本發(fā)明涉及軌道電機(jī)車控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種隧道建設(shè)新能源軌道電機(jī)車中央控制器。

背景技術(shù)：

隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，為引導(dǎo)城市結(jié)構(gòu)調(diào)整、優(yōu)化空間布局、提高土地使用效率，我國(guó)不斷推進(jìn)城市軌道交通的建設(shè)，各地方政府也積極籌備，提交城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃。這都將為城市軌道交通各子行業(yè)帶來巨大的市場(chǎng)需求。

牽引機(jī)車作為軌道交通建設(shè)中的重要設(shè)備，是隧道建設(shè)物料運(yùn)輸?shù)囊环N牽引設(shè)備，在軌道交通基礎(chǔ)建設(shè)中，發(fā)揮著重要作用，廣泛使用在隧道掘進(jìn)時(shí)長(zhǎng)距離、大噸位物料運(yùn)輸。目前大部分隧道運(yùn)輸機(jī)車都是電機(jī)車，采用新能源動(dòng)力模組供給直流電源的隧道建設(shè)軌道電機(jī)車是研究和發(fā)展的主流。

新能源動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)是用來對(duì)動(dòng)力模組進(jìn)行安全監(jiān)控及有效管理的系統(tǒng)，從而達(dá)到提高動(dòng)力模組的使用效率，增加續(xù)駛里程，延長(zhǎng)其使用壽命，提高其可靠性，降低運(yùn)行成本的目的。新能源動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)已經(jīng)成為以新能源動(dòng)力模組為供電電源的隧道建設(shè)軌道電機(jī)車不可缺少的核心部件。如何有效地利用動(dòng)力模組中儲(chǔ)存的能量、提高使用安全性、延長(zhǎng)使用壽命是新能源動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)研究的關(guān)鍵部分。新能源動(dòng)力模組管理系統(tǒng)不僅可以計(jì)算動(dòng)力模組剩余電量(SOC)，保證SOC維持在合理的工作范圍內(nèi)，防止過放電給動(dòng)力模組帶來?yè)p傷，提高其使用壽命。而且可以對(duì)動(dòng)力模組故障做出早期預(yù)測(cè)，防止因動(dòng)力模塊單體損壞發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，從而造成新能源動(dòng)力模組壽命降低。

普通的BMS不適合用于在隧道惡劣環(huán)境下工作的新能源軌道電機(jī)車，新能源動(dòng)力模組易損壞的問題；目前已有的隧道建設(shè)軌道電機(jī)車變頻調(diào)速部分和動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)沒有緊密聯(lián)系，現(xiàn)有軌道電機(jī)車無法依據(jù)動(dòng)力模組信息自主控制機(jī)車速度，無法實(shí)現(xiàn)能量智能控制，浪費(fèi)大量電能，效率低下；目前已有的隧道建設(shè)軌道電機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)信息、動(dòng)力模組狀態(tài)信息無法傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制終端，無法實(shí)現(xiàn)軌道電機(jī)車的遠(yuǎn)程監(jiān)控；目前已有的隧道建設(shè)軌道電機(jī)車不帶有或者帶有不成熟的能量回饋制動(dòng)系統(tǒng)，浪費(fèi)大量電能，不經(jīng)濟(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種隧道建設(shè)新能源軌道電機(jī)車中央控制器，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種隧道建設(shè)新能源軌道電機(jī)車中央控制器，包括外殼體，所述外殼體上端設(shè)有收發(fā)天線，所述外殼體前端面設(shè)有顯示屏，所述顯示屏下端設(shè)有功能按鈕，所述顯示屏上端設(shè)有狀態(tài)指示燈，所述外殼體內(nèi)部設(shè)有控制電路板，所述控制電路板上設(shè)有核心控制單元、數(shù)據(jù)模組采集器、動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)以及WIFI模塊，所述核心控制單元雙向連接數(shù)據(jù)模組采集器、動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)模組采集器雙向連接動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)，所述核心控制單元通過WIFI模塊分別連接遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和手持集控終端。

優(yōu)選的，所述核心控制單元還分別連接檔位操縱器和變頻器，所述變頻器連接電機(jī)；所述動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)連接新能源動(dòng)力模組。

優(yōu)選的，所述核心控制單元還分別連接設(shè)置在軌道電機(jī)車上的速度傳感器、位置傳感器和定位系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述定位系統(tǒng)包括定位分站、基準(zhǔn)定位器和移動(dòng)定位終端，所述移動(dòng)定位終端信號(hào)連接基準(zhǔn)定位器，所述基準(zhǔn)定位器信號(hào)連接定位分站，所述定位分站通過光纖連接光纖數(shù)據(jù)傳輸接口，所述光纖數(shù)據(jù)傳輸接口通過光纖連接核心控制單元中的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器。

優(yōu)選的，其使用方法包括以下步驟：

A、動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)把檢測(cè)到動(dòng)力模組動(dòng)態(tài)SOC、電壓、放電電流以及溫度等信息通過雙CAN總線傳輸給核心控制單元；

B、外殼上的顯示屏可以把動(dòng)力模組的狀態(tài)信息實(shí)時(shí)顯示出來，核心控制單元根據(jù)設(shè)計(jì)好的控制算法計(jì)算出機(jī)車應(yīng)該采用的運(yùn)行速度，呈現(xiàn)在顯示屏上；

C、之后核心控制單元向變頻器發(fā)送指令，控制軌道電機(jī)車變頻調(diào)速。并通過WIFI模塊發(fā)送給手持集控終端或遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)行換擋調(diào)速等操作，達(dá)到節(jié)能的目的。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，使用方便，能夠?qū)崿F(xiàn)軌道電機(jī)車電能使用情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，智能控制機(jī)車的運(yùn)行速度，高效利用機(jī)車動(dòng)力電能；同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工反饋，和“傳統(tǒng)手動(dòng)操作模式”相比，軌道電機(jī)車按照“智能能耗控制操作模式運(yùn)行”時(shí)，能夠合理避免不必要的電能浪費(fèi)。

(2)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)新能源動(dòng)力模組的放電管理、故障分級(jí)及預(yù)警保護(hù)，提高機(jī)車的安全運(yùn)行里程，大大減少了機(jī)車運(yùn)行故障，提高其使用壽命。

(3)本發(fā)明通過安裝的數(shù)據(jù)模組采集器和無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和手持集控終端對(duì)機(jī)車的監(jiān)控，提高軌道電機(jī)車安全運(yùn)行性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的控制原理框圖；

圖3為本發(fā)明的定位系統(tǒng)原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1-3，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種隧道建設(shè)新能源軌道電機(jī)車中央控制器，包括外殼體1，所述外殼體1上端設(shè)有收發(fā)天線2，所述外殼體1前端面設(shè)有顯示屏3，所述顯示屏3下端設(shè)有功能按鈕4，所述顯示屏3上端設(shè)有狀態(tài)指示燈5，所述外殼體1內(nèi)部設(shè)有控制電路板6，所述控制電路板6上設(shè)有核心控制單元7、數(shù)據(jù)模組采集器8、動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)9以及WIFI模塊10，所述核心控制單元7雙向連接數(shù)據(jù)模組采集器8、動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)9，所述數(shù)據(jù)模組采集器8雙向連接動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)9，所述核心控制單元7通過WIFI模塊10分別連接遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)11和手持集控終端12；數(shù)據(jù)模組采集器除能夠采集動(dòng)力模組的狀態(tài)信息、機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)信息以外，還能采集機(jī)車實(shí)時(shí)定位信息，機(jī)車進(jìn)出軌道次數(shù)及載重信息，數(shù)據(jù)模組采集器可將采集到的所有機(jī)車信息通過無線WiFi發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和手持集控終端。

本實(shí)施例中，核心控制單元7還分別連接檔位操縱器13和變頻器14，所述變頻器14連接電機(jī)15；所述動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)9連接新能源動(dòng)力模組16；核心控制單元7還分別連接設(shè)置在軌道電機(jī)車上的速度傳感器17、位置傳感器18和定位系統(tǒng)19。

另外，本實(shí)施例中，定位系統(tǒng)19包括定位分站20、基準(zhǔn)定位器21和移動(dòng)定位終端22，所述移動(dòng)定位終端22信號(hào)連接基準(zhǔn)定位器21，所述基準(zhǔn)定位器21信號(hào)連接定位分站20，所述定位分站20通過光纖連接光纖數(shù)據(jù)傳輸接口23，所述光纖數(shù)據(jù)傳輸接口23通過光纖連接核心控制單元中的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器。將基準(zhǔn)定位器的位置坐標(biāo)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)處理服務(wù)器中。系統(tǒng)上電之后，定位分站創(chuàng)建起一個(gè)無線射頻網(wǎng)絡(luò)，基準(zhǔn)定位器依次加入到無線射頻網(wǎng)絡(luò)中。軌道電機(jī)車攜帶移動(dòng)定位終端，移動(dòng)定位終端定時(shí)向外發(fā)送包含自身ID的定位信息，基準(zhǔn)定位器收到后加上該基準(zhǔn)定位器ID和RSSI信息，通過無線射頻網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)給定位分站，定位分站再通過光纖網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，根據(jù)RSSI信息及已知的基準(zhǔn)定位器坐標(biāo)信息和定位算法，數(shù)據(jù)處理服務(wù)器即可計(jì)算出移動(dòng)定位終端的位置坐標(biāo)，也就是軌道電機(jī)車的位置坐標(biāo)。

本發(fā)明的使用方法包括以下步驟：

A、動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)把檢測(cè)到動(dòng)力模組動(dòng)態(tài)SOC、電壓、放電電流以及溫度等信息通過雙CAN總線傳輸給核心控制單元；

B、外殼上的顯示屏可以把動(dòng)力模組的狀態(tài)信息實(shí)時(shí)顯示出來，核心控制單元根據(jù)設(shè)計(jì)好的控制算法計(jì)算出機(jī)車應(yīng)該采用的運(yùn)行速度，呈現(xiàn)在顯示屏上；

C、之后核心控制單元向變頻器發(fā)送指令，控制軌道電機(jī)車變頻調(diào)速。并通過WIFI模塊發(fā)送給手持集控終端或遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)行換擋調(diào)速等操作，達(dá)到節(jié)能的目的。

工作過程：手動(dòng)駕駛模式下，根據(jù)顯示面板上機(jī)車速度要求，通過檔位操縱器調(diào)節(jié)機(jī)車運(yùn)行速度。具體表現(xiàn)為：檔位控制器每個(gè)檔位對(duì)應(yīng)的機(jī)車速度是算法設(shè)定好的，速度調(diào)節(jié)時(shí)，檔位操縱器向中央控制器發(fā)送信號(hào)，處理后，給新能源動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)發(fā)送指令，合理調(diào)節(jié)動(dòng)力模組放電電壓、電流大小，控制其輸出功率處在最佳范圍內(nèi)。從而，在通過變頻器調(diào)節(jié)機(jī)車運(yùn)行速度的同時(shí)，達(dá)到節(jié)能目的。

無人駕駛模式下，中央控制器實(shí)時(shí)監(jiān)控動(dòng)力系統(tǒng)和耗能系統(tǒng)的功率數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)械驅(qū)動(dòng)部分的工作數(shù)據(jù)，對(duì)機(jī)車上安裝的精確速度傳感器、位置傳感器以及采集到的變頻器扭矩信息、動(dòng)力模組功率信息通過寫入控制器的算法，進(jìn)行智能分析。然后通過高精度定位系統(tǒng)獲取機(jī)車位置信息、軌道坡度以及載重信息，中央控制器的核心控制單元進(jìn)行綜合智能分析后控制變頻器自動(dòng)調(diào)整機(jī)車速度，達(dá)到節(jié)能目的。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，使用方便，能夠?qū)崿F(xiàn)軌道電機(jī)車電能使用情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，智能控制機(jī)車的運(yùn)行速度，高效利用機(jī)車動(dòng)力電能；同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工反饋，和“傳統(tǒng)手動(dòng)操作模式”相比，軌道電機(jī)車按照“智能能耗控制操作模式運(yùn)行”時(shí)，能夠合理避免不必要的電能浪費(fèi)；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)新能源動(dòng)力模組的放電管理、故障分級(jí)及預(yù)警保護(hù)，提高機(jī)車的安全運(yùn)行里程，大大減少了機(jī)車運(yùn)行故障，提高其使用壽命；本發(fā)明通過安裝的數(shù)據(jù)模組采集器和無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和手持集控終端對(duì)機(jī)車的監(jiān)控，提高軌道電機(jī)車安全運(yùn)行性。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。