专利名称：一种工矿电机车安全保护装置的制作方法
技术领域：
一种工矿电机车安全保护装置技术领域[0001]本发明涉及工矿电机车安全保护技术，特别是涉及一种工矿电机车安全保护装置。
背景技术：
[0002]工矿电机车运行的环境一般都在煤炭、冶金、矿山、森林、地铁、铁道、公路隧道等， 由于运行线路较为恶劣，坡道较多，易发生溜车事故；同时司机因疲劳等其他原因，易打瞌 睡等。为有效防止工矿电机车在坡道或线路上溜车、司机打瞌睡、操作不当、违规、无人驾驶 等事故隐患，必须有一种强制的安全保护装置来保护工矿电机车的运行安全。[0003]现有工矿电机车一般通过加装时间继电器和报警装置的安全保护电路来实现安 全保护。该安全保护电路能够定时驱动报警装置鸣叫，提醒司机不要睡觉；司机在报警限定 时间范围内必须有一个不断的使报警解除的动作，这样就可以有效防止司机睡觉。如果司 机不执行该动作，则机车总电源将断电，使机车停止工作，实现安全保护。[0004]此外，一般的安全保护装置还包括在工矿电机车上加装门限位开关、脚踏开关以 及相应的报警电路，在车门打开或司机双脚离开时，报警电路即报警，机车总电源断电，使 机车停止工作，实现安全保护。[0005]现有技术下提供的工矿电机车安全保护装置的电路图如图1所示。[0006]如图1所示，报警解除动作按钮09和第一时间继电器02的线圈串接在机车控制 电源直流MV的正负极之间；所述报警解除动作按钮09为一个常闭按钮，不按下即保持闭 合。所述第一时间继电器02的线圈02-1在报警解除动作按钮09未被按下时就会得电计 时，当为该第一时间继电器02设定的第一时间限定到达后，所述第一时间继电器02吸合， 该第一时间继电器02的常开触点02-1串接在报警解除动作按钮09和第二时间继电器03 的线圈03-1之间，三者串联在控制电源直流24V的正负极之间，第一时间继电器02的常开 触点02-1闭合后，该第二时间继电器03的线圈03-1得电，并开始计时；所述第一时间继电 器02的常开触点02-1同时串接在报警解除动作按钮09和蜂鸣器04之间，三者串联在控 制电源直流MV的正负极之间，第一时间继电器02的常开触点02-1闭合后，使蜂鸣器04 鸣叫，提醒司机执行报警解除动作。如果此时司机因瞌睡或其他原因仍然未产生警觉，即未 按下报警解除动作按钮09，则第二时间继电器03继续计时，到设定好的第二时间限定时， 时间继电器03动作，其常开触点03-1闭合，使接触器05的线圈得电吸合，接触器05的常 闭触点05-1串联在机车总电源的得电回路上，接触器05的线圈得电吸合后，常闭触点05-1 断开，该机车总电源将失电，使机车断电停车。如果此时报警声引起司机注意并按下报警解 除动作按钮09，则时间继电器03不会动作，机车运行状态保持正常行驶；并且时间继电器 02开始重新计时。[0007]除以上报警外，该报警电路还包括门限位报警和脚踏开关报警。[0008]当司机把门打开，头手伸出门外时，门限位开关08动作，其第一触点08-1和第二 触点08-2均由常开变为常闭，使蜂鸣器04报警，以及接触器05线圈得电吸合，机车总电源06被断开，从而使机车断电，停车。[0009]当司机离开工作现场，脚踏开关7动作，其第一触点07-1和第二触点07-2均由常 开变为常闭，蜂鸣器04开始报警，同时接触器05线圈得电动作，机车总电源06被断开，从 而使机车断电，停车。[0010]上述现有技术包括两个级别的报警，即通过蜂鸣器04提醒司机，使其解除报警； 以及断开整车总电源。[0011]但是，上述两个报警级别仍然不能解决一些特殊场合的安全隐患。例如，若机车 在坡道上行驶，则在断开总电源后，会产生溜车现象，使机车在危险状态下不能有效制动停 车。并且，此时由于断电，机车无法投入零给定制动或者空气制动等更有效的制动方式，使 安全隐患更加突出。另外，在第一时间限定达到后，在设定的第二时间限定范围内，机车照 常运行，使已经处于危险状态下的工矿电机车不能有效避免安全隐患。实用新型内容[0012]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种工矿电机车安全保护装置，该工矿电 机车安全保护装置能够使机车获得更为可靠的安全保护。[0013]本实用新型提供的工矿电机车安全保护装置，包括变流器控制器，在变流器控制 器的速度编码节点的公共端通过第一继电器的常闭触点连接到变流器控制器速度编码的 公共端点；变流器控制器的输入节点连接有报警解除动作按钮；所述第一继电器的线圈受 到变流器控制器的输出端控制；所述变流器控制器内部设置有计时单元，在检测到报警解 除动作按钮超过第二预定时间未动作后，变流器控制器通过其输出端控制第一继电器的线 圈得电，使第一继电器的常闭触点断开，速度编码节点的公共端与变流器控制器速度编码 的公共端点之间的连接断开，变流器控制器从所述速度编码端获得零给定，变流器控制器 进入零给定制动控制状态，控制电机进行零给定制动。[0014]优选的，所述第一继电器还具有常开触点，该常开触点与安全电磁阀线圈串联；当 所述第一继电器线圈得电后，该常开触点闭合使安全电磁阀线圈得电。[0015]优选的，所述安全电磁阀包括第一安全电磁阀和第二安全电磁阀；所述第一安全 电磁阀跨接在总风缸出口和制动缸进气口之间，为常闭阀；所述第二安全电磁阀连接在总 制动阀0 口，为常通阀。[0016]优选的，所述安全电磁阀线圈与门限位开关串联。[0017]优选的，所述安全电磁阀线圈与脚踏开关串联。[0018]优选的，所述变流器控制器计时单元还设定有第一预定时间，该第一预定时间小 于所述第二预定时间；在计时达到第一预定时间时，若尚未检测到报警解除动作按钮的动 作，则所述变流器控制器控制电机减速。[0019]优选的，所述变流器控制器的一个输出端连接蜂鸣器；计时达到第一预定时间时， 若尚未检测到报警解除动作按钮的动作，则驱动所述蜂鸣器鸣叫。[0020]本实用新型提供的工矿电机车安全保护装置，在机车报警时，不采取断开机车总 电源的制动方式，而是根据情况进行零给定制动使机车在报警状态下可以获得更为可靠的 制动。在本实用新型的优选实施方式中，在零给定制动的同时还进行紧急制动，使制动过程 更为可靠迅速。[0021]在本实用新型的优选实施方式中，还为工矿电机车设置了前后两个预定时间，使 其在防瞌睡预警时，能够根据情况，在第一预定时间达到时，首先进行电机减速；在第二预 定时间达到时，再进行零给定制动和经济制动等操作；上述方式能够针对不同情况采取相 应级别的保护措施，具有较好的效果。
[0022]图1是现有现有技术下提供的工矿电机车安全保护装置的电路图；[0023]图2本实用新型实施例提供的工矿电机车安全保护装置的电气原理图；[0024]图3实用新型实施例提供的工矿电机车安全保护装置的制动气路图。
具体实施方式
[0025]本实用新型实施例提供一种工矿电机车安全保护装置。请参看图2，该图为该工矿 电机车安全保护装置的电气原理图。请同时参看图3，该图为该工矿电机车安全保护装置的 制动气路图。[0026]如图2所示，该工矿电机车安全保护装置的电气部分的核心部件是变流器控制器 2，围绕该该变流器控制器2的输入输出端点设置的外围电路。所述变流器控制器2为根据 指令对工矿电机车的电机提供合适的驱动电流的变频器，同时也提供一些控制功能，包括 其内部提供的计时器。本实用新型主要利用该变流器控制器的控制功能，图中仅仅示出与 本实用新型相关的一些输入输出端点，其它无关部分未示出。围绕该变流器控制器2的输 入输出端点设置的外围电路包括作为变流器控制器输入的司机控制器1、报警解除动作按 钮3、第一继电器常闭触点4-2 ；以及作为变流器控制器输出的第一继电器线圈4-1、蜂鸣器 5。此外，还包括连接在24V控制电路上的脚踏开关9、门限位开关10和第一继电器常开触 点4-3，以及第一安全电磁阀7和第二安全电磁阀8。以下介绍具体的电路连接方式。[0027]所述司机控制器1为司机向变流器控制器2提供电机的转速和旋转方向等相关控 制指令的控制端。主要包括换向侧1-1和编码侧1-2。所述换向侧1-1向变流器控制器2 提供电机旋转方向相关的指令，与本实用新型关系不大，在此不予说明。所述编码侧1-2包 括一端连接到MCN11. 2到MCN11. 5四个输入端点的四个开关，这四个开关的另外一端为公 共端，该公共端通过所述第一继电器常闭触点4-2连接到变流器控制器2的端点MCN11. 6。 所述编码侧的四个开关的作用是向变流器控制器2提供的速度信号，这四个开关的通断作 为二进制信号被变流器控制器2接收并据此输出相应频率的控制电流，以实现对工矿电机 车驱动电机的速度控制。当编码侧1-2向所述变流器控制器2提供的输入为零时，该编码 器控制器将进行零给定制动输出。[0028]所述报警解除动作按钮3为常闭按钮，连接在变流器控制器2的端点MCN9. 5和 MCN9. 9之间，向变流器控制器2提供输入信号；变流器控制器2通过上述端子可以检测到 该报警解除动作按钮3的开闭状态。[0029]所述第一继电器线圈4-1连接在变流器控制器2的输出端点MCN10. 5和MCN10. 7 之间，变流器控制器2能够通过上述输出端子输出的电压向第一继电器线圈4-1提供电压， 使其得电动作。[0030]所述蜂鸣器5连接在变流器控制器2的端点MCN10. 8和MCN8. 7之间，变流器控制器2能够通过上述输出端子输出的电压向蜂鸣器5提供电压，使其得电蜂鸣。[0031]在24V控制电源电路上，存在三个并联的常开开关，分别是第一继电器常开触点 4-3、脚踏开关9和门限位开关10。所述脚踏开关9检测设置在司机驾驶位置上的脚踏开关 是否被踩下，若踩下，则脚踏开关9处于常开位置，若未被踩下，脚踏开关9将闭合，这说明 司机离开了其工作岗位，需要采取紧急措施。所述门限位开关10则检测电机车车门是否打 开，若车门闭合，则该开关处于常开位置，若车门开启，则该开关将闭合，说明车门打开，需 要采取紧急措施。所述第一继电器常开触点4-3则受所述第一继电器线圈4-1的控制，当 第一继电器线圈4-1得电时，该触点闭合。上述三个常开开关的一个公共端连接24V控制 电源的正极，另一公共端连接到第一安全电磁阀线圈7和第二安全电磁阀线圈8的一端，而 上述两个电磁阀的另一端连接到所述24V控制电源的负极。[0032]请参看图3，该图示出本装置的制动气路图。该制动气路包括的主要元件有第一 制动缸31、第二制动缸32、总风缸33、第一安全电磁阀34、总制动阀35、第二安全电磁阀36 以及列车管及连接软管37等。[0033]所述总风缸33向所述气路提供高压气，其输出的高压气通过气管连接到所述总 制动阀35的P 口 ；所述总制动阀35的B 口通过气管连接所述第一制动缸31和第二制动 缸32进气端；所述总制动阀35的A 口连接所述列车管及连接软管37 ；所述总制动阀35的 0 口连接所述第二安全电磁阀36的输入端口。所述第二安全电磁阀36为一个常通型电磁 阀，当所述总制动阀35未处于制动状态时，高压气通过该第二安全电磁阀36流回低压侧。 所述第一安全电磁阀；34连接在所述总制动阀35的P 口和B 口之间，该第一安全电磁阀34 为常闭阀，一般情况下处于断开状态。所述总制动阀35由司机控制，根据行驶情况，当需要 制动时，即可搬动其扳手，使高压气通过其P 口流向其B 口，驱动所述第一制动缸31和所述 第二制动缸32工作，实现紧急制动。制动完毕后，还可以将其置于缓解位，使所述第一制动 缸31和所述第二制动缸32复位。[0034]以下结合上述电气图和气路图，说明本实施例提供的工矿电机车安全保护装置的工作原理。[0035]该装置提供三种类型的安全保护，即防司机睡眠安全保护、防止门打开或者司机 身体伸出门外保护、防司机离开工作岗位安全保护。其中后两者的保护措施均是直接进入 紧急制动；而防司机睡眠安全保护则根据不同的紧急级别采取减速运行、零给定制动或/ 和紧急制动等措施。[0036]所述防司机睡眠保护系统的工作如下所述。[0037]在所述变流器控制器2内部的计时器中为其设置两个计时时间，即第一预定时间 Tl和第二预定时间T2 ；其中Tl < T2。所述计时器在系统启动或者报警解除动作按钮3被 按下后归零并开始重新计时。按照正常的操作规程，司机应当在第一预定时间Tl未到达时 按下所述报警解除动作按钮3，将所述变流器控制器2内的计时器归零，这样就说明司机在 正常工作，不必进入安全保护状态。若司机未在上述规定时间内按下所述报警解除动作按 钮3，计时器计时到达第一预定时间Tl，则变流器控制器2改变其输出的驱动电流，控制驱 动电机减速运行。同时，其通过输出端点MCN10.8和MCN8.7向所述蜂鸣器5提供蜂鸣驱动 电压，驱动所述蜂鸣器5蜂鸣，提醒司机进行解除报警的动作，同时，所述计时器继续计时。 若司机在未到达所述第二预定时间T2时就按下所述报警解除动作按钮3，则计时器复位，变流器控制器2正常输出驱动电流，回复电机车的正常速度，同时停止输出蜂鸣驱动电压。[0038]当所述计时器继续计时到达第二预定时间T2，则说明司机确实处于不清醒的状 态，应当采取更高级别的安全措施。具体可以采取的安全措施包括零给定制动和/或紧急 制动；在本实施例中，同时采取以上两种措施。以下分别介绍零给定制动和紧急制动的控制 过程。[0039]零给定制动是指电机产生与机车制动方向一致的转矩，本装置实现零给定制动的 控制过程如下。所述计时器继续计时到达第二预定时间T2后，所述变流器控制器2通过所 述输出端点MCN10. 5和MCN10. 7向所述第一继电器线圈4_1输出驱动电流，使第一继电器 得电吸合，所述第一继电器常闭触点4-2断开，所述第一继电器常开触点4-3则闭合。所述 第一继电器常闭触点4-2断开导致编码侧1-2的四个开关的公共端与变流器控制器2的端 点MCN11. 6的连接被断开，使编码侧1-2的四个开关向变流器控制器2提供的速度信号均 为零，即向所述变流器控制器2提供速度为零的指令值，变流器控制器2据此进行零给定制 动，即变流器控制器2通过向电机输出适当的驱动电流，控制电机产生与机车制动方向一 致的转矩。[0040]紧急制动是通过高压气驱动制动缸2推动刹车片等刹车部件工作，直接向机车提 供刹车力。本装置实现紧急制动的工作过程如下。在所述第一继电器常闭触点4-2断开的 同时，所述第一继电器常开触点4-3闭合。则所述第一安全电磁阀线圈7和所述第二安全电 磁阀线圈8通过该第一继电器常开触点4-3获得24V供电，两个安全电磁阀均工作。所述 第一安全电磁阀线圈7得电后，使所述第一安全电磁阀34处于得电工作状态，从闭合位变 为导通位，，使高压气通过该第一安全电磁阀34从所述总制动阀35的P 口直接流向B 口 ； 同时，由于第二安全电磁阀线圈8也得电，使第二安全电磁阀36从常开位变为常闭位；这 样，由所述总制动阀35的P 口流向0 口再通过该第二安全电磁阀36流到低压侧的气路被 阻断；来自总风缸33的高压气直接流向与所述总制动阀35的B 口连接的第一制动缸31和 第二制动缸32，驱动相应的刹车片抱紧，实现机械制动。[0041]所述防止门打开或者司机身体伸出门外保护、防司机离开工作岗位安全保护的工 作过程与上述防司机睡眠保护系统的紧急制动工作过程基本相同，在检测门打开或者司机 身体伸出门外的门限位开关10被压合时，所述第一安全电磁阀线圈7和所述第二安全电磁 阀线圈8得电；在检测司机是否离开工作岗位的脚踏开关9压合时，所述第一安全电磁阀 线圈7和所述第二安全电磁阀线圈8得电。这样，都会产生上述紧急制动的效果。[0042]以上对本实用新型所提供的工矿电机车安全保护装置的实施例进行了详细介绍， 该实施例为优选的实施例，实际上，对其中的一些防护环节可以省略，同样也可以达到部分 的安全保护效果。例如，仅仅采用紧急制动或者零给定制动中的一种作为防睡眠保护的安 全措施；或者，该安全保护装置仅仅考虑防睡眠保护而不考虑其他方面的保护，都可以达到 一定的安全保护效果。[0043]本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例 的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员， 依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明 书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.一种工矿电机车安全保护装置，包括变流器控制器，其特征在于，在变流器控制器的 速度编码节点的公共端通过第一继电器的常闭触点连接到变流器控制器速度编码的公共 端点；变流器控制器的输入节点连接有报警解除动作按钮；所述第一继电器的线圈受到变 流器控制器的输出端控制；所述变流器控制器内部设置有计时单元，在检测到报警解除动 作按钮超过第二预定时间仍然未动作后，变流器控制器通过其输出端控制第一继电器的线 圈得电，使第一继电器的常闭触点断开，速度编码节点的公共端与变流器控制器速度编码 的公共端点之间的连接断开，变流器控制器从所述速度编码端获得零给定，变流器控制器 进入零给定制动控制状态，控制电机进行零给定制动。
2.根据权利要求1所述的工矿电机车安全保护装置，其特征在于，所述第一继电器还 具有常开触点，该常开触点与安全电磁阀线圈串联；当所述第一继电器线圈得电后，该常开 触点闭合使安全电磁阀线圈得电。
3.根据权利要求2所述的工矿电机车安全保护装置，其特征在于，所述安全电磁阀包 括第一安全电磁阀和第二安全电磁阀；所述第一安全电磁阀跨接在总风缸出口和制动缸进 气口之间，为常闭阀；所述第二安全电磁阀连接在总制动阀0 口，为常通阀。
4.根据权利要求2或者3所述的工矿电机车安全保护装置，其特征在于，所述安全电磁 阀线圈与门限位开关串联。
5.根据权利要求2或者3所述的工矿电机车安全保护装置，其特征在于，所述安全电磁 阀线圈与脚踏开关串联。
6.根据权利要求1所述的工矿电机车安全保护装置，其特征在于，所述变流器控制器 计时单元还设定有第一预定时间，该第一预定时间小于所述第二预定时间；在计时达到第 一预定时间时，若尚未检测到报警解除动作按钮的动作，则所述变流器控制器控制电机减 速。
7.根据权利要求4所述的工矿电机车安全保护装置，其特征在于，所述变流器控制器 的一个输出端连接蜂鸣器；计时达到第一预定时间时，若尚未检测到报警解除动作按钮的 动作，则驱动所述蜂鸣器鸣叫。
专利摘要本实用新型提供一种工矿电机车安全保护装置，包括变流器控制器，在变流器控制器的速度编码节点的公共端通过第一继电器的常闭触点连接到变流器控制器速度编码的公共端点；变流器控制器的输入节点连接有报警解除动作按钮；所述第一继电器的线圈受到变流器控制器的输出端控制；所述变流器控制器内部设置计时单元，检测到报警解除动作按钮超过第二预定时间仍然未动作后，变流器控制器通过其输出端控制第一继电器的线圈得电，断开第一继电器常闭触点，速度编码节点公共端与变流器控制器速度编码的公共端点间的连接断开，电机进行零给定制动。优选方案中，还在紧急情况下同时启动紧急制动。本实用新型技术方案有效的提高了工矿电机车的安全保护级别。
文档编号B61C3/00GK201816467SQ201020562799
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者涂建军 申请人:北车兰州机车有限公司