一种矿山固废重力储能与散料轨道运输控制系统的制作方法

本发明涉及矿山运输，具体涉及一种矿山固废重力储能与散料轨道运输控制系统。

背景技术：

1、随着我国国民经济的飞速发展，用电设备种类、数量的激增，使电网的峰谷差值不断增大，不仅加剧了电网调峰的困难，也给电网的稳定性带来了巨大挑战，储能系统可在电网能量过剩时储存能量，在电网需要时释放能量，先进储能系统具备的毫秒级功率动态补偿能力，能极大地改善由新能源发电随机性、波动性、间歇性给电网带来的不稳定问题，在电力市场环境下，实施峰谷电价，储能系统可以将电源参与电网调度后多发的电力以低电价储存，在调度需求或者高电价时并入电网，参与调峰，使得分布式发电效益达到最大化。

2、重力储能作为一种新型长时大容量储能方式，兼具高安全性、高效率、长寿命、短建设周期等优势，储能的基本过程为：利用富裕电力驱动电机拉升重物，转变为高位势能存储；释放重物实现发电。因其储能容量大、出力时间长、单位能量成本低的特性，可以精确跟踪电网调度指令。

3、目前矿山散料运输中，需要将散装物料从采矿区运输至地面，其井下与地面存在较大的高度差，如何利用矿场现有结构，实现矿区的大规模重力储能系统建设，为本发明核心需要解决的问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提出了一种矿山固废重力储能与散料轨道运输控制系统，包括装载列车、地下装载站、地面卸料站、轨道以及总控制中心，轨道上安装有若干个驱动站，装料列车在驱动站的带动下在轨道上行驶，所述轨道由地下轨道一端依次连接上坡轨、地面轨道、卸料倾倒轨再经一段地面轨道连接下坡轨后连接地下轨道另一端形成装载运输线，

2、地面轨道之间的区域设置有上位固废储能仓，所述上位固废储能仓下方设置有上位接料轨，上方设置有上位固废倾倒轨，所述上位接料轨、上位固废倾倒轨两端均与地面轨道连接，所述卸料倾倒轨的出口端和上位接料轨的入口端连接有运输-发电转换轨；

3、所述下坡轨上设置有下坡发电区，所述下坡发电区与蓄电器连接；

4、矿山地下采空区内设置有下位固废储能仓，所述下位固废储能仓下方设置有下位接料轨，上方设置有下位固废倾倒轨，所述下位接料轨、下位固废倾倒轨两端均与地下轨道连接；

5、所述上位接料轨出口端依次连接地面轨道、下坡轨下坡发电区、地下轨道进入下位固废倾倒轨后接入地下轨道，并经上坡轨至上位接料轨入口端形成发电运输线；

6、所述下位接料轨出口端依次连接地下轨道、上坡轨、地面轨道进入上位固废倾倒轨后接入地面轨道，并经下坡轨、地下轨道接至下位接料轨入口端形成重力储能运输线；

7、所述装载列车从地下装载站装料，经地面轨道、上坡轨道、卸料倾倒轨卸料后，经地面轨道、运输-发电转换轨进入上位接料轨，进行发电模式接料后，出上位接料轨经下坡轨的下坡发电区将重力势能转成机械能发电储能至蓄电器，发电后装置列车经地下轨道进入下位固废倾倒轨将固废散料倾倒至采空区的下位固废储能仓后，进入地下轨道回至装载站，形成运输-发电兼容线，

8、总控制中心设置装载列车有四种运输模式，分别为：装载运输模式、重力储能运输模式、发电运输模式、运输-发电兼容模式，所述装载列车在总控制中心的模式选择控制下进入对应模式线路运输。

9、进一步地，所述轨道相交处均设置有智能道岔，所述智能道岔包括道岔控制器和转辙器，所述道岔控制器控制转辙器进行轨道转换连接，当总控制中心控制装载列车进入对应运输模式时，运输模式对应的运输线上的智能道岔将运输线连通。

10、进一步地，装载列车进入装载运输模式、重力储能运输模式时，下坡发电区处于常闭状态，装载列车进入发电运输模式、运输-发电兼容模式时，总控制中心控制下坡发电区开启工作。

11、进一步地，所述下坡发电区包括布置于下坡轨上的若干个发电单元，所述发电单元包括箱体，所述箱体嵌入轨道内，且与装载列车不产生干涉，箱体内设置有至少一组发电件，所述发电件下方设置有支撑底板，所述支撑底板通过滑轨滑动连接于箱体底面，支撑底板端面连接液压缸输出端，液压缸缸体与箱体底面连接，所述发电件包括发电机、增速箱、发电轮，所述发电轮通过转轴带动增速箱转动，所述增速箱输出端与发电机连接，所述发电机与蓄电器连接，发电单元处于工作状态时，液压缸带动支撑底板滑动，从而带动发电件的发电轮朝装载列车的驱动板压紧。

12、进一步地，装载列车包括车体、列车imu、列车编码轮、车头rfid、车尾rfid、列车控制器和列车无线模块，列车imu、列车编码轮和车头rfid均设置在的车体车头，车尾rfid设置在车体车尾，列车imu、列车编码轮、车头rfid、车尾rfid、列车无线模块均与列车控制器无线连接，列车控制器经列车无线模块与总控制中心通信，列车imu用于获取加速度进而计算装载列车速度，列车编码轮用于计算列车位置，车尾rfid用于标记通过的驱动站，装载列车已行进完毕，对应驱动站停止运转。

13、进一步地，装载列车在轨道上匀速行进，所述上位接料轨和下位接料轨均设置有n条，上位接料轨/下位接料轨的入口端连接有多轨式智能道岔，所述多轨式智能道岔包括多轨式道岔控制器、多轨式转辙器、rfid感应器二，多轨式道岔控制器与总控制中心无线连接，多轨式转辙器、rfid感应器二与多轨式道岔控制器电性连接。

14、进一步地，将每路上位接料轨/下位接料轨的按位置依次从1-n编号，上位接料轨/下位接料轨的轨道编号及对应位置信息存储至多轨式道岔控制器内。

15、所述多轨式智能道岔包括单路接料运输模式和多路接料运输模式，

16、当仅一条上位接料轨/下位接料轨处于待工作状态时，总控制中心控制多轨式智能道岔进入单路接料运输模式；

17、当多条上位接料轨/下位接料轨处于待工作状态时，总控制器中心控制多轨式智能道岔进入多路接料运输模式。

18、进一步地，所述单路接料运输模式时，获得待工作状态的上位接料轨/下位接料轨的轨道编号，并手动输入轨道编号信息至总控制中心，总控制中心控制装载列车进入发电运输模式、运输-发电兼容模式任意一种模式的同时，总控制中心根据获得的轨道编号信息反馈至上位接料轨上的多轨式道岔控制器，上位接料轨上的多轨式道岔控制器控制多轨式转辙器将其轨道编号的上位接料轨与轨道线连通；总控制中心控制装载列车进入重力储能运输模式时，总控制中心根据获得的轨道编号信息反馈至下位接料轨上的多轨式道岔控制器，下位接料轨上的多轨式道岔控制器控制对应的多轨式转辙器将其轨道编号的下位接料轨与轨道线连通。

19、进一步地，所述多路接料运输模式时，获得待工作状态的上位接料轨/下位接料轨的轨道编号，手动输入轨道编号信息至总控制中心，选取上述轨道编号中的任意轨道编号的上位接料轨/下位接料轨为初始轨道，总控制中心控制装载列车进入发电运输模式、运输-发电兼容模式任意一种模式时，总控制中心反馈初始轨道编号至多轨式道岔控制器，并由多轨式道岔控制器控制对应多轨式转辙器将上位接料轨的初始轨道连通，当装载列车进入初始轨道的上位接料轨后，rfid感应器二扫描到车尾rfid，rfid感应器二将装载列车车位穿过信息发送至多轨式道岔控制器，多轨式道岔控制器接受到rfid感应器二后，控制多轨式转辙器关闭初始轨道，并使多轨式转辙器连通下一路上位接料轨，并依次循环连通，直至工作结束；总控制中心控制装载列车进入重力储能运输模式时，总控制中心反馈初始轨道编号至下位接料轨的多轨式道岔控制器，下位接料轨上的多轨式道岔控制器工作控制方法与上位接料轨上的多轨式道岔控制器控制方法一致。

20、进一步地，装载列车进入重力储能运输模式、发电运输模式、运输-发电兼容模式任意一种模式时，为了使第1辆车刚好接完料准备驶出，第n+1辆车驶入第1辆车同一条上位接料轨/下位接料轨的开启上料时，不发生碰撞，总控制中心根据上位接料轨/下位接料轨轨道数量，数量为n条，控制装载列车初始发车距离为x，

21、装载列车进入上位接料轨/下位接料轨时，在驱动站的控制下匀速行进，即运输轨道上车速为v运，装载列车在接料轨道上的接料速度为：v接，装载列车长度为：l,则第1辆车车头进入上位接料轨/下位接料轨时，与第n+1车之间距离为s,s＝n*x+(n-1)*l，

22、装载列车进入上位接料轨/下位接料轨中接料时间为t0，当第1辆装载列车进入上位接料轨/下位接料轨接料至接料结束，接料速度为v接，即第1辆车在t0时间内上位接料轨/下位接料轨上行驶距离为：v接*t0，

23、第n+1辆车在轨道上行驶速度为v运，在t0时间内轨道行驶距离为v运*t0；

24、第1辆装载列车进入上位接料轨/下位接料轨接料结束后，与第n+1车准备进入接料时两者减少的距离s’，s’＝v运*t0-v接*t0，为了减少第1辆车和第n+1车之间的排队等待时间，s≥s’，因此，

25、n*x+(n-1)*l≥v运*t0-v接*t0

26、最后，当上位接料轨/下位接料轨轨道数量为n条时，总控制器控制装载列车的初始发车距离为：

27、x≥(v运-v接)*t0/n-(1-1/n)*l。

28、与现有技术相比，本发明有益效果如下：

29、本发明，利用现有矿山装载运输线的高低落差，增设上位固废储能仓，下位固废储能仓，并设置有上位接料轨/下位接料轨与装载运输线连通，其上/下位固废储能仓上方均对应设置有上/下位固废倾倒轨，从而实现固废矿料的重力储能以及卸载，其轨道相交处设有智能道岔，通过智能道岔的轨道连接方式不同，形成有装载运输线、重力储能运输线、发电运输线、运输-发电兼容线，总控制中心设置装载列车有四种运输模式，分别为：装载运输模式、重力储能运输模式、发电运输模式、运输-发电兼容模式，装载列车在总控制中心的模式选择控制下进入对应模式线路运输。本发明最大化的利用了现有装载运输线的高低落差优势，并在现有轨道基础上利用矿山采空区的固废矿石，形成了重力储能以及重力发电线，并依托现有装载列车进行重力储能运输和发电，无论是轨道、重力块、储能站均利用矿井现有条件及设施，极大的减少了重力储能发电站的建设成本，同时在现有转载运输线上，将运输和发电相融合，非工作或者用电低谷期时，进行重力储能运输，工作及用电高峰期时，可进入运输-发电兼容模式或者发电运输模式，有效的缓解了高峰期的用电压力。