架线电机车用区间闭锁自动停送电开关的制作方法

1.本实用新型属于架线电车供电控制领域，涉及到架线电机车用区间闭锁自动停送电开关。


背景技术：

2.架线式电机车牵引是矿山井下水平巷道辅助运输的主要方式，该方式要求给电机车供电的架空线路全线裸露带电运行，随时为通过电机车供电。裸露架线的电压为直流127v或直流250v甚至达到直流550v，并且架线离地面距离约2m，这些对作业人员安全带来很大的威胁，甚至出现触电致人死亡事故。
3.目前，不少企业采用将架线分段供电的方法以解决架线全线带电运行的问题，通过手动控制直流电机车架线供电状态，电机车驾驶员开动电机车时，还需一名操作人员配合进行停送电的操作。但是手动控制电机车架线停送电的方式不仅操作繁琐，而且送电后容易忘记断电，从而导致安全隐患。如何快速、准确地控制各段架线的送电和停电是有待解决的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型在架线分段供电的基础上设计了一种具有自动停送电和区间自锁功能的架线开关，实现了电机车架线停送电控制的自动化，解决人为停送电操作的繁琐、安全隐患高的问题。
5.本实用新型采用的技术方案是，
6.架线电机车用区间闭锁自动停送电开关，包括核心控制电路、停车区电流检测电路、igbt控制电路、指示灯和扬声器，
7.所述停车区电流检测电路包括采样芯片u33、电阻r1、r2和r3，所述采样芯片u33的vinp引脚串联电阻r1后连接停车区架线电源，所述采样芯片u33的vinn引脚串联电阻r2后连接停车区架线电源，所述电阻r1和r2之间并联有电阻r3，所述采样芯片u33的voutp引脚作为停车区电流检测电路的输出端连接核心控制电路；
8.所述igbt控制电路的门极和发射极作为igbt控制电路的受控端连接所述核心控制电路，所述igbt控制电路的发射极连接断电区架线电源，所述igbt控制电路的集电极连接架线电源；
9.所述指示灯和扬声器的输入端均连接所述核心控制电路。
10.还包括dc/dc变换电路，所述dc/dc变换电路的输入端连接所述架线电源，所述dc/dc变换电路的输出端输出12v电源用于停送电开关供电。
11.还包括wifi通讯模块，所述核心控制电路连接所述wifi通讯模块且借助所述wifi通讯模块与基站通讯连接。
12.还包括can通讯模块，所述核心控制电路连接所述can通讯模块且借助所述can通讯模块与其他停送电开关通讯连接。
13.还包括按键控制电路，所述按键控制电路包括模式按键sb1和送电按键sb2，所述模式按键sb1和送电按键sb2的公共端和常开端均连接所述核心控制电路。
14.还包括电流传感器ct1和ct2，所述电流传感器ct1的输入端连接断电区架线电源，所述电流传感器ct2的输入端连接停车区架线电源，所述电流传感器ct1的输出端和电流传感器ct2的输出端均连接所述核心控制电路。
15.本实用新型的有益效果是：
16.本实用新型用在煤矿井下直流架线电机车牵引的运输巷道中，通过停车区电流监测电路实时检测停车区的架线电流，处理运算后通过igbt控制电路控制550v架线直流电能够自动断开和自动合上，同时具备有无电指示灯显示和停送电语音提示，使用十分方便可靠，解决人为停送电操作的繁琐、安全隐患高的问题。保障了矿山井下水平巷道工作人员的用电安全。
17.下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
附图说明
18.图1是本实用新型的原理示意图；
19.图2是本实用新型停车区电流检测电路的电路图；
20.图3是本实用新型的单向停车场架线接线图；
21.图4是本实用新型的双向停车场架线接线图；
22.图5是本实用新型的区间闭锁架线接线图；
23.附图中，1、核心控制电路，2、igbt控制电路，3、指示灯，4、扬声器，5、dc/dc变换电路。
具体实施方式
24.以下结合具体实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步详细的描述，但本实用新型的保护范围及实施方式不限于此。
25.具体实施例1，如图1和图2所示，
26.本实用新型为架线电机车用区间闭锁自动停送电开关，包括核心控制电路1、停车区电流检测电路、igbt控制电路2、指示灯3、扬声器4、dc/dc变换电路5，
27.所述停车区电流检测电路包括采样芯片u33、电阻r1、r2和r3，所述采样芯片u33的vinp引脚串联电阻r1后连接停车区架线电源，所述采样芯片u33的vinn引脚串联电阻r2后连接停车区架线电源，所述电阻r1和r2之间并联有电阻r3，所述采样芯片u33的voutp引脚作为停车区电流检测电路的输出端连接核心控制电路1；停车区电流检测电路与二极管d4实现了对小电流的采集，所述igbt控制电路2的门极和发射极作为igbt控制电路2的受控端连接所述核心控制电路1，所述igbt控制电路2的发射极连接断电区架线电源，所述igbt控制电路2的集电极连接架线电源；所述指示灯3和扬声器4的输入端均连接所述核心控制电路1，所述dc/dc变换电路5的输入端连接所述架线电源，所述dc/dc变换电路5的输出端输出12v电源用于停送电开关供电。
28.本实用新型通过停车区电流采集电路采集停车区架线电源的电流，输入到核心控制电路1的控制器运算处理，判定停车区有无车辆来往或者有无车辆停车，核心控制电路1
包括igbt驱动电路、指示灯3转换电路、语音播报电路，分别用于驱动igbt控制电路2、指示灯3和扬声器4，当判定停车区有车辆到来且需要停车时，通过驱动igbt控制电路2断开断电区的架线电源，即给igbt控制电路2反向栅极电压，使igbt控制电路2的集电极和发射极不导通；并且驱动指示灯3从有电变成无电，同时语音播报前方断电区无电。dc/dc变换电路5的作用在于将550v的直流架线电源变换成停送电开关需要的12v直流电源，无需另设电源模块，所需电源来自架线，安装维修方便。
29.本实施例工作在自动停送电模式时包括以下两种情况：
30.(1)单向停车场
31.如图1所示，停车场分段供电，分为停车区和断电区，图示箭头方向为电机车行驶方向，停车区电流检测电路实时监测停车区供电情况，如果停车区监测到超过100ma(50-400ma可选)的电流，且不超过1a，就被认为有电机车靠站停车(电机车滑行进入停车区，若进入停车区时，电机仍在工作，则认为电机车不停站，这时不需要断掉断电区的电)，这时系统将会自动切断断电区的电源，同时前后两方的红绿灯均切换为红灯，表示站内有车，然后播报语音提示断电。当电机车在停车区启动，准备离开时，停车区电流检测电路监测到大电流，并认为电机车将要离开，此时延时2秒后，断电区上电，前后两方的红绿灯切换为绿灯表示其他车辆可以进站，语音播报上电状态。
32.(2)双向停车场
33.如图2所示，停车场两个方向均为行驶方向，分别控制两个方向的电机车停车断电，与上述单向停车场控制原理相同，不同在于，停送电开关分别控制前后两个红绿灯的工作状态，前后两个红绿灯不同时工作，分别根据各自方向的停车状态工作。
34.具体实施例2，
35.在具体实施例1的基础上，本实施例还包括can通讯模块，所述核心控制电路1连接所述can通讯模块且借助所述can通讯模块与其他停送电开关通讯连接。
36.停送电开关1和停送电开关2通过can接口级联，并配置文件和交互逻辑，两个停送电开关可以接入行程开关，根据行程开关状态编辑控制逻辑，
37.如图4所示，开关上电后两个断电区均处于断电状态，电机车行驶方向如图上箭头所示。当第一时间有电机车一从a驶向b，到达a停车区时，a断电区送电。此时c方向停车区有电机车二驶来，停送电开关2和停送电开关1同can通讯，c断电区将保持断电状态，电机车二处于停车等待。电机车一继续行驶至行程开关a，a断电区断电。继续行驶至行程开关b时，证明电机车一已经离开此区间。如果c停车区电机车二还在等待，c断电区送电，如上所述直至驶出此区间。这是一个简单的区间闭锁逻辑，涉及到停送电开关1和停送电开关2互锁控制，无论哪一台先监测到电机车通过，都要断掉对方的电，保证对面不会有电机车进来，直到先进来的电机车完全通过后再允许其他电机车进出。
38.具体实施例3，本实用新型还包括wifi通讯模块，所述核心控制电路1连接所述wifi通讯模块且借助所述wifi通讯模块与基站通讯连接。通过wifi联网状态下，可以通过指令修改工作状态，并从基站实时监测电机车工作状态。
39.具体实施例4，如图1所示，本实用新型还包括按键控制电路，所述按键控制电路包括模式按键sb1和送电按键sb2，所述模式按键sb1和送电按键sb2的公共端和常开端均连接所述核心控制电路1，所述模式按键sb1和送电按键sb2的常闭端均为空引脚，也可以连接核
心控制电路1，用来检测按键故障。停送电开关可以工作在手动模式下，手动模式下，断电区的通断状态受手动控制，按下模式按键sb1调整自动/手动模式，按下送电按键sb2调节断电区停电/送电状态。同时模式按键sb1和送电按键sb2上设有led灯，按下时灯亮，表示此时停送电开关的按键状态。
40.具体实施例5，本实用新型还包括电流传感器ct1和ct2，所述电流传感器ct1的输入端连接断电区架线电源，所述电流传感器ct2的输入端连接停车区架线电源，所述电流传感器ct1的输出端和电流传感器ct2的输出端均连接所述核心控制电路1。电流传感器ct1检测断电区的大电流，电流传感器ct2检测断电区的大电流，当电流超标时预警，进一步保证工作的可靠运行。
41.本实用新型在使用时，可安装在井下巷道、需要区间闭锁的岔道和其他需要安装的场所，通过电缆线与架线相连接。