在港运煤敞车抱闸故障自动在线检测方法及系统与流程

本发明涉及工程机械以及工业控制技术领域，特别涉及一种在港运煤敞车抱闸故障自动在线检测方法及系统。

背景技术：

定位车是用于卸煤翻车机前调度运煤火车的一种机械装置。目前大秦线应用最普遍的运煤敞车大部分为c80车型，其自重20吨，可装载煤炭80吨，通常105节车厢编为一列。定位车一个典型作业循环为：定位车从正常作业返回停止限位牵引运煤重车至正常作业停止限位，定位车主臂缩回后不带负载，例如，运煤敞车，返回至正常作业返回停止限位。

翻车卸煤作业时，由于运煤敞车数量众多，若制动风管发生泄露故障，势必会产生意外的车辆制动力，发生抱闸故障，影响定位车对运煤敞车的牵引，严重时定位车牵引不动运煤敞车，甚至会对定位车驱动装置造成损坏。但是，目前翻车卸煤作业时，对运煤敞车抱闸故障的判断完全根据人为经验，存在一定的滞后性，实时性较差，不能预防抱闸故障对定位车驱动装置造成的损坏。

综上所述，现行完全靠人为经验判断运煤车抱闸故障的方法滞后性明显，不利于对设备的保护，已不能满足当下生产需求。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种在港运煤敞车抱闸故障的自动在线检测方法及系统，该方法基于定位车行走参数，通过实时采集定位车牵引运煤敞车行走时的关键参数，例如，转矩、电流、转速以及待卸运煤车厢数，将所采集到的关键参数与正常情况下的第一报警值进行比对，判定翻车机系统本身是否发生故障，在确定无翻车机故障，例如，定位车驱动故障、夹轮器异常夹紧故障，时得出运煤敞车是否发生抱闸故障的结论。

本发明考虑到存在制动缓解不彻底的问题，运煤敞车制动缓解后定位车行走参数的报警值比正常情况下略大。优选地，发生运煤车抱闸故障后定位车驱动电机，例如，12台，转矩报警值的参考值为额定转矩的160％，电流报警值的参考值为200a，以此确保制动缓解后定位车能够正常牵引运煤敞车前进。

采用本发明提供的基于定位车行走参数的在港运煤敞车抱闸故障检测方法，根据定位车行走参数特征，设置定位车驱动电机，例如，12台的转矩报警值的参考值为额定转矩的130％，其参考极限值为300％；驱动电机的电流报警值的参考值设置为170a，其参考极限值为256a。运煤敞车抱闸故障时，设置定位车驱动电机转矩报警值的参考值为额定值的160％，电流报警值的参考值为200a。

相应地，本发明还提供了一种在港运煤敞车抱闸故障检测系统，该系统包括：定位车驱动电机行走参数监测模块，实时采集定位车多台，例如，参考值为12台，行走驱动电机的关键参数，例如，转矩、电流和转速；翻车机系统控制模块，例如，plc控制器，比对定位车行走参数实时值与报警值，并根据定位车行走参数控制翻车机系统内各机构的动作，确定翻车机系统本身是否发生故障，所述翻车机系统本身的故障包括定位车驱动故障、夹轮器异常夹紧故障，在判定运煤敞车抱闸故障时，重新设定定位车的行走参数的报警值。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

本发明的技术方案如下：

一种在港运煤敞车抱闸故障自动在线检测方法，其包括以下步骤：

步骤一：预先设定正常情况下，定位车驱动电机各关键参数的第一报警值；所述关键参数包括转矩、电流、转速以及待卸运煤车厢数；

步骤二：在定位车牵引运煤敞车行走时，进行定位车行走参数监测，实时采集定位车牵引运煤敞车行走时多台驱动电机的行走参数；

步骤三：将各行走参数与正常情况下的第一报警值进行比对，若定位车行走参数正常则转入步骤二，确定翻车机系统是否出现故障，若出现翻车机故障，则转入步骤五，若各行走参数超过第一报警值且确定无翻车机故障，则判定运煤敞车是否发生抱闸故障，转入步骤四；

步骤四：若判定运煤敞车发生了抱闸故障，则需待运煤敞车进行制动缓解后，定位车继续牵引运煤敞车行走，此时设定第二报警值大于正常情况下的第一报警值；以便确保运煤车制动缓解之后，定位车能够正常牵引运煤敞车定位车牵引运煤敞车行走，转入步骤二；

步骤五：处理翻车机故障后，正常给定定位车行走参数，转入步骤二。

优选地，步骤三中将驱动电机的转矩、电流和转速与正常情况下的第一报警值进行比对；所述翻车机故障包括定位车驱动故障和夹轮器异常夹紧故障。

优选地，所述步骤二中采集定位车牵引运煤敞车行走时的关键参数包括定位车启动过程中驱动电机的转矩、电流和转速；匀速行驶时定位车驱动电机的转矩、电流和转速；前进减速时定位车驱动电机的转矩、电流和转速；定位车重载行走时待卸运煤敞车厢数。

优选地，比对过程具体为：

s1：设置定位车驱动电机的转矩的第一报警值的参考值为额定转矩的130％，其参考极限值为300％；驱动电机的电流的第一报警值的参考值设置为170a，其参考极限值为256a；

s2：若定位车牵引运煤敞车时驱动电机的转矩或电流超过上述各自的第一报警值，持续时间超过1000ms，且翻车机系统故障诊断模块，确定无翻车机故障时，则认定发生了运煤敞车抱闸故障。

优选地，定位车驱动电机的转矩的第二报警值的参考值为额定转矩的160％，电流的第二报警值的参考值为200a，以此确保制动缓解后定位车能够正常牵引运煤敞车前进。

一种运煤敞车抱闸故障检测系统，其包括：定位车驱动电机行走参数监测模块，实时采集定位车多台行走驱动电机的行走参数；翻车机系统plc，其用于定位车行走参数实时值与第一报警值之间的比对，翻车机系统plc根据定位车行走参数控制翻车机系统内各机构的动作，确定翻车机系统本身是否发生故障，在判定运煤敞车抱闸故障时，重新设定定位车的行走参数的第二报警值；各行走电机均连接至定位车驱动电机行走参数监测模块，通过电机参数实时监测软件采集定位车多台行走驱动电机的行走参数；所述定位车驱动电机行走监测模块与翻车机系统plc之间采用电连接，通过翻车机系统plc控制程序，将定位车行走参数实时值与第一报警值之间进行比对，翻车机系统plc根据定位车行走参数控制翻车机系统内各机构的动作。

优选地，所述翻车机系统内各机构包括翻车机、定位车、夹轮器、靠车板和压车梁。

与现有技术相比，本发明的优点是：

本发明公开了一种在港运煤敞车抱闸故障自动在线检测方法及系统，该方法主要特征在于，包括以下步骤：1)实时采集定位车牵引运煤敞车行走时多台驱动电机的转矩、电流、转速以及待卸运煤车厢数等关键参数；2)将驱动电机的转矩、电流和转速与正常情况下的报警值进行比对，结合翻车机系统故障诊断plc控制程序，由翻车机故障诊断程序确定是否翻车机系统本身发生了故障，在确定无翻车机故障，如，定位车驱动故障、夹轮器异常夹紧故障时得出运煤敞车是否发生抱闸故障的结论；3)若判定运煤敞车发生了抱闸故障，则需待运煤敞车进行制动缓解后，定位车继续牵引运煤敞车行走，而考虑到存在制动缓解不彻底的问题，此时的报警值大于正常情况下的报警值。本发明可以实时检测在港运煤敞车的抱闸故障，及时发现该类故障并联系铁路部门进行运煤敞车的制动缓解，并改善运煤敞车抱闸故障时定位车与运煤敞车之间的受力情况，有效地降低定位车驱动故障的次数。本发明能够延长定位车使用寿命；避免运煤敞车损坏；防止定位车故障；降低定位车驱动电机的能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明的在港运煤敞车抱闸故障自动在线检测系统的结构示意图；

图2是根据本发明的在港运煤敞车抱闸故障自动在线检测方法流程图；以及

图3根据本发明的在港运煤敞车抱闸故障自动在线检测方法及系统中定位车行走驱动电机转矩曲线示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

本发明利用定位车驱动电机行走参数来对在港运煤敞车抱闸故障进行检测，解决了传统检测手段无法检测机车解钩牵走后翻车机卸煤作业时发生的运煤敞车抱闸故障的问题；本发明通过提高运煤敞车发生抱闸故障进行制动缓解后的定位车驱动行走参数的报警值，即第二报警值，有效降低了制动缓解的时长，避免了制动缓解不彻底对作业效率造成的影响。

在港运煤敞车抱闸故障自动在线检测方法，其包括以下步骤：实时采集定位车牵引运煤敞车的行走参数；将各行走参数与正常情况下的第一报警值进行比对，确定翻车机系统是否出现故障，若确定无翻车机故障，则判定运煤敞车是否发生抱闸故障；若判定运煤敞车发生了抱闸故障，则需待运煤敞车进行制动缓解后，定位车继续牵引运煤敞车行走，此时设定第二报警值大于正常情况下的第一报警值。本发明能及时发现抱闸故障并联系铁路部门进行运煤敞车的制动缓解，改善运煤敞车抱闸故障时定位车与运煤敞车之间的受力情况，有效地降低定位车驱动故障次数，延长定位车使用寿命；避免运煤敞车损坏；防止定位车故障；降低定位车驱动电机的能耗。

具体地，根据本发明的实施例的一种在港运煤敞车抱闸故障自动在线检测方法，如图2和图3所示，其包括以下步骤：

步骤一：预先设定正常情况下，定位车驱动电机的第一报警值；

优选地，第一报警值包括第一转矩报警值和第一电流报警值；

步骤二：实时采集定位车牵引运煤敞车行走时多台驱动电机的关键参数，关键参数包括转矩、电流、转速以及待卸运煤车厢数；

步骤三：将各行走参数与正常情况下的第一报警值进行比对，确定翻车机系统是否出现故障，若确定无翻车机故障，则判定运煤敞车是否发生抱闸故障；

优选地，将驱动电机的转矩、电流和转速与正常情况下的第一报警值进行比对，同时结合翻车机系统故障诊断plc控制程序，由翻车机故障诊断程序确定是否翻车机系统本身发生了故障，在确定无翻车机故障(定位车驱动故障、夹轮器异常夹紧故障等)时得出运煤敞车是否发生抱闸故障的结论；

步骤四：若判定运煤敞车发生了抱闸故障，则需待运煤敞车进行制动缓解后，定位车继续牵引运煤敞车行走，此时设定第二报警值大于正常情况下的第一报警值；

若判定运煤敞车发生了抱闸故障，则需待运煤敞车进行制动缓解后，定位车继续牵引运煤敞车行走，而考虑到存在制动缓解不彻底的问题，因此，设定此时的第二报警值大于正常情况下的第一报警值。

优选地，步骤二中采集定位车牵引运煤敞车行走时的关键参数包括定位车启动过程中驱动电机的转矩、电流和转速；匀速行驶时定位车驱动电机的转矩、电流和转速；前进减速时定位车驱动电机的转矩、电流和转速；定位车重载行走时待卸运煤敞车厢数。

优选地，步骤三中各行走参数与正常情况下的第一报警值进行比对，同时结合翻车机系统故障诊断plc控制程序，由翻车机故障诊断程序确定是否翻车机系统本身发生了故障，在确定无翻车机故障时得出运煤敞车是否发生抱闸故障的结论。

优选地，翻车机故障包括定位车驱动故障和夹轮器异常夹紧故障。

具体地，比对过程具体为：

s1：设置定位车驱动电机，例如，12台的转矩报警值的参考值为额定转矩的130％，其参考极限值为300％，驱动电机的电流报警值的参考值设置为170a，其参考极限值为256a。

s2：若定位车牵引运煤敞车时驱动电机的转矩或电流超过上述各自的报警值，持续时间超过1000ms，且翻车机系统故障诊断模块，例如，plc，确定无翻车机故障时，则认定发生了运煤敞车抱闸故障。

优选地，步骤四中考虑到存在制动缓解不彻底的问题，运煤敞车制动缓解后定位车行走参数的第二报警值比正常情况的第一报警值略大。本发明设定此时定位车驱动电机，例如，12台的转矩报警值的参考值为额定转矩的160％，电流报警值的参考值为200a，以此确保制动缓解后定位车能够正常牵引运煤敞车前进。

一种运煤敞车抱闸故障检测系统，如图1所示，其包括：定位车驱动电机行走参数监测模块，例如，定位车驱动电机行走参数监测软件，其用于实时采集定位车多台行走驱动电机的关键参数，例如，转矩、电流和转速；翻车机系统plc，通过plc控制程序，其用于定位车行走参数实时值与第一报警值之间的比对，翻车机系统plc根据定位车行走参数控制翻车机系统内各机构的动作，确定翻车机系统本身是否发生故障，例如，定位车驱动故障、夹轮器异常夹紧故障，在判定运煤敞车抱闸故障时，重新设定定位车的行走参数的第二报警值。

优选地，各行走电机均连接至定位车驱动电机行走参数监测模块，通过电机参数实时监测软件采集定位车多台行走驱动电机的关键参数。

优选地，定位车驱动电机行走监测模块与翻车机系统plc之间采用电连接，通过翻车机系统plc控制程序，将定位车行走参数实时值与第一报警值之间进行比对，翻车机系统plc根据定位车行走参数控制翻车机系统内各机构，例如，控制翻车机、定位车、夹轮器、靠车板和压车梁的动作。

具体来说，定位车行走参数监视软件可以检测多台行走驱动电机参数，参数包括转矩、电流和转速，其中各参数均包括实时数据和历史数据。优选地，多台行走驱动电机的参考值为12台。

以某港口三翻翻车机系统为例，利用drivewindow软件工具对定位车所用的acs800多传动进行监控，记录定位车行走电机的各项主要工作参数和故障显示功能；翻车机系统plc控制程序比对定位车行走参数实时值与报警值，以某港口三翻翻车机系统为例，利用西门子s7-400系列plc处理drivewindow软件反馈的数据并控制翻车机、定位车、夹轮器、靠车板和压车梁等各机构的动作。

优选地，对于行走参数的接收和发送，可以采用任何适当的网络或设备来实现数据的接收或发送，例如采用工业以太网络等网络架构，本发明对此不进行限定。定位车行走参数的报警值可以预先存储在s7-400plc中，例如以列表或数据库等任何适当的形式，本发明对此不进行限定。

图2是根据本发明的在港运煤敞车抱闸故障检测方法的示意流程图，如图2所示，该方法包括下列步骤：

在步骤1001，利用软件实时采集定位车行走电机参数，例如，转矩、电流和转速。

在步骤1002，将这些关键参数与正常情况下定位车行走参数的第一报警值进行比对的同时结合翻车机系统故障诊断plc控制程序，由翻车机故障诊断程序确定是否翻车机系统本身发生了故障，在确定无翻车机故障的前提下得出运煤敞车是否发生抱闸故障的结论。以某港口三翻翻车机接卸的运煤敞车为例，设置12台定位车驱动电机的转矩报警值为额定转矩的130％，其极限值300％，驱动电机的电流报警值设置为170a，其极限值256a。

在步骤1003，运煤敞车抱闸故障时，设置定位车驱动电机转矩的报警值为额定值的160％，电流报警值为200a，以便确保运煤车制动缓解之后，定位车能够正常牵引运煤敞车。

实测表明，无论待卸运煤车厢有多少，运煤敞车发生制动故障进行制动缓解后定位车行走参数非常接近，因此，在步骤1002、1003设置的极限值均为固定值，无需根据待卸运煤车厢数改变。

图3是某港口三翻翻车机作业现场监测定位车牵引运煤敞车行走得到的转矩曲线，由图3可知，运煤敞车未发生抱闸故障时，定位车驱动电机的最大转矩为额定转矩的-115％，驱动电机转矩超载报警值为-130％，定位车驱动电机转矩超载持续4s之后报运煤车抱闸故障；待运煤敞车完成制动缓解后，由于制动缓解不彻底，定位车驱动电机的最大转矩为额定转矩的-141％，而驱动电机转矩超载报警值变为了-160％，这样就能够实现定位车对运煤敞车的正常牵引。由图3的分析可知，本发明不仅能够准确及时地检测出运煤敞车抱闸故障，而且能够应对运煤敞车制动缓解不彻底的问题。

上述方法步骤中，运煤敞车的制动缓解由铁路部门负责，对车辆制动缓解的方法、步骤等本发明不做限定。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所设定的定位车驱动电机行走参数的报警值可根据实际工况进行设定，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的参数设定值不再另行说明。此外，定位车驱动的型号多种多样，只要是利用定位车驱动电机行走参数来对运煤敞车抱闸故障进行检测，均不违背本发明的思想，都应当视为本发明所公开的内容。

最后应说明的是：以上所述实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。