本实用新型涉及电机车，尤其是一种改善作业环境，提高本质安全水平，实现了网络化、数字化、可视化管理，大大提高了生产组织效率的65T电机车无人驾驶控制系统。
背景技术：
在当前矿山形势下，地下开采成为主流开采模式，国内大型地下金属矿山均使用电机车作为主运输设备。司机在井下电机车内手动驾驶。放矿工现场放矿，电机车司机必须与放矿工现场沟通、配合。生产、组织等效率低，且容易装载异常。由于井下环境极其恶劣，井下操作人员存在重大安全隐患，且易发生职业病。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的就是现有矿山的电机车，需要司机在车上作业，工作环境恶劣，且效率低的问题，提供一种改善作业环境，提高本质安全水平，实现了网络化、数字化、可视化管理，大大提高了生产组织效率的65T电机车无人驾驶控制系统。
本实用新型的65T电机车无人驾驶控制系统，安装在65T电机车上，用于控制65T电机车工作，其特征在于该控制系统包括车载控制器、CAN通讯模块、DCS冗余控制器、操作台、铁路标签、变频器以及制动控制器，操作台设置在控制室内，操作台与DCS冗余控制器通过光纤通讯建立连接，CAN通讯模块集成在车载控制器内，DCS冗余控制器通过无线通讯连接然后再利用CAN转profinet协议网关与车载控制器的CAN通讯模块连接，铁路标签设置在65T电机车的通行巷道内并通过射频信号与读卡器通讯，读卡器再通过CAN转485协议转换器与车载控制器连接，变频器以及制动控制器分别与车载控制器连接，车载控制器内集成定速巡航模块、自动运行模块、自动对车模块以及异常检测模块。
所述的操作台内布置西门子PLC，采集操作台上的控制手柄以及开关的信息，再将信息传递到井下DCS冗余控制器，车载控制器通过与DCS冗余控制器建立通讯连接，实现数据传输，与此同时制定车载控制器与DCS冗余控制器之间的通讯协议，确定控制命令，状态信息等具体通讯内容。
本实用新型的65T电机车无人驾驶控制系统，结构简单，设计科学，使用方便，利用操作台远程控制矿井下的电机车，电机车内通过集成多种控制模块，以实现电机车的定速巡航、自动运行、自动对车等功能，并且实时监测电机车位置、故障情况，便于控制人员了解电机车的运行状况，必要时，还可以切换为远程手动控制，提高本质安全水平，实现了网络化、数字化、可视化管理，大大提高了生产组织效率。
附图说明
图1为本实用新型连接结构示意图。
其中，操作台1，DCS冗余控制器2，车载控制器3，变频器4，制动控制器5，CAN通讯模块6，定速巡航模块7，自动运行模块8，自动对车模块9，异常检测模块10。
具体实施方式
实施例1：一种65T电机车无人驾驶控制系统，安装在65T电机车上，用于控制65T电机车工作，该控制系统包括车载控制器3、CAN通讯模块6、DCS冗余控制器2、操作台1、铁路标签、变频器4以及制动控制器5，操作台1设置在控制室内，操作台1与DCS冗余控制器2通过光纤通讯建立连接，CAN通讯模块6集成在车载控制器3内，DCS冗余控制器2通过无线通讯连接然后再利用CAN转profinet协议网关与车载控制器3的CAN通讯模块6连接，铁路标签设置在65T电机车的通行巷道内并通过射频信号与读卡器通讯，读卡器再通过CAN转485协议转换器与车载控制器3连接，变频器4以及制动控制器5分别与车载控制器3连接，车载控制器3内集成定速巡航模块7、自动运行模块8、自动对车模块9以及异常检测模块10。
操作台1内布置西门子PLC，采集操作台1上的控制手柄以及开关的信息，再将信息传递到井下DCS冗余控制器2，车载控制器3通过与DCS冗余控制器2建立通讯连接，实现数据传输，与此同时制定车载控制器3与DCS冗余控制器2之间的通讯协议，确定控制命令，状态信息等具体通讯内容。
远程遥控人员按下定速巡航按钮，之后此命令信息经过操作台1传递至DCS冗余控制器2，再到车载控制器3的定速巡航模块7，进而执行定速巡航指令，电机车首次收到定速巡航指令时会采集当前车速信息，然后在定速巡航条件满足的条件下执行按照当前速度开始定速控制；司机每给定一次前进方向指令增加1km/h，最高限速15km/h，每给定一次后退指令减小1km/h，最低速度0km/h；如果遇到报警等重要故障信息则自动取消定速巡航状态；车载控制器3通过车速信息根据车轮直径、减速箱减速比、动力电机极对数等信息转换成频率信息给定到变频器4，变频器4执行速度控制模式，即控制目标为动力电机转速，以便车载控制器3能够精准控制车速。
电机车根据不同的位置信息，通过调用在车载控制器3内编制好的位置与车速的关系程序，自动计算出此时需要控制的行车速度，并将对应的车速信息根据车轮直径，减速箱减速比，动力电机极对数等信息转换成频率信息给定到变频器4，变频器4执行速度控制模式，以便能精准控制车速；同时对速度进行实时监测，如果实际车速超出设定值2km/h，则采取补加空气制动方案，并且进行PID调节，以便能迅速将速度控制在目标区间；为了实现定点停车，在离目标位置前50米开始减速，指导离目标位置2米时控制器减速到1km/h，然后立即断开牵引系统，投入最大空气制动，利用惯性向前继续走2米左右距离，保证电机车能够精确停到指定位置；自动运行期间，电机车通过通讯系统能够实时取得其他电机车的位置信息以及所有道岔信息，进而自动进行防碰撞控制，实时判断与前方车辆距离，如果距离小于安全值则立即投入制动控制器5停车；通过获取的道岔信息以及目标位置，自动判断当前道岔是否满足去目标位置的路径信息，如果不满足或者道岔本身有故障则自动进行停车，并且将道岔不满足行车的信息通过通讯系统上传给操作员。
控制系统接收到装矿定速巡航指令后自动按照1.0km/h速度进行匀速控制，并进入装矿定速巡航状态，如果接收到制动指令则投入空气制动系统停车，如果接收到松闸指令则依然按照此时设定的装矿定速巡航速度控制电机车匀速行驶；司机每给定一次前进方向指令增加1km/h，最高限速2km/h，每给定一次后退指令减小1km/h，最低限速1km/h；调整之后的速度控制值写入到车载控制器3掉电存储区内，即便车载控制器3重新上电仍然按照上一次调整之后的速度进行控制，以便根据不同人的驾驶习惯自动设置装矿速度；当接收到定速巡航指令、自动运行指令或者再次接收到装矿定速巡航指令取消装矿定速巡航状态，进入下一给定的控制模式。
电机车在装矿定速巡航状态下如果接收到自动对车指令则在接收到松闸指令时自动向前行驶固定距离，此距离值默认为5.8米，到达此距离值后自动进入制动状态；司机每给定一次前进方向指令增加0.1米，最高限距7米，每给定一次后退指令减小0.1米，最低限距4米；调整之后的距离值写入到控制器掉电存储区内，即便电机车控制器重新上电仍然按照上一次调整之后的距离值进行控制，以便根据不同溜井情况自动设置自动对车距离；当装矿定速巡航状态取消以及再次接收到装矿自动对车命令时取消自动对车状态。
电机车将所有巷道路径做出系统规划，确定每一条路的起始区间；电机车在运行过程中，车载控制器3首先对动力电机转速进行合适的滤波，确保转速采集精准，然后再利用电机车转速通过减速比、车轮直径计算出实时车速，采集控制器每一个循环周期，再将车速对时间进行积分运算，计算控制器每一循环周期时间内车辆位置的变化值，包括前进方向与后退方向，然后确定电机车在每一条路段上的具体位置。
巷道内所有关键部分都布置一个铁路标签，每个标签的ID号是唯一的，即通过扫描的某个标签号就能确定电机车的实时位置信息；将所有的标签ID号与位置信息录入到车载控制器3内，并建立相应的程序段，行驶过程中如果扫描的标签立即调用该程序段进行修正电机车坐标位置，防止电机车在位置累计的过程中增加累加误差。
电机车运行过程中，通过异常检测模块10对电机车内所有的状态信息以及当前的工作模式进行判断，如果计算结果异常立即通过通讯系统将异常信息发送至操作员所在操作台1上进行显示，保证操作员能实时观察到车辆报警状态。
电机车采用电空混合制动方式，即电制动与空气制动相互协调使用，实现电机车稳定、高效制动；以整列车为单位进行制动力控制；车载控制器3根据操作台1给定制动指令计算出所需制动力，制动过程中首选电制动方式，即将所需的全部制动力请求给制动控制器5，制动控制器5据此施加电制动力，同时将实际电制动力反馈给车载控制器3；车载控制器3将实际电制动力与列车所需制动力进行比较，如果电制动力能够满足电机车制动需求，则不施加空气制动；如果电制动力不能满足此时所需制动力，则车载控制器3发送指令给制动控制器5，施加空气制动，通过空气制动力进行补充；当电制动失效，所有制动需求则全部由制动控制器5通过施加空气制动力来承担，制动力的增加和减小根据操作人员的制动给定深度进行施加，自动运行状态下则根据速度PID调节来确定施加制动力的大小。
电机车使用USB转CAN协议转换器，用VB语言编写电机车调试软件，满足电机车控制系统各项调试需求；在计算机上利用VB语言以及USB转CAN协议转换器，编制电机车调试监控程序，利用已编通讯协议上所有数据位信息，接收CAN总线上所有车载控制器3发送的数据以及DCS冗余控制器2发送控制命令信息至CAN总线，以便车载控制器3能够接收，最终实现所有数据监测以及模拟操作员调试的功能。
车载控制器3支持CAN通讯方式，而铁路标签读卡器支持RS-485通讯方式，车载控制器3与CAN转485协议转换器采取CANopen通讯协议进行通讯，车载控制器3为主站，CAN转485协议转换器为从站，CAN转485协议转换器定期发送数据到车载控制器3，其中包含标签ID信息，是否扫描到标签信息以及CAN转485协议转换器的故障信息；CAN转485协议转换器与铁路标签读卡器采取modbus协议，CAN转485协议转换器为主站，铁路标签读卡器为从站，CAN转485协议转换器每隔100ms向铁路标签读卡器读取相关信息，包含是否扫描到标签以及标签ID号等等然后再发送至车载控制器3。