助电源系统，直流综保系统通过斩波器连接有两台牵引电机，牵引电机均为双输出轴三相异步电机，直流综保系统，由继电器控制箱、直流快速断路器和直流保护装置组成；辅助控制系统分别连接有气制动电磁阀，以及压缩机和通风机。

辅助电源系统分别连接有车辆照明系统、视频监控系统和车辆信息处理系统；车辆信息处理系统与斩波器进行双向连接，车辆信息处理系统将控制指令发送给斩波器，并接受来自斩波器的反馈信号，车辆信息处理系统通过工业以太网连接有工业控制计算机；车辆信息处理系统由工业计算机与PLC组成，PLC连接有车轴速度传感器、司机操作仪表和车轴温度传感器，车轴速度传感器安装在与牵引电机相连的车轴上，司机操作仪表设置在驾驶室内，车轴温度传感器安装在牵引电机上；车辆信息处理系统还分别与电机故障切除开关、主令控制器、反向牵引控制手柄相连；车辆照明系统，包括车灯照明系统，包括驾驶室顶灯、列车照明灯、车下照明灯、高压室及辅机室检修灯，标志灯，驾驶室顶灯、列车照明灯并联驾驶室顶灯、列车照明灯、车下照明灯、高压室及辅机室检修灯、标志灯分别通过相应的控制开关与辅助电源系统连接；视频监控系统，由摄像头和显示屏组成，摄像头安装在车身周围及司机室内，显示屏设置在司机操作仪表上。

说明书中未详细说明的内容属于本领域技术人员熟知的现有技术。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应当视为在本发明的保护范围之内。