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原文传递一种永磁直驱混铁车及其控制方法

专利名称：	一种永磁直驱混铁车及其控制方法
摘要：	本发明公开了一种永磁直驱混铁车及其控制方法，涉及冶金行业铁水运输技术领域，包括：由永磁电机直驱的前端走行装置；与前端走行装置结构相同且由永磁电机直驱的后端走行装置；以及，位于前端走行装置和后端走行装置之间的倾翻机构和鱼雷罐体；前端走行装置中设置有第一牵引传动系统；后端走行装置中设置有第二牵引传动系统；第一牵引传动系统中的第一车辆控制装置为混铁车的主控装置，第二牵引传动系统中的第二车辆控制装置为混铁车的辅控装置；主控装置与辅控装置之间通过无线重联模块进行互联互控。本发明在不改变既有混铁车主体结构基础上，实现混铁车永磁电机直接驱动自走行和一罐到底的运输方式，可大幅提高混铁车的周转率和运用效率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	中车大连机车车辆有限公司
发明人：	蔡志伟;王秀岩;孙健;高磊;张智博;林涛;赵瑞山
专利状态：	有效
申请日期：	2021-12-09T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-04T00:00:00+0800
申请号：	CN202111498923.0
公开号：	CN114132346A
代理机构：	大连东方专利代理有限责任公司
代理人：	陈丽;李洪福
分类号：	B61C3/00;B60L7/10;B60L53/14;B60L53/12;B22D41/12;B22D46/00;G05D1/00;B;G;B61;B60;B22;G05;B61C;B60L;B22D;G05D;B61C3;B60L7;B60L53;B22D41;B22D46;G05D1;B61C3/00;B60L7/10;B60L53/14;B60L53/12;B22D41/12;B22D46/00;G05D1/00
申请人地址：	116000 辽宁省大连市沙河口区中长街51号
主权项：	1.一种永磁直驱混铁车，其特征在于，包括：由永磁电机直驱的前端走行装置；与所述前端走行装置结构相同且由永磁电机直驱的后端走行装置；以及，位于所述前端走行装置和所述后端走行装置之间的倾翻机构和鱼雷罐体；所述前端走行装置中设置有第一牵引传动系统；所述第一牵引传动系统包括所述前端走行装置中的第一充电装置、第一整流器、第一储能装置、第一牵引逆变器、第一辅助逆变器、第一车辆控制装置、第一永磁直驱牵引电机和第一辅助负载；所述后端走行装置中设置有第二牵引传动系统；所述第一牵引传动系统包括所述后端走行装置中的第二充电装置、第二整流器、第二储能装置、第二牵引逆变器、第二辅助逆变器、第二车辆控制装置、第二永磁直驱牵引电机和第二辅助负载；所述第一牵引传动系统和所述第二牵引传动系统互为冗余；所述第一牵引传动系统中的第一车辆控制装置为所述混铁车的主控装置，所述第二牵引传动系统中的第二车辆控制装置为所述混铁车的辅控装置；所述主控装置与所述辅控装置之间通过无线重联模块进行互联互控，以实现所述混铁车的走行控制。 2.根据权利要求1所述的一种永磁直驱混铁车，其特征在于，所述前端走行装置包括：第一车体底架；所述第一车体底架下方设置有第一转向架装配，所述第一转向架装配包括：无动力转向架、动力转向架、小车架和大车架；所述动力转向架前端部车轴上设有第一永磁直驱轮轴驱动系统，在动力转向架侧架上设有基础制动单元；所述第一永磁直驱轮轴驱动系统包括：车轴、轴箱装配、永磁直驱牵引电机、电机吊座、枕梁吊座和吊杆；所述电机吊座与所述枕梁吊座通过吊杆连接；所述后端走行装置包括与所述第一车体底架结构相同的第二车体底架。 3.根据权利要求2所述的一种永磁直驱混铁车，其特征在于，所述前端走行装置还包括：第一机械间；所述第一机械间设置有第一储能装置、第一空气制动装置、第一变流装置、第一遥控接收装置和第一无人驾驶装置；所述第一空气制动装置包括两套独立的风源装置、停放制动模块和紧急制动模块，分别安装于所述第一机械间内空气制动柜中，其中风源装置包括空压机和干燥器；所述第一变流装置与所述第一储能装置通过中间直流回路相连，所述第一变流装置包括第一牵引逆变器和第一辅助逆变器，其中第一牵引逆变器为所述第一永磁直驱轮轴驱动系统供电，同时将第一永磁直驱牵引电机再生制动产生的电能回馈到中间直流回路，给所述第一储能装置充电，第一辅助逆变器为辅助负载供电；所述后端走行装置包括与所述第一机械间结构相同的第二机械间。 4.根据权利要求3所述的一种永磁直驱混铁车，其特征在于，所述第一车辆控制装置设置在所述第一机械间；所述第一车辆控制装置包括：第一车辆控制单元、第一牵引控制单元、第一远程I/O模块、第一交换机、第一无线重联模块、第一数据记录单元及与遥控接收装置和第一无人驾驶装置的通信接口；所述第二车辆控制装置设置在所述第二机械间；所述第二车辆控制装置包括：第二车辆控制单元、第二牵引控制单元、第二远程I/O模块、第二交换机和第二无线重联模块。 5.根据权利要求3所述的一种永磁直驱混铁车，其特征在于，所述前端走行装置还包括：第一车载受电装置，所述第一车载受电装置为所述第一储能装置充电；所述后端走行装置还包括：第二车载受电装置，所述第二车载受电装置为所述第二储能装置充电。 6.根据权利要求3所述的一种永磁直驱混铁车，其特征在于，所述第一机械间通过螺栓与焊接在车体上平面的角钢连接；所述第二机械间通过螺栓与焊接在车体上平面的角钢连接。 7.根据权利要求5所述的一种永磁直驱混铁车，其特征在于，所述第一车载受电装置由第一地面供电装置进行电能传输；所述第二车载受电装置由第二地面供电装置进行电能传输。 8.根据权利要求7所述的一种永磁直驱混铁车，其特征在于，所述第一车载受电装置为所述第一储能装置充电的充电方式包括接触式或非接触式；若采用接触式，所述第一地面供电装置内部设置有充电电源，经导线连接后通过供电设备进行供电，所述第一车载受电装置通过受电弓、受电靴、受电臂的伸缩与电网或电刷接触对所述第一储能装置进行充电；若采用非接触式，所述第一地面供电装置内部设置有充电电源，通过分体式变压器将电能传递到第一车载受电装置上，所述分体式变压器的上铁芯和下铁芯分别置于所述第一车载受电装置和第一地面供电装置内，在所述分体式变压器上铁芯布置有次级线圈绕线，在所述分体式变压器下铁芯布置有初级线圈绕线，所述第一车载受电装置或第一地面供电装置通过升降机构进行上升、下降，当所述分体式变压器上、下铁芯形成闭合磁路时，所述充电电源经分体式变压器隔离变换后，经第一车载受电装置的整流电路对所述第一储能装置进行充电。 9.根据权利要求8所述的一种永磁直驱混铁车，其特征在于，所述第二车载受电装置为所述第二储能装置充电的充电方式与所述第一车载受电装置为所述第一储能装置充电的充电方式相同。 10.一种如权利要求1～9任一项所述的永磁直驱混铁车的控制方法，其特征在于，包括：当混铁车无人驾驶控制器接收到地面控制中心发送的无人驾驶请求信号，混铁车的主控装置进行自检确认具备无人驾驶条件后，向地面控制中心反馈无人驾驶允许信号，混铁车进入无人驾驶模式；在无人驾驶过程中，如果所述遥控接收装置接收到手持遥控终端发送的输入指令，则混铁车自动退出无人驾驶模式，转为遥控模式；在所述无人驾驶模式下，所述无人驾驶控制器通过无线专网接收地面控制中心发出的指令，并与所述主控装置通信，以便所述主控装置按照所述输入指令控制混铁车运行；所述无人驾驶控制器还向地面控制中心实时反馈混铁车状态；所述无线专网采用双链路聚合网；在所述遥控模式下，所述遥控接收装置通过无线网络接收手持遥控终端发送的输入指令，并与所述主控装置通信，以便所述车辆控制装置按照所述输入指令控制混铁车运行。 11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述主控装置接收到转矩指令，或接收到车辆速度指令通过速度闭环控制生成转矩指令，然后通过以太网交换机及无线重联模块将转矩指令分别发送给第一牵引控制单元和第二牵引控制单元，实现第一永磁直驱轮轴驱动系统和第二永磁直驱动轮轴驱动系统的转矩、转速同步控制；所述主控装置接收到轮径校核指令，向各牵引控制单元发送轮径校核指令，同时将所检测到的实时位置反馈发送给各牵引控制单元，牵引控制单元根据永磁直驱牵引电机旋转变压器反馈的角位置信息和当前轮径值，计算混铁车走行距离，对比检测走行距离和计算走行距离，校核动力轴轮径；所述主控装置接收到充电指令，向各充电装置对应的地面供电装置和车载受装置转发充电指令，在确认混铁车停车位置满足充电位置要求后，控制各地面供电装置与各车载受装置通过接触或非接触方式充电；所述主控装置接收到定点停车指令，根据停车目标点距离和混铁车位置反馈，通过速度PI闭环控制生成转矩控制曲线，实现混铁车位置控制，抵达目标停车点后向地面控制中心反馈定点停车完成信号；所述PI闭环控制的给定值为依据混铁车位置到目标位置的距离所生成永磁直驱牵引电机转速给定值；PI闭环控制的反馈值为实际永磁直驱牵引电机转速值；所述主控装置接收到驻车指令，向各空气制动装置发送驻车指令，通过停放制动模块实施车辆驻车，驻车完成后向地面控制中心反馈驻车施加信号；所述主控装置接收到紧急停车指令，向第一牵引控制单元、第二牵引控制单元、第一空气制动装置及第二空气制动装置转发紧急停机指令，使得再生制动和空气制动同时作用，实现紧急停车。 12.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述无人驾驶装置的位置感知传感设备采用激光测距雷达、感知相机或格雷母线编码电缆，通过连续编码定位方式，实现混铁车位置的实时检测，并在电子地图上实时显示混铁车轮廓及前、后端。 13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，当位置感知传感设备信号反馈产生延时或干扰时，实时位置信息采用计算走行距离进行实时校正。 14.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述无线专网用于为车载设备之间的无线通信提供通道，以及为与其它混铁车无线重联提供备用无线通信通道。 15.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，还包括：两个及以上混铁车根据地面控制中心发出的无线重联指令进行自动编组和解编。
所属类别：	发明专利