[发明专利]一种无人电机车多模式控制结构与切换方法

说明书

技术领域

本发明属于矿山无人有轨运输技术领域，具体地是一种无人电机车多模式控制结 构与切换方法。

背景技术

有轨电机车是目前常用的矿石运输工具。传统的电机车运行方式是由驾驶人员在 矿井巷道内现场驾驶机车运行，存在工作环境恶劣、危险性大、机车运行受驾驶人员自身技 术、责任心、疲劳程度等人为因素影响较大。随着自动化、无线通信等新技术的发展，矿井巷 道内的无人化有轨运输开始得到关注。

无人电机车运输是一项综合采矿、机械、电气、通信、计算机、自动化等多技术领域 的系统工程。实现矿井内矿石运输的无人化，一般要求封闭井下巷道，操作人员只需要在地 面监控室即可实现电机车的远程控制和状态监视。采用网络或总线的方式，实现监控室与 运输巷道现场的数据通信，建立数据链路，实现控制指令和状态信息的上传下达。计算机联 锁系统实现机车运行的信集闭，包括进路闭塞、转辙机、信号机控制等。车载控制器实现电 机车的状态采集、速度回路控制等底层控制。

电机车的运行过程主要可以分为装矿、运输、卸矿三个阶段，其中装矿过程是指电 机车运行至放矿口处，启动放矿振动机，矿石由溜井落入电机车车厢的过程。卸矿是指电机 车运行到卸矿点，矿石从机车车厢底部自动落入卸矿溜井。在装矿点和卸矿点之间属于电 机车的运输过程。电机车运输系统的无人化可以是在上述三个过程的全部或者部分过程实 现现场无人化操作。此外电机车运输系统的设备状态对无人化的实现也至关重要，当个别 环节或设备出现故障时，控制系统必须做出相应的处理，切换到对应的控制模式。

因此根据无人电机车的任务需求和运行状态，令无人电机车运行于不同的控制模 式，是无人电机车控制系统设计的现实需求。多模式控制是指无人电机车控制系统采用不 同的控制方式以及相应的控制结构以满足不同的任务要求或电机车运行状态的需要。设计 实现多模式控制的关键在于，如何确定和划分控制系统的控制模式，以及如何实现多种控 制模式的管理和切换。

发明内容

本发明的目的是提出一种无人电机车多模式控制结构及其切换方法。针对无人电 机车的任务需求和自身运行状态，将电机车控制系统设置为不同的控制模式，以及不同模 式之间的切换条件和方法。

本发明提出电机车控制模式分为可相互切换的自主模式、半自主模式、自动模式、 手动模式四种。

自主模式下的电机车根据机车调度系统给定的任务要求进行完全自主运行，全过 程不需要操作人员的介入，包括自动放矿、自动卸矿、自动运输的全过程自动化实现。

半自主模式是指电机车在运输、卸矿阶段处于自主运行状态，不需要操作人员介 入；在放矿过程，由监控室人员进行远程遥控操作实现。

自动模式是一种远程遥控模式，操控人员在地面监控室通过遥控装置，远程遥控 机车放矿、运输、卸矿，控制电机车运行速度和方向。此种模式下，联锁系统处于工作状态， 进路闭塞、转辙机、信号机等设备由联锁系统自动控制。

手动模式是一种备用的应急控制模式。在手动模式下，电机车控制实现速度回路 的闭环，驾驶人员在远程遥控操纵电机车，使得机车按照设定的速度和方向行进。此种模式 下，联锁系统不工作，需人工远程遥控信号机、道岔转辙机等设备。

多模式控制的管理与切换方法。

根据无人电机车的任务需求和运行状态进行控制模式切换。模式切换可以根据操 控人员设置指令实现。自主模式为正常运行模式，当电机车运行系统出现故障时，发出故障 提示，由操控人员进行或自动进行模式切换。根据故障的不同，做出不同的应对措施，比如 紧急停车，带故障运行，变更运行模式等。

附图说明：

图1：自主模式控制系统结构示意图

图2：半自主模式控制系统结构示意图

图3：自动模式控制系统结构示意图

图4：手动模式控制系统结构示意图

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的无人电机车多模式控制结构与切换方法作进一步的说明。

1、无人电机车控制模式设计

1）自主模式