一种电机车自动供电信号电气闭锁系统及方法与流程

本发明涉及一种机车运输监控系统及方法，特别是一种电机车自动供电信号电气闭锁系统及方法。

背景技术：

目前，矿山机车运输的工作状态，一般是通过在巷道中安装的信号灯给出通行或者禁止通行的信号，通常红灯信号为信号闭塞，绿灯信号为信号开放；机车司机通过观察信号状态判定机车运行与否，这是一种靠主观意识的调度方式，存在一定的风险和不确定性，当矿山机车的司机在疲惫或者大意的情况下，没有留意信号灯的状态时，会出现两车顶头行驶的情况，严重时可能导致两车相撞或追尾。

技术实现要素：

本发明的目的是要提供一种电机车自动供电信号电气闭锁系统及方法，解决机车运输监控系统中只有信号闭锁，没有电气闭锁的问题。

本发明的目的是这样实现的：本发明包括：闭锁系统和闭锁方法；

所述的闭锁系统包括：直流电源线、架线、矿山机车、架线控制器、绝缘器和信号灯；架线为分段设置，在两段架线之间均有绝缘器，并电气绝缘，在绝缘器的位置均设置有信号灯，在绝缘器的前、后区段或者在矿山机车上设置有架线控制器；在每一段架线与直流电源线之间连接有架线控制器，架线控制器接通或切断架线上的直流电源。

所述的架线控制器包括通讯模块和电气闭锁装置。

所述的通讯模块为有线通讯模块，有线通讯模块的芯片为CAN模块；架线传感器通过有线通讯模块的芯片CAN模块和导线与电气闭锁装置连接；将控制信号传送到电气闭锁装置，电气闭锁装置实施控制。

所述的通讯模块为无线通讯模块，无线通讯模块为基于单片机的无线发射器和无线接收器，基站、网关均内置有无线通讯模块，基站、网关和地面控制计算机通讯连接；无线通讯模块的输出端通过驱动器与电气闭锁装置连接；无线通讯模块的芯片为ZIGBEE传输模块。

所述的电气闭锁装置包括：主机、转换开关、声光报警器和通讯模块；转换开关一端与直流电源线的接线端连接，另一端通过主机与架线连接，主机连接有声光报警器；通讯模块通过网络与地面控制计算机通讯，地面控制计算机通过网络向通讯模块下达控制指令后，通讯模块将控制指令输出至电器执行器，电器执行器实施接通或断开矿山机车电源，实现对机车电源的接通或断开控制。

所述的架线传感器为电压传感器、水银传感器、红外传感器、反射传感器、载波传感器。

在监控网络内，对监控网络内的通信模块编码，通信模块在监控网络内通讯；在行驶区域，矿山机车驶入的轨道区段，该轨道区段的架线和信号灯接收到矿山机车驶入的通讯信号，按行驶规律向矿山机车提供行驶电源和通行信号；矿山机车驶离的轨道区段，该轨道区段的电气闭锁装置和信号灯接收到矿山机车驶离的通讯信号，电气闭锁装置停止对该轨道区段的架线供电信号灯显示绿灯。

闭锁方法：当矿山机车驶入的轨道区段为被占用区段或被闭塞区域时，被占用区段或者轨道区域的架线控制器向被占用区段或者轨道区域前方和后方的信号灯发出红灯信号，同时实施闭锁该闭塞区域或者被占用区段的前方或者后方相向或者同向行驶的矿山机车，对矿山机车作停电处理，使其他车辆无法进入该闭塞区域或者被占用区段，强行禁止行驶。

所述的架线控制器包括通讯模块和电气闭锁装置。

所述的通讯模块为有线通讯模块，所述的有线通讯模块为架线传感器，架线传感器通过导线与电气闭锁装置连接；将控制信号传送到电气闭锁装置，电气闭锁装置实施控制。

所述的通讯模块为有线通讯模块，有线通讯模块的芯片为CAN模块；所述的有线通，架线传感器通过有线通讯模块的芯片CAN模块和导线与电气闭锁装置连接；将控制信号传送到电气闭锁装置，电气闭锁装置实施控制；所述的通讯模块为无线通讯模块，无线通讯模块的芯片为ZIGBEE传输模块；无线通讯模块内置于基站和网关内；无线通讯模块、无线基站、网关和地面控制计算机实时通讯；轨道区段被占用或闭塞时，无线基站将接到的被占用或闭塞信号通过网关向地面控制计算机发出闭塞信号，地面控制计算机根据闭塞状况，通过监控网络发出改变信号灯状态的控制信息，同时发出电气闭锁的控制信息，无线接收器将接收到的闭锁控制信号通过驱动器发送到电气闭锁装置，电气闭锁装置实施控制。

电气闭锁方法具体步骤：

（a）在道岔口或弯道处，矿山机车将处在信号闭塞区域的信息通过基站上传到地面控制计算机，地面控制计算机通过监控网络发出控制指令，电气闭锁装置切断该闭塞区段的架线电源，对矿山机车实施电气闭锁，使处在信号闭塞一侧或者是另一个方向矿山机车停止运行，等待信号开放；

（b）在矿山机车发生的追尾区域，矿山机车行驶过程中，行驶的前方、后方区域有追尾信号时，发出追尾信号的矿山机车通过基站、网关实时向地面控制计算机发送追尾信息，地面控制计算机通过监控网络向发出追尾信息矿山机车前方和后方进入追尾范围内的矿山机车发出停车指令，同时启动电气闭锁装置，对控制该闭塞区段的架线电源或电瓶车作停电处理；

（c）在矿山机车的行驶区域或者无车行驶区域，该行驶区域的基站向地面控制计算机实时发送出行驶区域被占用闭塞或者无车行驶的信息，地面控制计算机向基站发送区域闭塞或区域开放信号指令，基站对行驶区域被占用闭塞或者无车行驶的信号灯实施控制，对区域闭塞发出红灯控制信号，区域开放发出绿灯控制信号。

所述的停电处理方法：包括对架线供电的矿山机车停电方法和对电瓶车停电方法；

所述的架线供电的矿山机车停电方法：通过架线供电的矿山机车，在供电回路与区段架线之间安装电气闭锁装置，通讯模块发出控制信号，控制电气闭锁装置。

具体方法：

（a）基站对矿山机车实时定位，通过监控网络向地面控制计算机发送行驶区域发生闭塞信息，地面控制计算机将计算结果，通过监控网络向基站、电气闭锁装置发出控制指令，电气闭锁装置切断架线电源，停止向矿山机车供电；

（b）在架线上安装电压传感器或触碰式传感器，通过矿山机车上的集电弓摩檫导电，或者是通过触碰水银导电的方式使架线电压通过导线传输到电气闭锁装置，电气闭锁装置实现自动控制；电气闭锁装置对被闭塞区域的矿山机车实施供电或停电。

（c）在巷道、轨道上安装位置传感器，当区域发生闭塞时，位置传感器将闭塞信息通过导线传送至电气闭锁装置，电气闭锁装置对被闭塞区域的矿山机车实施供电或停电；

（d）矿山机车安装载波传感器，载波发射器在架线上发射载波信号，矿山机车上的载波传感器通过集电弓从架线上接收载波信号，实施电气闭锁装置自动控制；当矿山机车行驶到闭塞区域时，载波传感器控制被闭塞区域电气闭锁装置，电气闭锁装置对被闭塞区域的矿山机车实施供电或停电；

（e）在架线上安装红外式传感器、接近式传感器，在电机车架线上安装有红外线反射传感器或者接近传感器，当矿山机车上的集电弓接近红外线反射传感器或者接近传感时，启动架线上的红外式传感器或者接近式传感器，控制被闭塞区域电气闭锁装置；当矿山机车行驶到被闭塞区域时，红外式传感器或者接近式传感器控制被闭塞区域电气闭锁装置，电气闭锁装置对被闭塞区域的矿山机车实施供电或停电。

所述的电瓶车停电处理方法：通过电瓶供电的矿山机车，在矿山机车上安装电气闭锁装置，通讯模块发出控制信号，控制电气闭锁装置实施控制；

（a）基站收到控制信号，基站对矿山机车实时定位，通过监控网络向地面控制计算机发送行驶区域发生的闭塞信息，地面控制计算机将计算结果，通过监控网络向基站、电瓶车上的电气闭锁装置发出控制指令，电气闭锁装置切断电瓶车的电池供电回路，停止向矿山机车供电；

（b）、在井下巷道内安装位置传感器，通过位置传感器对电瓶车位置定位，当电瓶车行驶到被闭塞区域时，位置传感器将传感信号传送至电气闭锁装置，电气闭锁装置实施自动控制；对被闭塞区域的电瓶车供电、停电。

所述的监控网络为：zigbee传输技术、RFID射频技术、GPS无线定位技术、Wifi无线通讯技术或UWB无线载波通讯技术；包括有线网络或者为无线网络，所述的有线网络包括有线网关和有线基站；所述的无线网络包括无线网关和无线基站。

所述的矿山机车为架线电机车、电瓶车、无轨胶轮车或矿用式汽车。

有益效果，由于采用了上述方案，当该控制区域的架线有电时，语言报警器工作，扬声器发出报警信号，同时安装在巷道内的警示灯闪烁，提醒行人架线有电。电气闭锁装置的主机通过检测机车行驶而产生的电流信号判断机车是否离开该区段。当电机车行驶离开控制区后，此区段架线无电流信号，电气闭锁装置的主机经延时后，架线控制区断电，语言报警器停止工作，警示灯停止闪烁。电气闭锁装置恢复静态，供电区停电。

该行驶区域被占用后区域内监控系统识别，监控系统向对方、后方车辆发出红灯信号，当矿山机车行驶到下一区域时，区域前方、区域后方亮红灯，矿山机车行驶到下一区域后，上一区域红灯变绿灯，信号解锁。矿山机车行驶在弯道或岔口前方时，如果前方有车辆或观察到前方红灯信号时，矿山机车进行自动等待；如果矿山机车继续行驶，电机车车头上的车载机会进行闯红灯报警，同时红灯区域内的供电回路或机车供电回路自动停电，实现了矿山机车强制管理。

当行驶的电机车驶入被闭塞域后，安装在电机车上的或者是安装在架线上的传感器发送的传感信号，电气闭锁装置接收传感信息并解调后驱动电气闭锁装置工作，电气闭锁装置给该区域架线停电或者供电。

当行驶的电瓶车驶入被闭塞域后，安装在巷道上的或者是安装在轨道上的位置传感器发送的传感信号，通过监控网络向地面控制计算机发送行驶区域发生闭塞信息，地面控制计算机通过计算，通过监控网络向基站、电瓶车上的电气闭锁装置发出控制指令，电气闭锁装置切断电瓶车的电池供电回路。电瓶车处于闭塞等待状态，当被闭塞区域的信号开放后，地面控制计算机通过计算，通过监控网络向基站、电瓶车上的电气闭锁装置发出控制指令，闭合电瓶车供电回路继续行驶。

当行驶的电瓶车驶入被闭塞域后，基站对矿山机车实时定位，通过监控网络向地面控制计算机发送行驶区域发生闭塞信息，地面控制计算机通过计算，通过监控网络向基站、电瓶车上的电气闭锁装置发出控制指令，电气闭锁装置切断电瓶车的电池供电回路。

解决了现有矿山机车运输中只有信号闭锁，无法强制管理，从而避免机车运输中存在的安全问题，达到了本发明的目的。

优点：电气与信号同时闭锁，电气闭锁和信号闭锁同步，可有效地避免因电机车司机疲惫而产生误闯红灯，或者现场行车规律、逻辑不明确而产生的安全事故。

附图说明

图1为本发明的直道运行控制结构图。

图2为本发明的岔道运行控制结构图。

图3为本发明的弯道运行控制结构图。

图4为本发明的电瓶车自动供电信号电气闭锁系统图。

图5为本发明的胶轮车自动供电信号电气闭锁系统图。

图中，1、架线；2、信号灯；3、绝缘器；4、车载机；5、矿山机车；6、主机；7、声光报警器；8、转换开关；9、基站；10、有线网关。

具体实施方式

实施例1：本发明包括：闭锁系统和闭锁方法；

所述的闭锁系统包括：直流电源线、架线1、矿山机车4、架线控制器、绝缘器3和信号灯2；架线1为分段设置，在两段架线1之间均有绝缘器3，并电气绝缘，在绝缘器3的位置均设置有信号灯2，在绝缘器的前、后区段或者在矿山机车5上设置有架线控制器；在每一段架线与直流电源线之间连接有架线控制器，架线控制器接通或切断架线上的直流电源。

所述的架线控制器包括通讯模块和电气闭锁装置。

所述的通讯模块为无线通讯模块，无线通讯模块为基于单片机的无线发射器和无线接收器，基站、网关均内置有无线通讯模块，基站9、网关和地面控制计算机通讯连接；无线通讯模块的输出端通过驱动器与电气闭锁装置连接；无线通讯模块的芯片为ZIGBEE传输模块。

所述的电气闭锁装置包括：主机6、转换开关8、声光报警器7和通讯模块；转换开关6一端与直流电源线的接线端连接，另一端通过主机6与架线1连接，主机6连接有声光报警器7；通讯模块通过网络与地面控制计算机通讯，地面控制计算机通过网络向通讯模块下达控制指令后，通讯模块将控制指令输出至电器执行器，电器执行器实施接通或断开矿山机车电源，实现对矿山机车电源的接通或断开控制。

在监控网络内，对监控网络内的通信模块编码，通信模块在监控网络内通讯；在行驶区域，矿山机车驶入的轨道区段，该轨道区段的架线和信号灯接收到矿山机车驶入的通讯信号，按行驶规律向矿山机车提供行驶电源和通行信号；矿山机车驶离的轨道区段，该轨道区段的电气闭锁装置和信号灯接收到矿山机车驶离的通讯信号，电气闭锁装置停止对该轨道区段的架线供电信号灯显示绿灯。

闭锁方法：当矿山机车驶入的轨道区段为被占用区段或被闭塞区域时，被占用区段或者轨道区域的架线控制器向被占用区段或者轨道区域前方和后方的信号灯发出红灯信号，同时实施闭锁该闭塞区域或者被占用区段的前方或者后方相向或者同向行驶的矿山机车，对矿山机车作停电处理，使其他车辆无法进入该闭塞区域或者被占用区段，强行禁止行驶。

所述的架线控制器包括通讯模块和电气闭锁装置。

所述的通讯模块为无线通讯模块，内置于基站和网关内；无线通讯模块、无线基站、网关和地面控制计算机实时通讯；轨道区段被占用或闭塞时，无线基站将接到的被占用或闭塞信号通过网关向地面控制计算机发出闭塞信号，地面控制计算机根据闭塞状况，通过监控网络发出改变信号灯状态的控制信息，同时发出电气闭锁的控制信息，无线接收器将接收到的闭锁控制信号通过驱动器发送到电气闭锁装置，电气闭锁装置实施控制。

电气闭锁方法具体步骤：

（a）在道岔口或弯道处，矿山机车将处在信号闭塞区域的信息通过基站上传到地面控制计算机，地面控制计算机通过监控网络发出控制指令，电气闭锁装置切断该闭塞区段的架线电源，对矿山机车实施电气闭锁，使处在信号闭塞一侧或者是另一个方向矿山机车停止运行，等待信号开放；

（b）在矿山机车发生的追尾区域，矿山机车行驶过程中，行驶的前方、后方区域有追尾信号时，发出追尾信号的矿山机车通过基站、网关实时向地面控制计算机发送追尾信息，地面控制计算机通过监控网络向发出追尾信息矿山机车前方和后方进入追尾范围内的矿山机车发出停车指令，同时启动电气闭锁装置，对控制该闭塞区段的架线电源或电瓶车作停电处理。

（c）在矿山机车的行驶区域或者无车行驶区域，该行驶区域的基站向地面控制计算机实时发送出行驶区域被占用闭塞或者无车行驶的信息，地面控制计算机向基站发送区域闭塞或区域开放信号指令，基站对行驶区域被占用闭塞或者无车行驶的信号灯实施控制，对区域闭塞发出红灯控制信号，区域开放发出绿灯控制信号。

对架线供电的矿山机车停电方法，通过架线供电的矿山机车，在供电回路与区段架线之间安装电气闭锁装置，通讯模块发出控制信号，控制电气闭锁装置；

具体方法：基站对矿山机车实时定位，通过监控网络向地面控制计算机发送行驶区域发生闭塞信息，地面控制计算机将计算结果，通过监控网络向基站、电气闭锁装置发出控制指令，电气闭锁装置切断架线电源，停止向矿山机车供电。

所述的监控网络为：zigbee传输技术、RFID射频技术、GPS无线定位技术、Wifi无线通讯技术或UWB无线载波通讯技术；包括有线网络或者为无线网络，所述的有线网络包括有线网关和有线基站；所述的无线网络包括无线网关和无线基站。

所述的矿山机车为架线电机车、电瓶车、无轨胶轮车或矿用式汽车。

实施例2：本实施例中，通讯模块为有线通讯模块，有线通讯模块的芯片为CAN模块；所述的有线通，架线传感器通过有线通讯模块的芯片CAN模块和导线与电气闭锁装置连接；将控制信号传送到电气闭锁装置，电气闭锁装置实施控制。

所述的架线传感器为电压传感器、水银传感器、红外传感器、反射传感器、载波传感器。

架线供电的矿山机车停电方法：通过架线供电的矿山机车，在区段架线上安装电气闭锁装置，具体方法：在架线上安装电压传感器或触碰式传感器，通过矿山机车上的集电弓摩檫导电，或者是通过触碰水银导电的方式使架线电压通过导线传输到电气闭锁装置，电气闭锁装置实现自动控制；电气闭锁装置对被闭塞区域的矿山机车实施供电或停电。

所述的监控网络为有线网络，所述的有线网络包括有线网关10和有线基站。

其它与实施例1同。

实施例3：架线供电的矿山机车停电方法：通过架线供电的矿山机车，在区段架线上安装电气闭锁装置，具体方法：通讯模块为有线通讯模块，有线通讯模块为位置传感器；在巷道、轨道上安装位置传感器，当区域发生闭塞时，位置传感器将闭塞信息通过导线传送至电气闭锁装置，电气闭锁装置对被闭塞区域的矿山机车实施供电或停电。

所述的监控网络为有线网络，所述的有线网络包括有线网关和有线基站。

其他与实施例1同。

实施例4：架线供电的矿山机车停电方法：通过架线供电的矿山机车，在区段架线上安装电气闭锁装置，具体方法：矿山机车安装载波传感器，载波发射器在架线上发射载波信号，矿山机车上的载波传感器通过集电弓从架线上接收载波信号，实施电气闭锁装置自动控制；当矿山机车行驶到闭塞区域时，载波传感器控制被闭塞区域电气闭锁装置，电气闭锁装置对被闭塞区域的矿山机车实施供电或停电。

其它与实施例1同。

实施例5：所述的架线供电的矿山机车停电方法：通过架线供电的矿山机车，在区段架线上安装电气闭锁装置，具体方法：在架线上安装红外式传感器、接近式传感器，在电机车架线上安装有红外线反射传感器或者接近传感器，当矿山机车上的集电弓接近红外线反射传感器或者接近传感时，启动架线上的红外式传感器或者接近式传感器，控制被闭塞区域电气闭锁装置；当矿山机车行驶到被闭塞区域时，红外式传感器或者接近式传感器控制被闭塞区域电气闭锁装置，电气闭锁装置对被闭塞区域的矿山机车实施供电或停电。

其它与实施例1同。

实施例6：通过电瓶供电的矿山机车，在矿山机车上安装电气闭锁装置，通讯模块发出控制信号，控制电气闭锁装置实施控制；电瓶车停电处理的具体方法：基站收到控制信号，基站对矿山机车实时定位，通过监控网络向地面控制计算机发送行驶区域发生的闭塞信息，地面控制计算机将计算结果，通过监控网络向基站、电瓶车上的电气闭锁装置发出控制指令，电气闭锁装置切断电瓶车的电池供电回路，停止向矿山机车供电。

其它与实施例1同。

实施例7：通过电瓶供电的矿山机车，在矿山机车上安装电气闭锁装置，通讯模块发出控制信号，控制电气闭锁装置实施控制；电瓶车停电处理的具体方法：在井下巷道内安装位置传感器，通过位置传感器对电瓶车位置定位，当电瓶车行驶到被闭塞区域时，位置传感器将传感信号传送至电气闭锁装置，电气闭锁装置实施自动控制；对被闭塞区域的电瓶车供电、停电。

其它与实施例1同。