專利名稱：一種基于負荷畸變的客運索道安全裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于負荷畸變的客運索道安全裝置，屬于檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
利用架空繩索支撐和牽引客車運送乘客的機械運輸設(shè)施，稱客運索道，包括客運架空索道、客運纜車、客運拖引索道等。由于索道與其他運輸工具相比具有爬坡能力大、能跨越山谷、河流等地面障礙物、受氣候條件影響小、能耗低、投資小、運行安全系數(shù)高等一系列優(yōu)點，近年來在我國得到較快發(fā)展，特別是在我國旅游業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。但是我國客運索道安全狀況較差，有三分之一的客運索道運行在10年以上，設(shè)備老化，故障頻繁，已進入事故易發(fā)期和多發(fā)期；運營管理基礎(chǔ)薄弱，運營管理和技術(shù)人才匱乏，作業(yè)人員素質(zhì)參差不齊?？瓦\索道是人員密集場所的重要交通工具，尤其在旅游高峰時期，乘客數(shù)量多、密度大，設(shè)備負荷重，加之攀山越川的特殊地理環(huán)境，一旦發(fā)生事故，極易釀成嚴重后果。因此，如何準確、快速檢測出索道的潛在故障信息，實現(xiàn)立即停車是客運索道急需解決的問題。現(xiàn)有的索道控制系統(tǒng)沒有防卡車停車裝置，基本利用U型針判斷是否脫索，當U型針失效時便失去保護作用。現(xiàn)有電機調(diào)速系統(tǒng)的過載保護因受設(shè)置的范圍和檢測速度的影響，也影響保護的速度和停車速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決客運索道卡車、脫索等故障引起事故而導(dǎo)致人身傷害和設(shè)備受損，提供一種檢測索道安全運行的裝置，該裝置以檢測索道電機負荷電流突變?yōu)闂l件，快速分析索道的正常運行和異常事故，實現(xiàn)立即停車的目的。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種檢測索道安全運行的裝置，它包括箱體，在箱體內(nèi)設(shè)有變送器、信號放大轉(zhuǎn)換器、運算放大器、單片機、繼電器、電源，所述的變送器與電流檢測單元連接，變送器還與信號放大轉(zhuǎn)換器通過導(dǎo)線連接，信號放大轉(zhuǎn)換器與運算放大器通過導(dǎo)線連接，運算放大器和單片機連接，單片機和電源連接，單片機和繼電器連接，單片機還與外部控制裝置連接。繼電器的觸點與索道控制系統(tǒng)的PLC連接。電流檢測單元，用于檢測負荷電流；變送器，用來把電流檢測單元檢測到的電流信號變?yōu)闃藴实男盘?；信號放大轉(zhuǎn)換器，把變送器輸出的信號放大；運算放大器為信號放大轉(zhuǎn)換后的電壓跟隨器；單片機控制單元，用來進行數(shù)據(jù)計算、處理和輸出控制信號；電源， 用于為單片機控制單元供電。該裝置的主要技術(shù)原理如下驅(qū)動機圓周力僅與牽引索張力差有關(guān)，它表明負荷電流變化反映著索道牽引索張力的變化。牽引索張力變化是由線路負荷變化引起的，當車距不均或發(fā)生卡車事故時，就會使線路負荷狀態(tài)改變，負荷電流亦隨之而變化，根據(jù)負荷電流反映線路負荷的原理，可利用電流變化規(guī)律來監(jiān)視索道運行。本發(fā)明就是利用上述原理設(shè)計完成的。索道負荷電流是驅(qū)動電機運行工況的電流，它反映線路負荷的大小。索道驅(qū)動機所需電機功率的一般計算式為
N=KPU (1) 式中
K-系數(shù)它與電機容量備用系數(shù)、功率單位、傳動效率有關(guān)； P-驅(qū)動機圓周力(千克)，它與索道運行方式、負荷狀態(tài)有關(guān)； U-牽引索運行速度(米/秒)。由電機學(xué)得知，電機輸出功率為 N=IVcos θ η (2)
式中I-電機負荷電流(安)
V-電網(wǎng)線電壓(伏) Cos θ -電機功率因數(shù) n一電機效率
由(1)式知，當索道穩(wěn)定運行時，牽引索速度不變，此時，功率N僅隨圓周力P改變；由 (2)式知，一般來說，同一臺電機正常運行時，電壓V和功率因數(shù)Cos θ效率η變化不大，此時功率N基本上僅隨負荷電流I改變；而(1X2)，知索道負荷電流可以反映驅(qū)動機圓周力的變化。圓周力的一般計算式為
P=」T 士」T驅(qū)+」P缺+」J (3) 式中
」T-驅(qū)動機進、出邊牽引素張力差(千克)，」T= T大-T??； 」T驅(qū)-驅(qū)動機阻力損失(千克)，制動運行取“一”； Z P缺-線路某段缺斗引起牽引索張力變化值(千克)； ^ J-起動或制動時系統(tǒng)的慣性力(千克)。當電機穩(wěn)定速度運轉(zhuǎn)及正常負荷時，則P=」T 士」T驅(qū)，而對同一驅(qū)動機」T驅(qū)是定值，可知
驅(qū)動機圓周力僅與牽引索張力差有關(guān)，它表明負荷電流變化反映著索道牽引索張力的變化。牽引索張力變化是由線路負荷變化引起的，當車距不均或發(fā)生卡車事故時，就會使線路負荷狀態(tài)改變，負荷電流亦隨之而變化，根據(jù)負荷電流反映線路負荷的原理，可利用電流變化規(guī)律來監(jiān)視索道運行?？蛰d和正常順序載人負荷電流是穩(wěn)定和勻速遞加的，而發(fā)生卡車事故時負荷電流會產(chǎn)生瞬間的突變。本發(fā)明就是利用上述原理設(shè)計完成的。本發(fā)明的有益效果1.以檢測電流畸變?yōu)榧夹g(shù)依據(jù)，快速、準確。2.本裝置可在現(xiàn)有運行索道進行安裝，同時裝置不占用現(xiàn)有索道的控制單元，安裝方便、快捷，可廣泛應(yīng)用于新建索道或老索道的控制之中。不影響現(xiàn)有索道的運行，安裝簡單，維護方便。3.應(yīng)用本裝置后可極大提高索道運行的安全性，保證了設(shè)備和人身安全。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的電氣原理結(jié)構(gòu)示意其中1.電流檢測單元；2.變送器；3.信號放大轉(zhuǎn)換器；4.運算放大器；5.單片機； 6.外部控制裝置；7.繼電器；8. PLC ;9.電源；10.箱體。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。圖1、圖2中，一種基于負荷畸變的客運索道安全裝置，它包括箱體10，箱體10內(nèi)設(shè)有變送器2、信號放大轉(zhuǎn)換器3、運算放大器4、單片機5、繼電器7、電源9，變送器2與信號放大轉(zhuǎn)換器3通過導(dǎo)線連接，信號放大轉(zhuǎn)換器3與運算放大器4通過導(dǎo)線連接，運算放大器4和單片機5連接，單片機5和電源9連接，單片機5和繼電器7連接，單片機5和還和外部控制裝置6連接。電流檢測單元1與變送器2連接，繼電器7的觸點與PLC8連接。所述單片機5采用STC89C52RC-40I ；所述變送器2輸出為O-IOma ；所述信號放大轉(zhuǎn)換器3為AD7650放大器；所述運算放大器4為LM358，所述的電源9為開關(guān)電源。本發(fā)明工作原理就是索道負荷電流是驅(qū)動電機運行工況的電流，它反映線路負荷的大小，由前面所述驅(qū)動機所需電機功率與索道運行速度的大小有關(guān)，當速度平穩(wěn)運行時， 功率的變化也是平穩(wěn)的，負荷電流也是平穩(wěn)的。另外驅(qū)動機圓周力僅與牽引索張力差有關(guān)， 負荷電流變化反映著索道牽引索張力的變化，牽引索張力變化是由線路負荷變化引起的， 當車距不均或發(fā)生卡車事故時，就會使線路負荷狀態(tài)改變，負荷電流亦隨之而變化，即發(fā)生畸變。變送器信號經(jīng)過轉(zhuǎn)化放大器放大整形，經(jīng)過運算放大器電壓跟隨后送至單片機控制系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換輸入端。單片機系統(tǒng)每秒采樣100次，每采樣10次為一個周期，然后進行數(shù)字濾波，與前周期采樣進行對比，計算出電流的遞增比率，遞增率超過30%認為運行異常，同時根據(jù)索道啟動、加減速的運行狀況，從而得出索道所處的運行狀態(tài)正常運行還是異常故障，當檢測到運行異常之后，單片機控制系統(tǒng)控制索道在0. 5秒內(nèi)停機。本發(fā)明利用檢測電流畸變的原理來實現(xiàn)判斷索道卡車和脫索故障，反應(yīng)速度快， 費用低，不影響索道現(xiàn)有控制系統(tǒng)和索道的正常運行。上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于負荷畸變的客運索道安全裝置，其特征是，它包括殼體，在殼體內(nèi)設(shè)有變送器、信號放大轉(zhuǎn)換器、運算放大器、單片機、繼電器、電源，變送器與信號放大轉(zhuǎn)換器通過導(dǎo)線連接，信號放大轉(zhuǎn)換器與運算放大器通過導(dǎo)線連接，運算放大器和單片機連接，單片機和電源連接，單片機和繼電器連接。
2.如權(quán)利要求1所述一種基于負荷畸變的客運索道安全裝置，其特征是，所述的電源為開關(guān)電源。
3.如權(quán)利要求1所述一種基于負荷畸變的客運索道安全裝置，其特征是，所述的運算放大器的1、2腳短接。
4.一種基于負荷畸變的客運索道安全裝置的工作步驟(1)、電流檢測單元檢測客運索道的負荷電流，電流信號經(jīng)過變送器轉(zhuǎn)化為變送器信號，變送器信號經(jīng)過轉(zhuǎn)化放大器放大整形，然后經(jīng)過運算放大器電壓跟隨后送至單片機控制系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換輸入端；(2)、所述單片機每秒采樣100次，每采樣10次為一個周期，然后進行數(shù)字濾波，與前周期采樣進行對比，計算出電流的遞增比率，遞增率超過30%認為運行異常；(3)、當檢測到運行異常之后，單片機控制系統(tǒng)控制索道在0.5秒內(nèi)停機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于負荷畸變的客運索道安全裝置，屬于檢測技術(shù)領(lǐng)域。它包括箱體，在箱體內(nèi)設(shè)有變送器、信號放大轉(zhuǎn)換器、運算放大器、單片機、繼電器、電源，變送器與信號放大轉(zhuǎn)換器通過導(dǎo)線連接，信號放大轉(zhuǎn)換器與運算放大器通過導(dǎo)線連接，運算放大器和單片機連接，單片機和電源連接，單片機和繼電器連接。本發(fā)明利用檢測電流畸變的原理來實現(xiàn)判斷索道卡車和脫索故障，反應(yīng)速度快，費用低，不影響索道現(xiàn)有控制系統(tǒng)和索道的正常運行，極大提高索道運行的安全性，保證了設(shè)備和人身安全。很有發(fā)展前景。
文檔編號B61B12/06GK102501857SQ20111030774
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者劉正堂, 張磊, 張順海, 殷炳來, 殷艷華, 王仁政, 趙義強 申請人:山東省科學(xué)院自動化研究所