[发明专利]矿用齿轨卡轨机车驱动监测与分析方法

权利要求书

1.矿用齿轨卡轨机车驱动监测与分析方法，该方法涉及的装置包括齿轨卡轨轨道（1）、驱动装置架体（2）、驱动轮架（3）、驱动滚子销（4）、驱动装置连杆座（5）、驱动装置连杆（6）、驱动液压马达（7）、驱动连接套筒（8）、旋转编码器（9）、承载导向小车（10）、供电电源（11）、电缆（12）和控制器（13），十六个驱动滚子销（4）固定于驱动轮架（3）上，驱动轮架（3）通过驱动连接套筒（8）与驱动装置架体（2）连接，驱动轮架（3）能够以驱动连接套筒（8）的中心轴线旋转运动；驱动液压马达（7）与旋转编码器（9）分别固定于驱动连接套筒（8）的两端，左侧为驱动装置一，右侧为驱动装置二，两个驱动装置连杆座（5）分别固定在驱动装置架体（2）的前后两端；驱动装置连杆（6）的两端与两个驱动装置的驱动装置连杆座（5）连接，组成两组驱动装置同步运行；四个承载导向小车（10）安装于驱动装置架体（2）的下侧，使驱动装置架体（2）能够在齿轨卡轨轨道（1）上前后移动；移动过程中驱动滚子销（4）与齿轨卡轨轨道中的齿条啮合，实现两组驱动装置的同步移动；2个旋转编码器（9）分别安装于两个驱动装置上，并且两个旋转编码器（9）分别通过电缆（12）与控制器（13）相连，供电电源（11）通过电缆（12）与控制器（13）连接，其特征在于，其步骤如下：

S1：采集数据：旋转编码器与驱动轮传动轴连接，驱动轮的旋转速度与旋转编码器的旋转速度一致；旋转编码器的信号电缆与控制器连接，其中信号结构为脉冲信号，信号电缆与控制器的脉冲采集I/O点连接，旋转编码器的周脉冲量为100pps；

S2：旋速对比：分为各旋转编码器的自对比和两个旋转编码器之间的对比；

（1）各旋转编码器的自对比，通过采集旋转编码器前三秒的脉冲量，并做数值对比处理，以中间数值作为对比数值，通过取三次对比数值的平均数值作为当前频率f，通过脉冲量数值对比平均处理，进行信号的初步过滤，滤除误差，并将处理过后的信号作为真正的速度信号；

自对比中的数值对比逻辑：

设三个数值为f1、f2、f3，若f1≤f2≤f3，则取f2值；若f1≤f3≤f2，则取f3值；若f2≤f3≤f1,则取f3值;若f2≤f1≤f3,则取f1值;若f3≤f1≤f2，则取f1值；若f3≤f2≤f1，则取f2值；

对比后的平均逻辑：

取前三秒的当前频率f，相加后除以3，为过滤后最终频率；

数学逻辑解释：

启动开始前6秒内，时间从前至后，旋转编码器的输出频率为f1、f2、f3、f4、f5、f6，其中“MEDIAN（）”函数为取中间数函数，则对应过滤信号后的频率f为

fa=MEDIAN（f1，f2，f3）；第三秒时的频率

fb=MEDIAN（f2，fa，f4）；第四秒时的频率

fc=MEDIAN（fa，fb，f5）；第五秒时的频率

fd=MEDIAN（fb，fc，f6）；第六秒时的频率；

（2）两个旋转编码器之间的对比，通过采集两个旋转编码器的两个当前频率，将这两个数值进行对比；

S3：驱动轮运行状态判断：

驱动滚子销断裂分析：当两个速度信号中的某一个速度突然增大，并速度增大信号与原信号比值大于1.5时，可判定为速度突然增大的驱动装置发生滚子销断裂现象，控制器对外输出停车保护信号；

其中驱动轮运行状态判断信号为0或1值，若为1，则驱动轮正常；若为0，则判断为驱动轮有问题，机车的控制器会控制机车驱动系统停止运行并控制制动系统电磁阀复位；

制动结构采用一种失效制动方式的液压系统，当液压电磁阀复位，使液压系统无液压时，制动器抱死驱动轮，整个机车系统处于制动状态；当机车开始工作时，液压电磁阀动作，给液压系统加压，打开制动器，松开驱动轮，整个机车系统处于工作状态；

S4：上坡或下坡坡度计算：

（1）上坡或下坡的变坡分析：两个驱动装置从左向右运行，采集两个驱动装置的驱动轮旋转速度信号，并将驱动装置二的旋转速度与驱动装置一的旋转速度进行一下比值，当比值大于1并小于1.5时，驱动装置二的驱动轮的旋转速度略高，可判定为上坡变坡状态；当比值小于1且大于0.67时，驱动装置二的驱动轮的旋转速度略低，可判定为下坡变坡状态；

根据上下坡的变坡状态判断，控制器对外输出变坡状态信号，用于在人机交互的显示器上显示出变坡状态；其中机车运行状态判断信号为0或1值，若为1，则为上坡；若为0，则为下坡；通过机车控制器对信号的转化，在机车司机室内的人机交互显示器上显示出上坡或下坡提示；

（2）上坡的坡度分析：

两个驱动装置从左向右运行，齿轨卡轨轨道的变坡半径为R米，驱动轮半径为r，驱动装置一的驱动轮旋转角速度为ω1，驱动装置二的驱动轮旋转角速度为ω2；

在上坡过程中，可分为四个状态，分别为驱动装置二开始变坡状态，为t0状态；驱动装置一开始变坡并且驱动装置二在上变坡道内，为t1状态；驱动装置二驶出上变坡道并且驱动装置一在上变坡道内，为t2状态；驱动装置一驶出上变坡道，为t3状态；

在不同状态下驱动装置一与驱动装置二的驱动轮旋转角速度有一定关系，可以通过关系条件进行状态判断并计时：

当时，为t0状态，并计时为t0；

当时，为t1状态，并计时为t1；

当时，为t2状态，并计时为t2；

当时，为t3状态，并计时为t3；

根据驱动装置二的驱动轮在上变坡道上的旋转角度，可计算出爬坡角度α：

，

通过积分算法进行过滤上坡过程中的变速影响，

；

（3）下坡的坡度分析：

两个驱动装置从左向右运行，齿轨卡轨轨道的变坡半径为R米，驱动轮半径为r，驱动装置一的驱动轮旋转角速度为ω1，驱动装置二的驱动轮旋转角速度为ω2；

在下坡过程中，可分为四个状态，分别为驱动装置二开始变坡状态，为t0状态；驱动装置一开始变坡并且驱动装置二在下变坡道内，为t1状态；驱动装置二驶出下变坡道并且驱动装置一在下变坡道内，为t2状态；驱动装置一驶出下变坡道，为t3状态；

在不同状态下驱动装置一与驱动装置二的驱动轮旋转角速度有一定关系，可以通过关系条件进行状态判断并计时：

当时，为t0状态，并计时为t0；

当时，为t1状态，并计时为t1；

当时，为t2状态，并计时为t2；

当时，为t3状态，并计时为t3；

根据驱动装置二的驱动轮在下变坡道上的旋转角度，可计算出爬坡角度α：

，

通过积分算法进行过滤下坡过程中的变速影响：

；

控制器将根据计算之后的上下坡的坡度数据，对外输出，用于在人机交互的显示器上显示出坡度值数据；其中计算后的坡度值，能以数值形式对外传输；通过机车控制器对信号的数值进行转化，在机车司机室内的人机交互显示器上显示出具体的坡度数值大小，方便司机查看并对速度提前控制，减少安全隐患。