專利名稱：一種工礦電機車安全保護裝置的制作方法
技術領域：
一種工礦電機車安全保護裝置技術領域[0001]本發明涉及工礦電機車安全保護技術，特別是涉及一種工礦電機車安全保護裝置。
背景技術：
[0002]工礦電機車運行的環境一般都在煤炭、冶金、礦山、森林、地鐵、鐵道、公路隧道等， 由于運行線路較為惡劣，坡道較多，易發生溜車事故；同時司機因疲勞等其他原因，易打瞌 睡等。為有效防止工礦電機車在坡道或線路上溜車、司機打瞌睡、操作不當、違規、無人駕駛 等事故隱患，必須有一種強制的安全保護裝置來保護工礦電機車的運行安全。[0003]現有工礦電機車一般通過加裝時間繼電器和報警裝置的安全保護電路來實現安 全保護。該安全保護電路能夠定時驅動報警裝置鳴叫，提醒司機不要睡覺；司機在報警限定 時間范圍內必須有一個不斷的使報警解除的動作，這樣就可以有效防止司機睡覺。如果司 機不執行該動作，則機車總電源將斷電，使機車停止工作，實現安全保護。[0004]此外，一般的安全保護裝置還包括在工礦電機車上加裝門限位開關、腳踏開關以 及相應的報警電路，在車門打開或司機雙腳離開時，報警電路即報警，機車總電源斷電，使 機車停止工作，實現安全保護。[0005]現有技術下提供的工礦電機車安全保護裝置的電路圖如圖1所示。[0006]如圖1所示，報警解除動作按鈕09和第一時間繼電器02的線圈串接在機車控制 電源直流MV的正負極之間；所述報警解除動作按鈕09為一個常閉按鈕，不按下即保持閉 合。所述第一時間繼電器02的線圈02-1在報警解除動作按鈕09未被按下時就會得電計 時，當為該第一時間繼電器02設定的第一時間限定到達后，所述第一時間繼電器02吸合， 該第一時間繼電器02的常開觸點02-1串接在報警解除動作按鈕09和第二時間繼電器03 的線圈03-1之間，三者串聯在控制電源直流24V的正負極之間，第一時間繼電器02的常開 觸點02-1閉合后，該第二時間繼電器03的線圈03-1得電，并開始計時；所述第一時間繼電 器02的常開觸點02-1同時串接在報警解除動作按鈕09和蜂鳴器04之間，三者串聯在控 制電源直流MV的正負極之間，第一時間繼電器02的常開觸點02-1閉合后，使蜂鳴器04 鳴叫，提醒司機執行報警解除動作。如果此時司機因瞌睡或其他原因仍然未產生警覺，即未 按下報警解除動作按鈕09，則第二時間繼電器03繼續計時，到設定好的第二時間限定時， 時間繼電器03動作，其常開觸點03-1閉合，使接觸器05的線圈得電吸合，接觸器05的常 閉觸點05-1串聯在機車總電源的得電回路上，接觸器05的線圈得電吸合后，常閉觸點05-1 斷開，該機車總電源將失電，使機車斷電停車。如果此時報警聲引起司機注意并按下報警解 除動作按鈕09，則時間繼電器03不會動作，機車運行狀態保持正常行駛；并且時間繼電器 02開始重新計時。[0007]除以上報警外，該報警電路還包括門限位報警和腳踏開關報警。[0008]當司機把門打開，頭手伸出門外時，門限位開關08動作，其第一觸點08-1和第二 觸點08-2均由常開變為常閉，使蜂鳴器04報警，以及接觸器05線圈得電吸合，機車總電源06被斷開，從而使機車斷電，停車。[0009]當司機離開工作現場，腳踏開關7動作，其第一觸點07-1和第二觸點07-2均由常 開變為常閉，蜂鳴器04開始報警，同時接觸器05線圈得電動作，機車總電源06被斷開，從 而使機車斷電，停車。[0010]上述現有技術包括兩個級別的報警，即通過蜂鳴器04提醒司機，使其解除報警； 以及斷開整車總電源。[0011]但是，上述兩個報警級別仍然不能解決一些特殊場合的安全隱患。例如，若機車 在坡道上行駛，則在斷開總電源后，會產生溜車現象，使機車在危險狀態下不能有效制動停 車。并且，此時由于斷電，機車無法投入零給定制動或者空氣制動等更有效的制動方式，使 安全隱患更加突出。另外，在第一時間限定達到后，在設定的第二時間限定范圍內，機車照 常運行，使已經處于危險狀態下的工礦電機車不能有效避免安全隱患。實用新型內容[0012]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種工礦電機車安全保護裝置，該工礦電 機車安全保護裝置能夠使機車獲得更為可靠的安全保護。[0013]本實用新型提供的工礦電機車安全保護裝置，包括變流器控制器，在變流器控制 器的速度編碼節點的公共端通過第一繼電器的常閉觸點連接到變流器控制器速度編碼的 公共端點；變流器控制器的輸入節點連接有報警解除動作按鈕；所述第一繼電器的線圈受 到變流器控制器的輸出端控制；所述變流器控制器內部設置有計時單元，在檢測到報警解 除動作按鈕超過第二預定時間未動作后，變流器控制器通過其輸出端控制第一繼電器的線 圈得電，使第一繼電器的常閉觸點斷開，速度編碼節點的公共端與變流器控制器速度編碼 的公共端點之間的連接斷開，變流器控制器從所述速度編碼端獲得零給定，變流器控制器 進入零給定制動控制狀態，控制電機進行零給定制動。[0014]優選的，所述第一繼電器還具有常開觸點，該常開觸點與安全電磁閥線圈串聯；當 所述第一繼電器線圈得電后，該常開觸點閉合使安全電磁閥線圈得電。[0015]優選的，所述安全電磁閥包括第一安全電磁閥和第二安全電磁閥；所述第一安全 電磁閥跨接在總風缸出口和制動缸進氣口之間，為常閉閥；所述第二安全電磁閥連接在總 制動閥0 口，為常通閥。[0016]優選的，所述安全電磁閥線圈與門限位開關串聯。[0017]優選的，所述安全電磁閥線圈與腳踏開關串聯。[0018]優選的，所述變流器控制器計時單元還設定有第一預定時間，該第一預定時間小 于所述第二預定時間；在計時達到第一預定時間時，若尚未檢測到報警解除動作按鈕的動 作，則所述變流器控制器控制電機減速。[0019]優選的，所述變流器控制器的一個輸出端連接蜂鳴器；計時達到第一預定時間時， 若尚未檢測到報警解除動作按鈕的動作，則驅動所述蜂鳴器鳴叫。[0020]本實用新型提供的工礦電機車安全保護裝置，在機車報警時，不采取斷開機車總 電源的制動方式，而是根據情況進行零給定制動使機車在報警狀態下可以獲得更為可靠的 制動。在本實用新型的優選實施方式中，在零給定制動的同時還進行緊急制動，使制動過程 更為可靠迅速。[0021]在本實用新型的優選實施方式中，還為工礦電機車設置了前后兩個預定時間，使 其在防瞌睡預警時，能夠根據情況，在第一預定時間達到時，首先進行電機減速；在第二預 定時間達到時，再進行零給定制動和經濟制動等操作；上述方式能夠針對不同情況采取相 應級別的保護措施，具有較好的效果。
[0022]圖1是現有現有技術下提供的工礦電機車安全保護裝置的電路圖；[0023]圖2本實用新型實施例提供的工礦電機車安全保護裝置的電氣原理圖；[0024]圖3實用新型實施例提供的工礦電機車安全保護裝置的制動氣路圖。
具體實施方式
[0025]本實用新型實施例提供一種工礦電機車安全保護裝置。請參看圖2，該圖為該工礦 電機車安全保護裝置的電氣原理圖。請同時參看圖3，該圖為該工礦電機車安全保護裝置的 制動氣路圖。[0026]如圖2所示，該工礦電機車安全保護裝置的電氣部分的核心部件是變流器控制器 2，圍繞該該變流器控制器2的輸入輸出端點設置的外圍電路。所述變流器控制器2為根據 指令對工礦電機車的電機提供合適的驅動電流的變頻器，同時也提供一些控制功能，包括 其內部提供的計時器。本實用新型主要利用該變流器控制器的控制功能，圖中僅僅示出與 本實用新型相關的一些輸入輸出端點，其它無關部分未示出。圍繞該變流器控制器2的輸 入輸出端點設置的外圍電路包括作為變流器控制器輸入的司機控制器1、報警解除動作按 鈕3、第一繼電器常閉觸點4-2 ；以及作為變流器控制器輸出的第一繼電器線圈4-1、蜂鳴器 5。此外，還包括連接在24V控制電路上的腳踏開關9、門限位開關10和第一繼電器常開觸 點4-3，以及第一安全電磁閥7和第二安全電磁閥8。以下介紹具體的電路連接方式。[0027]所述司機控制器1為司機向變流器控制器2提供電機的轉速和旋轉方向等相關控 制指令的控制端。主要包括換向側1-1和編碼側1-2。所述換向側1-1向變流器控制器2 提供電機旋轉方向相關的指令，與本實用新型關系不大，在此不予說明。所述編碼側1-2包 括一端連接到MCN11. 2到MCN11. 5四個輸入端點的四個開關，這四個開關的另外一端為公 共端，該公共端通過所述第一繼電器常閉觸點4-2連接到變流器控制器2的端點MCN11. 6。 所述編碼側的四個開關的作用是向變流器控制器2提供的速度信號，這四個開關的通斷作 為二進制信號被變流器控制器2接收并據此輸出相應頻率的控制電流，以實現對工礦電機 車驅動電機的速度控制。當編碼側1-2向所述變流器控制器2提供的輸入為零時，該編碼 器控制器將進行零給定制動輸出。[0028]所述報警解除動作按鈕3為常閉按鈕，連接在變流器控制器2的端點MCN9. 5和 MCN9. 9之間，向變流器控制器2提供輸入信號；變流器控制器2通過上述端子可以檢測到 該報警解除動作按鈕3的開閉狀態。[0029]所述第一繼電器線圈4-1連接在變流器控制器2的輸出端點MCN10. 5和MCN10. 7 之間，變流器控制器2能夠通過上述輸出端子輸出的電壓向第一繼電器線圈4-1提供電壓， 使其得電動作。[0030]所述蜂鳴器5連接在變流器控制器2的端點MCN10. 8和MCN8. 7之間，變流器控制器2能夠通過上述輸出端子輸出的電壓向蜂鳴器5提供電壓，使其得電蜂鳴。[0031]在24V控制電源電路上，存在三個并聯的常開開關，分別是第一繼電器常開觸點 4-3、腳踏開關9和門限位開關10。所述腳踏開關9檢測設置在司機駕駛位置上的腳踏開關 是否被踩下，若踩下，則腳踏開關9處于常開位置，若未被踩下，腳踏開關9將閉合，這說明 司機離開了其工作崗位，需要采取緊急措施。所述門限位開關10則檢測電機車車門是否打 開，若車門閉合，則該開關處于常開位置，若車門開啟，則該開關將閉合，說明車門打開，需 要采取緊急措施。所述第一繼電器常開觸點4-3則受所述第一繼電器線圈4-1的控制，當 第一繼電器線圈4-1得電時，該觸點閉合。上述三個常開開關的一個公共端連接24V控制 電源的正極，另一公共端連接到第一安全電磁閥線圈7和第二安全電磁閥線圈8的一端，而 上述兩個電磁閥的另一端連接到所述24V控制電源的負極。[0032]請參看圖3，該圖示出本裝置的制動氣路圖。該制動氣路包括的主要元件有第一 制動缸31、第二制動缸32、總風缸33、第一安全電磁閥34、總制動閥35、第二安全電磁閥36 以及列車管及連接軟管37等。[0033]所述總風缸33向所述氣路提供高壓氣，其輸出的高壓氣通過氣管連接到所述總 制動閥35的P 口 ；所述總制動閥35的B 口通過氣管連接所述第一制動缸31和第二制動 缸32進氣端；所述總制動閥35的A 口連接所述列車管及連接軟管37 ；所述總制動閥35的 0 口連接所述第二安全電磁閥36的輸入端口。所述第二安全電磁閥36為一個常通型電磁 閥，當所述總制動閥35未處于制動狀態時，高壓氣通過該第二安全電磁閥36流回低壓側。 所述第一安全電磁閥；34連接在所述總制動閥35的P 口和B 口之間，該第一安全電磁閥34 為常閉閥，一般情況下處于斷開狀態。所述總制動閥35由司機控制，根據行駛情況，當需要 制動時，即可搬動其扳手，使高壓氣通過其P 口流向其B 口，驅動所述第一制動缸31和所述 第二制動缸32工作，實現緊急制動。制動完畢后，還可以將其置于緩解位，使所述第一制動 缸31和所述第二制動缸32復位。[0034]以下結合上述電氣圖和氣路圖，說明本實施例提供的工礦電機車安全保護裝置的工作原理。[0035]該裝置提供三種類型的安全保護，即防司機睡眠安全保護、防止門打開或者司機 身體伸出門外保護、防司機離開工作崗位安全保護。其中后兩者的保護措施均是直接進入 緊急制動；而防司機睡眠安全保護則根據不同的緊急級別采取減速運行、零給定制動或/ 和緊急制動等措施。[0036]所述防司機睡眠保護系統的工作如下所述。[0037]在所述變流器控制器2內部的計時器中為其設置兩個計時時間，即第一預定時間 Tl和第二預定時間T2 ；其中Tl < T2。所述計時器在系統啟動或者報警解除動作按鈕3被 按下后歸零并開始重新計時。按照正常的操作規程，司機應當在第一預定時間Tl未到達時 按下所述報警解除動作按鈕3，將所述變流器控制器2內的計時器歸零，這樣就說明司機在 正常工作，不必進入安全保護狀態。若司機未在上述規定時間內按下所述報警解除動作按 鈕3，計時器計時到達第一預定時間Tl，則變流器控制器2改變其輸出的驅動電流，控制驅 動電機減速運行。同時，其通過輸出端點MCN10.8和MCN8.7向所述蜂鳴器5提供蜂鳴驅動 電壓，驅動所述蜂鳴器5蜂鳴，提醒司機進行解除報警的動作，同時，所述計時器繼續計時。 若司機在未到達所述第二預定時間T2時就按下所述報警解除動作按鈕3，則計時器復位，變流器控制器2正常輸出驅動電流，回復電機車的正常速度，同時停止輸出蜂鳴驅動電壓。[0038]當所述計時器繼續計時到達第二預定時間T2，則說明司機確實處于不清醒的狀 態，應當采取更高級別的安全措施。具體可以采取的安全措施包括零給定制動和/或緊急 制動；在本實施例中，同時采取以上兩種措施。以下分別介紹零給定制動和緊急制動的控制 過程。[0039]零給定制動是指電機產生與機車制動方向一致的轉矩，本裝置實現零給定制動的 控制過程如下。所述計時器繼續計時到達第二預定時間T2后，所述變流器控制器2通過所 述輸出端點MCN10. 5和MCN10. 7向所述第一繼電器線圈4_1輸出驅動電流，使第一繼電器 得電吸合，所述第一繼電器常閉觸點4-2斷開，所述第一繼電器常開觸點4-3則閉合。所述 第一繼電器常閉觸點4-2斷開導致編碼側1-2的四個開關的公共端與變流器控制器2的端 點MCN11. 6的連接被斷開，使編碼側1-2的四個開關向變流器控制器2提供的速度信號均 為零，即向所述變流器控制器2提供速度為零的指令值，變流器控制器2據此進行零給定制 動，即變流器控制器2通過向電機輸出適當的驅動電流，控制電機產生與機車制動方向一 致的轉矩。[0040]緊急制動是通過高壓氣驅動制動缸2推動剎車片等剎車部件工作，直接向機車提 供剎車力。本裝置實現緊急制動的工作過程如下。在所述第一繼電器常閉觸點4-2斷開的 同時，所述第一繼電器常開觸點4-3閉合。則所述第一安全電磁閥線圈7和所述第二安全電 磁閥線圈8通過該第一繼電器常開觸點4-3獲得24V供電，兩個安全電磁閥均工作。所述 第一安全電磁閥線圈7得電后，使所述第一安全電磁閥34處于得電工作狀態，從閉合位變 為導通位，，使高壓氣通過該第一安全電磁閥34從所述總制動閥35的P 口直接流向B 口 ； 同時，由于第二安全電磁閥線圈8也得電，使第二安全電磁閥36從常開位變為常閉位；這 樣，由所述總制動閥35的P 口流向0 口再通過該第二安全電磁閥36流到低壓側的氣路被 阻斷；來自總風缸33的高壓氣直接流向與所述總制動閥35的B 口連接的第一制動缸31和 第二制動缸32，驅動相應的剎車片抱緊，實現機械制動。[0041]所述防止門打開或者司機身體伸出門外保護、防司機離開工作崗位安全保護的工 作過程與上述防司機睡眠保護系統的緊急制動工作過程基本相同，在檢測門打開或者司機 身體伸出門外的門限位開關10被壓合時，所述第一安全電磁閥線圈7和所述第二安全電磁 閥線圈8得電；在檢測司機是否離開工作崗位的腳踏開關9壓合時，所述第一安全電磁閥 線圈7和所述第二安全電磁閥線圈8得電。這樣，都會產生上述緊急制動的效果。[0042]以上對本實用新型所提供的工礦電機車安全保護裝置的實施例進行了詳細介紹， 該實施例為優選的實施例，實際上，對其中的一些防護環節可以省略，同樣也可以達到部分 的安全保護效果。例如，僅僅采用緊急制動或者零給定制動中的一種作為防睡眠保護的安 全措施；或者，該安全保護裝置僅僅考慮防睡眠保護而不考慮其他方面的保護，都可以達到 一定的安全保護效果。[0043]本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例 的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員， 依據本實用新型的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明 書內容不應理解為對本實用新型的限制。
權利要求1.一種工礦電機車安全保護裝置，包括變流器控制器，其特征在于，在變流器控制器的 速度編碼節點的公共端通過第一繼電器的常閉觸點連接到變流器控制器速度編碼的公共 端點；變流器控制器的輸入節點連接有報警解除動作按鈕；所述第一繼電器的線圈受到變 流器控制器的輸出端控制；所述變流器控制器內部設置有計時單元，在檢測到報警解除動 作按鈕超過第二預定時間仍然未動作后，變流器控制器通過其輸出端控制第一繼電器的線 圈得電，使第一繼電器的常閉觸點斷開，速度編碼節點的公共端與變流器控制器速度編碼 的公共端點之間的連接斷開，變流器控制器從所述速度編碼端獲得零給定，變流器控制器 進入零給定制動控制狀態，控制電機進行零給定制動。
2.根據權利要求1所述的工礦電機車安全保護裝置，其特征在于，所述第一繼電器還 具有常開觸點，該常開觸點與安全電磁閥線圈串聯；當所述第一繼電器線圈得電后，該常開 觸點閉合使安全電磁閥線圈得電。
3.根據權利要求2所述的工礦電機車安全保護裝置，其特征在于，所述安全電磁閥包 括第一安全電磁閥和第二安全電磁閥；所述第一安全電磁閥跨接在總風缸出口和制動缸進 氣口之間，為常閉閥；所述第二安全電磁閥連接在總制動閥0 口，為常通閥。
4.根據權利要求2或者3所述的工礦電機車安全保護裝置，其特征在于，所述安全電磁 閥線圈與門限位開關串聯。
5.根據權利要求2或者3所述的工礦電機車安全保護裝置，其特征在于，所述安全電磁 閥線圈與腳踏開關串聯。
6.根據權利要求1所述的工礦電機車安全保護裝置，其特征在于，所述變流器控制器 計時單元還設定有第一預定時間，該第一預定時間小于所述第二預定時間；在計時達到第 一預定時間時，若尚未檢測到報警解除動作按鈕的動作，則所述變流器控制器控制電機減 速。
7.根據權利要求4所述的工礦電機車安全保護裝置，其特征在于，所述變流器控制器 的一個輸出端連接蜂鳴器；計時達到第一預定時間時，若尚未檢測到報警解除動作按鈕的 動作，則驅動所述蜂鳴器鳴叫。
專利摘要本實用新型提供一種工礦電機車安全保護裝置，包括變流器控制器，在變流器控制器的速度編碼節點的公共端通過第一繼電器的常閉觸點連接到變流器控制器速度編碼的公共端點；變流器控制器的輸入節點連接有報警解除動作按鈕；所述第一繼電器的線圈受到變流器控制器的輸出端控制；所述變流器控制器內部設置計時單元，檢測到報警解除動作按鈕超過第二預定時間仍然未動作后，變流器控制器通過其輸出端控制第一繼電器的線圈得電，斷開第一繼電器常閉觸點，速度編碼節點公共端與變流器控制器速度編碼的公共端點間的連接斷開，電機進行零給定制動。優選方案中，還在緊急情況下同時啟動緊急制動。本實用新型技術方案有效的提高了工礦電機車的安全保護級別。
文檔編號B61C3/00GK201816467SQ201020562799
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月15日 優先權日2010年10月15日
發明者涂建軍 申請人:北車蘭州機車有限公司