水平旋转柔性移动接触网控制系统及其方法与流程

本发明涉及电气化铁路接触网技术领域，具体涉及一种水平旋转柔性移动接触网控制系统及其方法。

背景技术：

目前电气化货运列车进入货物装卸区和检修车库普遍采用内燃机车牵引完成，少部分货物装卸区或检修车库实现了带接触网的电气化设计，这部分接触网大多为固定悬挂方式，制约了货物装卸形式和车辆上部检修作业。

为了解决以上问题，近几年国内外针对应用情况不同研制了刚性可移动式接触网系统和柔性可移动式接触网系统。根据作业区长度不同可分为点式作业和线式作业，点式作业长度一般为20m~30m，例如装煤筒仓，移动接触网部分普遍采用刚性悬挂，技术可靠；线式作业长度一般在几百米至上千米，移动接触网部分需要满足整条装卸线范围内多节列车上货物的同步装卸要求，例如站场长大货物装卸区。移动接触网部分普遍采用刚性悬挂或者柔性悬挂，其中刚性悬挂的移动接触网跨距一般小于10m，对于线式作业刚性分段多，每个旋转机构同步性难以保证，路基上支持装置基础沉降严重，维护工作量大；而线式作业的柔性悬挂移动接触网，大多采用平行四边形伸缩结构，通过滑轮组、牵引绳等机构，使一个锚段整体上下移动，这种工作模式腕臂结构受较大抬升力，多组上下移动单元存在受力不均匀情况。移动接触网的控制方式多采用滑动小车、液压传动或多电机同步控制等方式，存在柔性悬挂移动接触网移动过程中无张力补偿，随动机构容易发生受力不均匀发生卡滞，多电机控制系统不同步等现象。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种水平旋转柔性移动接触网控制系统及其方法,可用于长大装卸货场、集装箱码头、检修车库等地的水平旋转柔性移动接触网的控制，解决腕臂结构受大抬升力，柔性悬挂移动接触网移动过程中无张力补偿，随动机构受力不均匀，同步性差等问题。

本发明所采用的技术方案为：

水平旋转柔性移动接触网控制系统，其特征在于：

所述系统包括固定柔性接触网及其区段内的移动柔性接触网，衔接部分依次为始端和终端，区段内设置中间端和过渡端；

始端设置通过转轴安装到支柱的动力旋转腕臂，动力旋转腕臂通过钢丝绳和滑轮组在电动机作用下绕支柱水平旋转；

中间端设置通过转轴安装到支柱的随动旋转腕臂；

过渡端设置通过转轴安装到支柱的随动旋转腕臂，终端设置有终端下锚；随动旋转腕臂通过钢丝绳和滑轮组与终端下锚连接；

衔接部分设置有接通固定柔性接触网和移动柔性接触网的插接式电连接；

系统还包括远程操作室内的plc控制器、位于中间端的雷达、位于始端和过渡段的视频监控、位于始端的位置传感器位于过渡端的接地检测传感器；电动机、雷达、视频监控、位置传感器和接地检测传感器均通过无线方式与plc控制器通信。

电动机上包含有机械抱闸组件。

固定柔性接触网上设置有并联的负荷开关和分段绝缘器，负荷开关与plc控制器远程连接。

远程操作室内的plc控制器上连接有视频显示模块、输入模块和报警指示灯模块。

水平旋转柔性移动接触网控制方法，其特征在于：

移动柔性接触网在终端采用单边恒张力补偿坠砣进行张力补偿，在始端通过电动机作为动力机构驱动动力旋转腕臂水平旋转从而牵动移动柔性接触网开合，在中间端和过渡端利用水平旋转腕臂作为旋转辅助，实现移动柔性接触网的水平侧移，整个过程通过plc控制器以及与其相互通信的中间端和过渡端雷达、始端和过渡端视频监控、始端位置传感器、过渡端接地检测传感器、固定柔性接触网的负荷开关和始端电动机完成自动安全联锁控制。

具体包括以下步骤：

第一步：初始状态，移动柔性接触网处于“分位”停驻在靠近支柱侧，高压真空负荷开关为分开状态；当远程操作室接收到调度中心发送的列车进站信号，此时工作人员开启移动接触网“合位”控制指令，电动机作用于动力旋转腕臂使移动柔性接触网腕臂整体旋转；

第二步：当移动柔性接触网达到“合位”状态，位置传感器发送“合位”完成信号，此时移动柔性接触网通过插接式电连接与固定柔性接触网形成可靠电气连接，电动机构停止运行并发出负荷开关“闭合”请求信号，远程操作室工作人员通过视频监测影像或现场观察判断作业请求，如请求无误，由工作人员在远程或本地开启负荷开关“闭合”按钮，移动柔性接触网上电，电力牵引机车可顺利通过移动柔性接触网进入固定柔性接触网部分；

第三步：当电力牵引机车进入装卸站停止在装卸区后，位置传感器检测到货车进入装卸区，向远程操作室发送作业请求信号，此时远程操作室工作人员通过视频监测影像或现场观察判断作业请求，如请求无误，由工作人员开启负荷开关“断开”信号，移动柔性接触网失电，并向控制中心或本地操作室发出“失电”信号；工作人员通过视频监测影像或现场观察负荷开关已完全断开后，开启移动柔性接触网“分位”信号，此时电动机工作于发电机状态，由下锚坠砣驱动移动柔性接触网腕臂整体旋转；

第四步：当移动柔性接触网达到“分位”状态，位置传感器发出“分位”完成信号，电动机停止运行，远程操作室判断是否接收到接地检测传感器发出的“安全接地”信号，如果未接收到“安全接地”信号，控制系统发出“接地不可靠”报警信号，如果接收到“安全接地”信号，控制系统发出“装卸”请求信号，远程操作室工作人员通过视频监测影像或现场观察判断作业情况，通知装卸人员进行货物装卸作业；

第五步：装卸任务完成后，装卸人员向远程操作室发送装卸完成信号，远程操作室工作人员通过视频监测影像或现场观察判断作业是否完成，判断装卸任务完成后，工作人员在远程或本地开启负荷开关“闭合”按钮，机车受电弓重新从固定柔性接触网上获取电能，驱动电力牵引机车驶出装卸区；

第六步：远程操作室工作人员通过视频监测影像或现场观察货车完全驶出装卸区域后，由工作人员开启负荷开关“断开”信号，待负荷开关完全断开后，工作人员开启移动柔性接触网“合位”控制指令，电动机构作用于动力旋转腕臂使移动柔性接触网腕臂整体旋转，重复第二步过程，使得移动柔性接触网进入合位状态，负荷开关闭合，等待牵引电力货车驶入进行装卸作业。

本发明具有以下优点：

1）柔性移动接触网采用单边恒张力补偿坠砣进行张力补偿，确保柔性移动接触网移动过程中保持张力恒定，，工作特性不随移动而发生变化，随动系统跟随性强。

2）控制系统采用一台电动机作为动力机构统一驱动柔性移动接触网“开合”，系统间同步性强。

3）控制系统分为自动控制、手动控制和故障检修三部分组成，由可编程控制器（plc）完成自动安全联锁控制，系统控制简单，安全性强。

4）电动机构设置机械抱闸功能，不允许只有电气制动而无机械制动，避免发生因电源停电，无制动力矩作用下，重物自由下落造成生产事故。

5）控制中心或本地设置一座控制平台，放置于操作室中。用户可通过控制平台完成移动接触网的远程控制，作业过程的全程监控，以及接收各种故障报警信号等功能。

6）控制平台由主控制平台和视屏监控平台组成，方便操作人员实时了解设备运行情况，指导装卸作业。

附图说明

图1侧移式柔性移动接触网原理示意图。

图2侧移式柔性移动接触网安全联锁控制示意图。

图3侧移式柔性移动接触网控制流程图。

图4侧移式柔性移动接触网控制平台简图。

图中，1-终端下锚，2-固定柔性接触网，3-刚柔过渡段，4-移动柔性接触网，5-插接式电连接，6-负荷开关，7-分段绝缘器，8-雷达，9-视频监控，10-位置传感器，11-动力旋转腕臂，12-随动旋转腕臂，13-支柱，14-过渡门架，15-接地检测传感器。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明涉及的水平旋转柔性移动接触网控制系统，包括固定柔性接触网2及其区段内的移动柔性接触网4，衔接部分依次为始端和终端，区段内设置中间端和过渡端。

始端设置通过转轴安装到支柱13的动力旋转腕臂11，动力旋转腕臂11通过钢丝绳和滑轮组在电动机作用下绕支柱13水平旋转。中间端设置通过转轴安装到支柱13的随动旋转腕臂12。过渡端设置通过转轴安装到支柱13的随动旋转腕臂12，终端设置有终端下锚1；随动旋转腕臂12通过钢丝绳和滑轮组与终端下锚1连接。衔接部分设置有接通固定柔性接触网2和移动柔性接触网4的插接式电连接5。

系统还包括远程操作室内的plc控制器、位于中间端的雷达8、位于始端和过渡段的视频监控9、位于始端的位置传感器10位于过渡端的接地检测传感器15；电动机、雷达8、视频监控9、位置传感器10和接地检测传感器15均通过无线方式与plc控制器通信。

电动机上包含有机械抱闸组件，实现手动和自动两种控制方式。

固定柔性接触网2上设置有并联的负荷开关6和分段绝缘器7，负荷开关6与plc控制器远程连接。

远程操作室内的plc控制器上连接有视频显示模块、输入模块和报警指示灯模块。

基于上述系统的水平旋转柔性移动接触网控制方法，即，移动柔性接触网4在终端采用单边恒张力补偿坠砣进行张力补偿，在始端通过电动机作为动力机构驱动动力旋转腕臂11水平旋转从而牵动移动柔性接触网4开合，在中间端和过渡端利用水平旋转腕臂作为旋转辅助，实现移动柔性接触网4的水平侧移，整个过程通过plc控制器以及与其相互通信的中间端和过渡端雷达8、始端和过渡端视频监控9、始端位置传感器10、过渡端接地检测传感器15、固定柔性接触网2的负荷开关6和始端电动机完成自动安全联锁控制。

具体包括以下步骤：

第一步：初始状态，移动柔性接触网处于“分位”停驻在靠近支柱侧，高压真空负荷开关为分开状态；当远程操作室接收到调度中心发送的列车进站信号，此时工作人员开启移动接触网“合位”控制指令，电动机作用于动力旋转腕臂使移动柔性接触网腕臂整体旋转；

第二步：当移动柔性接触网达到“合位”状态，位置传感器发送“合位”完成信号，此时移动柔性接触网通过插接式电连接与固定柔性接触网形成可靠电气连接，电动机构停止运行并发出负荷开关“闭合”请求信号，远程操作室工作人员通过视频监测影像或现场观察判断作业请求，如请求无误，由工作人员在远程或本地开启负荷开关“闭合”按钮，移动柔性接触网上电，电力牵引机车可顺利通过移动柔性接触网进入固定柔性接触网部分；

第三步：当电力牵引机车进入装卸站停止在装卸区后，位置传感器检测到货车进入装卸区，向远程操作室发送作业请求信号，此时远程操作室工作人员通过视频监测影像或现场观察判断作业请求，如请求无误，由工作人员开启负荷开关“断开”信号，移动柔性接触网失电，并向控制中心或本地操作室发出“失电”信号；工作人员通过视频监测影像或现场观察负荷开关已完全断开后，开启移动柔性接触网“分位”信号，此时电动机工作于发电机状态，由下锚坠砣驱动移动柔性接触网腕臂整体旋转；

第四步：当移动柔性接触网达到“分位”状态，位置传感器发出“分位”完成信号，电动机停止运行，远程操作室判断是否接收到接地检测传感器发出的“安全接地”信号，如果未接收到“安全接地”信号，控制系统发出“接地不可靠”报警信号，如果接收到“安全接地”信号，控制系统发出“装卸”请求信号，远程操作室工作人员通过视频监测影像或现场观察判断作业情况，通知装卸人员进行货物装卸作业；

第五步：装卸任务完成后，装卸人员向远程操作室发送装卸完成信号，远程操作室工作人员通过视频监测影像或现场观察判断作业是否完成，判断装卸任务完成后，工作人员在远程或本地开启负荷开关“闭合”按钮，机车受电弓重新从固定柔性接触网上获取电能，驱动电力牵引机车驶出装卸区；

第六步：远程操作室工作人员通过视频监测影像或现场观察货车完全驶出装卸区域后，由工作人员开启负荷开关“断开”信号，待负荷开关完全断开后，工作人员开启移动柔性接触网“合位”控制指令，电动机构作用于动力旋转腕臂使移动柔性接触网腕臂整体旋转，重复第二步过程，使得移动柔性接触网进入合位状态，负荷开关闭合，等待牵引电力货车驶入进行装卸作业。

装卸货物过程中严禁外来物进入装卸范围内，为保证装卸过程的安全有效进行，柔性接触网支柱处设置安全防护用雷达装置，当有移动物体距移动网400mm时蜂鸣器短声、200mm时长声、100mm时报警，并向控制中心和本地操作室发出报警信号。

本发明的系统由自动控制、手动控制和故障检修三部分组成，为提高移动接触网工作效率和安全，控制系统应保证柔性移动接触网具备合适的开合速度，电动机构设置机械抱闸功能，不允许只有电气制动而无机械制动，避免发生因电源停电，无制动力矩作用下，重物自由下落造成生产事故。

水平旋转柔性移动接触网控制系统通过命令流控制plc的速度信号对整个系统进行控制。电动机的正反转速信号、各类传感器检测信号，故障报警信号，人工操作指令等信号进入plc，plc经处理后向变频器发出起、停信号，使电动机工作。

水平旋转柔性移动接触网系统在控制中心或本地设置一座控制平台，放置于操作室中。控制平台包括：视频监控主机、控制系统，故障报警系统、区域电力照明系统、操作显示器、操作按钮、指示灯、蜂鸣器等硬件设备和软件操作系统，并提供账户操作权限设置。

用户可通过控制器完成移动接触网的远程控制，作业过程的全程监控，以及接收各种故障报警信号等功能。通过plc实时采集各设备工作状态，由控制平台对采集的数据进行处理,同时在显示器上设置可视化界面，并实时显示各传感器的指示状态及高清视频影像。高清视频影像实时显示移动接触网、负荷开关、高压绝缘子、刚柔过渡段及坠砣下锚等工作情况，方便操作人员实时了解设备运行情况，指导装卸作业。

水平旋转柔性移动接触网控制平台由主控制平台和视屏监控平台组成，主控制平台包括：操作屏、系统主接线图、指示灯区域及按钮区域，负责完成移动接触网系统主要工作流程的控制功能，并实时显示系统的工作情况；视频监控平台包括：高清视屏显示器、列车出入站指示灯以及视屏监控控制按钮组成，负责完成移动接触网关键部位的实时在线视频监控，保证整套系统的安全稳定工作。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。