油电混合动力单轨吊机车及其控制方法、系统及终端与流程

1.本技术涉及单轨吊机车的技术领域，尤其是涉及一种油电混合动力单轨吊机车及其控制方法、系统及终端。


背景技术：

2.单轨吊车的轨道是一种特殊的工字钢，工字钢轨道悬吊在巷道支架上或砌镟粱、锚杆及预埋链上。单轨吊车运输是将材料、设备等通过承载车的单轨上，由单轨吊车的牵引机构牵引进行运输的系统。单轨吊车是煤矿井下，尤其是在采区上、下山和工作面平巷内用来运送材料、设备和人员的先进辅助设备之一。
3.相关技术中,公开了一种油电混合动力单轨吊机车的动力输出控制方法，包括以下步骤：a、当控制器通过传感器采集到的信息判断得出机车在平巷或轻载状态下运行时，则控制器控制蓄电池组主电路开关导通，采用蓄电池组作为机车动力源，再通过变频调速装置将蓄电池组输出的直流电变为三相异步电动机可用的交流电为所述机车上的电动机提供驱动电流；b、当控制器通过传感器采集到的信息判断得出机车在爬坡或重载状态运行时，则控制器发出信号启动防爆柴油机，然后接通防爆柴油主电路开关，接通柴油发电机供电电路后，控制器随即关闭蓄电池组的主电路开关，使单轨吊机车以柴油机作为动力源，柴油机带动发电机发电，再经整流装置将发电机的交流电变为直流电，再通过变频调速装置将整流后的直流电变为三相异步电动机可用的交流电，电动机组经减速箱带动驱动轮转动，使整个机车在爬坡或重载工况下往前行驶；c、当控制器通过传感器采集到的信息判断得出机车在下坡运行时，控制器打开防爆发电机主电路开关和蓄电池组主电路开关，不采用柴油机也不采用蓄电池作为机车动力，控制器将发电机发出的电能储存至蓄电池组，将机车下坡的势能转化为电能储存到蓄电池组中。
4.针对上述相关技术，发明人发现存在以下缺陷：由于只有当判断传感器采集到的信息得出机车在爬坡时，蓄电池作为动力源才会切换到柴油机作为动力源，因此在完成切换时，机车必然是已经处于爬坡状态；因此在机车完成切换之前仍然有一段爬坡距离是蓄电池作为动力源。


技术实现要素：

5.为了使得机车能够减少动力源切换时的爬坡距离，本技术提供一种油电混合动力单轨吊机车及其控制方法、系统及终端。
6.第一方面，本技术提供的一种油电混合动力单轨吊机车的控制方法，采用如下技术方案：一种油电混合动力单轨吊机车的控制方法，包括：
在机车进入平缓路段行驶时，实时获取机车当前位置，其中，机车沿预设行驶路线行驶，上坡位置固定；获取机车匀速行驶时当前行驶速度；基于所述当前位置和所述当前行驶速度，获取到达上坡始端的预计时长；基于动力源的历史切换时长，在所述预计时长等于所述历史切换时长时，进行切换，其中，所述历史切换时长为历史数据中机车完成切换的时长。
7.通过采用上述技术方案，由于先根据机车的当前位置以及机车匀速行驶时的当前行驶速度，获取到达上坡始端的预计时长，而后根据预计时长和历史切换时长，在预计时长等于历史切换时长时，进行切换，切换完成后，此时机车达到上坡始端，因此机车在进入上坡路段爬坡时，已经完成切换，因此可以缩短反应时长，减少了机车动力源切换时的爬坡距离。
8.可选的，所述控制方法还包括：在所述行驶路线中存在故障时，确定故障所处路段；若故障处于平缓路段，则基于故障所处位置和所述上坡始端的位置，判断两者间的距离是否小于或等于第一反应距离，其中，所述第一反应距离包括加速距离；若是，则机车起步后即进行切换；若否，则机车起步且匀速行驶时，进行切换。
9.通过采用上述技术方案，在故障所处位置和上坡始端位置间的距离小于第一反应距离时，说明机车有可能在起步后，还没达到匀速行驶，将要进入上坡路段，因此在机车起步后就进行切换；若大于第一反应距离，则说明机车进入匀速行驶，距离上坡始端还有一段距离，因此在进行匀速时，再进行切换。
10.可选的，所述机车起步且匀速行驶时，进行切换包括：获取待行驶距离，其中，所述待行驶距离包括机车当前位置与上坡始端位置之间的距离；基于所述待行驶距离和当前车速，获得待行驶时长；判断所述待行驶时长是否小于所述历史切换时长；若是，则直接进行切换；若否，则在所述待行驶时长等于历史切换时长时，进行切换。
11.可选的，所述控制方法还包括：在机车爬坡时，基于坡长和机车已爬坡距离，获得待爬坡距离；在所述待爬坡距离等于反应时长距离时，进行切换；其中，所述反应时长距离=所述历史切换时长*预设爬坡行驶速度。
12.通过采用上述技术方案，可以在到达上坡末端时，正好完成切换或者是正在切换中，从而减小下坡或进行平缓路段切换的行驶距离。
13.可选的，若故障处于上坡路段，则基于故障所处位置和上坡末端的位置，判断两者间的距离是否小于或等于预设的第二反应距离；若是，则在机车当前位置到达上坡末端时即进行切换；若否，则在所述待爬坡距离等于所述反应时长距离时，进行切换。
14.第二方面，本技术提供了一种油电混合动力单轨吊机车的控制系统，采用如下技
术方案：一种油电混合动力单轨吊机车的控制系统，包括：位置获取模块，用于在机车进入平缓路段行驶时，实时获取机车当前位置，其中，机车沿预设行驶路线行驶，上坡位置固定；速度获取模块，用于获取机车匀速行驶时当前行驶速度；时长获取模块，基于所述当前位置和所述当前行驶速度，获取到达上坡始端的预计时长；控制模块，基于动力源的历史切换时长，在所述预计时长等于所述历史切换时长时，控制所述柴油机动力源电路和所述蓄电池动力源电路的通断。
15.通过采用上述技术方案，由于位置获取模块先获取机车当前位置，速度获取模块获取机车匀速行驶时当前行驶速度，时长获取模块获取到达上坡始端的预计时长，而后控制模块根据预计时长和历史切换时长，在预计时长等于历史切换时长时，控制蓄电池动力源电路断，控制柴油机动力源电路通，此时机车达到上坡始端，因此机车在进入上坡路段爬坡时，已经完成切换，因此可以缩短反应时长，减少了机车动力源切换时的爬坡距离。
16.第三方面，本技术提供了一种油电混合动力单轨吊机车，采用如下技术方案：一种油电混合动力单轨吊机车，包括：单轨吊机车本体；gps定位模块，用于实时发送机车当前位置信息；速度传感器，用于检测机车当前行驶速度信息；计时模块，基于所述当前位置和所述当前行驶速度，获取到达上坡始端的预计时长；柴油机动力源电路；蓄电池动力源电路；plc控制器，基于动力源的历史切换时长，在所述预计时长等于所述历史切换时长时，控制所述柴油机动力源电路和所述蓄电池动力源电路的通断。
17.通过采用上述技术方案，plc控制器可以根据gps定位模块实时发送的机车当前位置信息获取机车当前位置，并根据速度传感器发送的当前行驶速度信息获取机车匀速行驶时当前行驶速度，计时模块获取到达上坡始端的预计时长，而后plc控制器根据预计时长和历史切换时长，在预计时长等于历史切换时长时，控制蓄电池动力源电路断，控制柴油机动力源电路通，此时机车达到上坡始端，因此机车在进入上坡路段爬坡时，已经完成切换，因此可以缩短反应时长，减少了机车动力源切换时的爬坡距离。
18.一种终端，包括：存储器，存储有油电混合动力单轨吊机车的控制程序；处理器，用于执行所述存储器上存储的油电混合动力单轨吊机车的控制程序，以实现上述所述油电混合动力单轨吊机车的控制方法的步骤。
19.综上所述，本技术存在至少以下有益效果：1、通过获取机车的当前位置和当前行驶速度，进而获取预计时长，在将预计时长与历史切换时长进行比较，在预计切时长等于历史切换时长时，进行切换，从而可以缩短反应时长，进而减少机动车动力源切换时的爬坡距离。
20.2、确定故障所处的位置，并基于故障所处位置和上坡始端的位置，判断两者间的距离是否小于或等于第一反应距离的目的是，在行驶路线存在故障，并对故障维修后，机车起步后进行切换，或者是机车匀速行驶时，进行切换，从而进一步缩短反应时长，减少机动车动力源切换时的爬坡距离。
附图说明
21.图1是机车在平缓路段行驶一实施方式的流程框图；图2是故障处于平缓路段一实施方式的流程框图；图3是s240一具体实施方式的流程框图;图4是机车爬坡一实施方式的流程框图;图5是故障处于上坡路段一实施方式的流程框图;图6是系统实施例一实施方式的结构框图；图7是系统实施例另一实施方式的结构框图；图8是单轨吊机车的结构框图。
22.附图标记说明：110、位置获取模块；120、速度获取模块；130、时长获取模块；140、控制模块；150、故障位置确定模块；160、判断模块；170、距离获取模块；180、单轨吊机车本体；190、gps定位模块；210、速度传感器；220、计时模块；230、柴油机动力源电路；240、蓄电池动力源电路；250、plc控制器；260、图像采集设备。
具体实施方式
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图1-附图8，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.本技术一实施例公开一种油电混合动力单轨吊机车的控制方法。参照图1，作为该控制方法的一实施方式，该控制方法可以包括s110-s140：s110，机车进入平缓路段行驶时，实时获取机车当前位置；具体地，机车沿预设在控制系统中的行驶路线行驶，其中，平缓路段、上坡路段和下坡路段等位置在行驶路线中均是固定的。可以在机车上安装有gps定位模块，用于实时发送机车当前的位置信息，控制系统会实时获取该位置信息，从而确定机车在行驶路线中的位置。
25.s120，获取机车匀速行驶时当前行驶速度；具体地，可以在机车上安装速度传感器，速度传感器用于实时检测机车当前的行驶速度，控制系统会实时获取该速度信息，根据预设时间内前后速度是否一致，判断机车是减速、加速还是匀速。
26.s130，基于当前位置和当前行驶速度，获取到达上坡始端的预计时长；具体地，可以根据速度距离公式“路程=速度
×
时间”，获得待行驶时长，待行驶时长即为预计时长。
27.s140，基于动力源的历史切换时长，在预计时长等于历史切换时长时，进行切换，其中，历史切换时长为历史数据中机车完成切换的时长。
28.具体地，在控制动力源切换时，会有短暂的反应时长即切换时长，如果提前切换，则平缓路段就会由柴油机提供动力，若切换较晚，则有一段爬坡距离由蓄电池提供动力；因此在预计时长等于历史切换时长时，进行切换，可以尽量确保在机车到达上坡始端时，刚好完成切换。
29.需要说明的是，若平缓路段行驶距离较短，则有可能机车一直处于加速状态，此时，可以根据平缓路段路长与机车已行驶距离，获得机车待行驶距离，再判断待行驶距离是否小于或等于切换距离，若是，则直接进行切换，若否，则在待行驶距离等于切换距离时进行切换。其中，切换距离可以是管理人员根据实际情况预设的。
30.参照图2，作为控制方法的另一实施方式，该控制方法可以包括s210-s240：s210，在行驶路线中存在故障时，确定故障所处路段；具体地，在机车前后两端均安装有图像采集设备，该图像采集设备可以是摄像机、照相机等，在机车行驶时，图像采集设备会对机车前方进行图像采集；控制系统会获取该图像信息，并根据图像识别算法，判断图像中是否存在故障标志，若存在，则可以确定故障所处的位置，其中，故障标志可以是故障警示牌等。或者是，控制系统接收故障信息，故障信息中包含故障的位置信息；故障信息可以是由井下管理人员发送的。
31.s220，若故障处于平缓路段，则基于故障所处位置和上坡始端的位置，判断两者间的距离是否小于或等于第一反应距离，其中，第一反应距离包括加速距离；加速距离指的是，机车起步后，到达匀速行驶所需的距离，可以根据历史数据获得。
32.s230，若是，则机车起步后即进行切换；s240，若否，则机车起步且匀速行驶时，进行切换。
33.参照图3,s240具体可以包括s241-s245：s241，获取待行驶距离，其中，待行驶距离包括机车当前位置与上坡始端位置之间的距离；s242，基于待行驶距离和当前车速，获得待行驶时长；s243，判断待行驶时长是否小于历史切换时长；s244，若是，则直接进行切换；s245，若否，则在待行驶时长等于历史切换时长时，进行切换。
34.参照图4，作为该控制方法的另一实施方式，该控制方法可以包括s310-s320：s310，在机车爬坡时，基于坡长和机车已爬坡距离，获得待爬坡距离；其中，待爬坡距离=坡长-已爬坡距离，已爬坡距离可以根据机车里程表获取。
35.s320，在待爬坡距离等于反应时长距离时，进行切换；其中，反应时长距离=历史切换时长*预设爬坡行驶速度。
36.其中，若机车在爬坡路段中存在匀速的情况，则爬坡行驶速度可以是机车匀速行驶的速度；若机车在爬坡路段一直处于加速状态或处于先加速后减速的状态，则爬坡行驶速度可以是机车驶入上坡时的速度；可以避免机车在上坡路段未结束就完成了切换。
37.参照图5，作为该控制方法的另一实施方式，该控制方法可以包括s410-s430：s410，若故障处于上坡路段，则基于故障所处位置和上坡末端的位置，判断两者间
的距离是否小于或等于预设的第二反应距离；第二反应距离可以由管理人员根据实际情况预先在控制系统设置。
38.s420，若是，则在机车当前位置到达上坡末端时即进行切换；s430，若否，则在待爬坡距离等于反应时长距离时，进行切换。
39.本实施例的实施原理为：在机车进入平缓路段行驶时，实时获取机车当前位置，而后获取机车匀速行驶时当前行驶速度，并基于当前位置和当前行驶速度，获取到达上坡始端的预计时长，而后基于历史切换时长，在预计时长等于历史切换时长时，进行切换，以使得机车在到达上坡始端时，由柴油机提供动力；在机车爬坡时，基于坡长和机车已爬坡距离，获得待爬坡距离，而后在待爬坡距离等于反应时长距离时，进行切换。
40.基于上述方法实施例，本技术第二实施例公开一种油电混合动力单轨吊机车的控制系统。参照图6，作为该控制系统的一实施方式，该控制系统可以包括：位置获取模块110，用于在机车进入平缓路段行驶时，实时获取机车当前位置，其中，机车沿预设行驶路线行驶，上坡位置固定；速度获取模块120，用于获取机车匀速行驶时当前行驶速度；时长获取模块130，基于当前位置和当前行驶速度，获取到达上坡始端的预计时长；控制模块140，基于动力源的历史切换时长，在预计时长等于历史切换时长时，控制柴油机动力源电路和蓄电池动力源电路的通断。
41.参照图7，作为该控制系统的另一实施方式，该控制系统可以包括：故障位置确定模块150，用于在行驶路线中存在故障时，确定故障所处的位置；判断模块160，用于在故障处于平缓路段时，基于故障所处位置和上坡始端的位置，判断两者间的距离是否小于或等于第一反应距离，其中，第一反应距离包括加速距离；判断模块160还可以用于在故障处于上坡路段时，基于故障所处位置和上坡末端的位置，判断两者间的距离是否小于或等于预设的第二反应距离；若是，则控制模块140在机车当前位置到达上坡末端时即进行切换；若否，则控制模块140在待爬坡距离等于反应时长距离时，进行切换。
42.控制模块140在判断模块160判断两者间的距离小于或等于第一反应距离时，在机车起步后控制蓄电池动力源电路断，柴油机动力源电路通；在判断模块160判断两者间的距离大于第一反应距离时，在机车起步且匀速行驶时，进行切换。
43.该控制系统还可以包括：距离获取模块170，用于获取待行驶距离，其中，待行驶距离包括机车当前位置与上坡始端位置之间的距离；时长获取模块130基于待行驶距离和当前车速，获得待行驶时长；判断模块160判断待行驶时长是否小于历史切换时长；若是，则控制模块140直接进行切换，若否，则控制模块140在待行驶时长等于历史切换时长时，进行切换。
44.另外，该距离获取模块170还可以在机车爬坡时，基于坡长和机车已爬坡距离，获得待爬坡距离；并且控制模块140在待爬坡距离等于反应时长距离时，进行切换。
45.本实施例的实施原理为：
在机车进入平缓路段行驶时，位置获取模块110实时获取机车当前位置，而后速度获取模块120获取机车匀速行驶时当前行驶速度，时长获取模块130基于当前位置和当前行驶速度，获取到达上坡始端的预计时长，而后控制模块140基于历史切换时长，在预计时长等于历史切换时长时，进行切换，以使得机车在到达上坡始端时，由柴油机提供动力；在机车爬坡时，距离获取模块170基于坡长和机车已爬坡距离，获得待爬坡距离，而后控制模块140在待爬坡距离等于反应时长距离时，进行切换。
46.本技术第三实施例还提供了一种油电混合动力单轨吊机车。参照图8，作为该单轨吊机车的一实施方式，该单轨吊机车可以包括：单轨吊机车本体180；gps定位模块190，用于实时发送机车当前位置信息；速度传感器210，用于检测机车当前行驶速度信息；计时模块220，基于当前位置和当前行驶速度，获取到达上坡始端的预计时长；柴油机动力源电路230；蓄电池动力源电路240；plc控制器250，基于动力源的历史切换时长，在预计时长等于历史切换时长时，控制柴油机动力源电路230和蓄电池动力源电路240的通断。
47.另外，该单轨吊机车前后两端还安装有图像采集设备260，用于采集机车前后的图像信息。
48.本技术实施例的实施原理为：在机车进入平缓路段行驶时，plc控制器250可以根据gps定位模块190发送的位置信息，实时获取机车当前位置，而后根据速度传感器210实时发送的速度信息，获取机车匀速行驶时当前行驶速度，计时模块220获取到达上坡始端的预计时长，plc控制器250基于历史切换时长，在预计时长等于历史切换时长时，控制柴油机动力源电路230开通，控制蓄电池动力源电路240关断，以使得机车在到达上坡始端时，由柴油机提供动力；在机车爬坡时，plc控制器250根据坡长和机车已爬坡距离，获得待爬坡距离，而后plc控制器250在待爬坡距离等于反应时长距离时，控制柴油机动力源电路230关断，控制蓄电池动力源电路240开启。
49.本技术第四实施例还提供了一种终端，该终端可以是电脑、智能手机等客户端，上述系统内置于该终端上，该终端可以包括：存储器和处理器；存储器用于存储上述油电混合动力单轨吊机车的控制程序；处理器用于执行存储器上存储的油电混合动力单轨吊机车的控制程序，以实现上述油电混合动力单轨吊机车的控制方法的步骤。
50.其中，存储器可以通过通信总线与处理器通信连接，通信总线，可以为地址总线、数据总线、控制总线等。
51.另外，存储器可以包括随机存取存储器(ram)，也可以包括非易失性存储器(nvm)，例如至少一个磁盘存储器。
52.并且处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(cpu)、网络处理器(np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
53.以上均为本技术的较佳实施例，并非依次限制本技术的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

技术特征：
1.一种油电混合动力单轨吊机车的控制方法，其特征在于，包括：在机车进入平缓路段行驶时，实时获取机车当前位置，其中，机车沿预设行驶路线行驶，上坡位置固定；获取机车匀速行驶时当前行驶速度；基于所述当前位置和所述当前行驶速度，获取到达上坡始端的预计时长；基于动力源的历史切换时长，在所述预计时长等于所述历史切换时长时，进行切换，其中，所述历史切换时长为历史数据中机车完成切换的时长。2.根据权利要求1所述的一种油电混合动力单轨吊机车的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：在所述行驶路线中存在故障时，确定故障所处路段；若故障处于平缓路段，则基于故障所处位置和所述上坡始端的位置，判断两者间的距离是否小于或等于第一反应距离，其中，所述第一反应距离包括加速距离；若是，则机车起步后即进行切换；若否，则机车起步且匀速行驶时，进行切换。3.根据权利要求2所述的一种油电混合动力单轨吊机车的控制方法，其特征在于，所述机车起步且匀速行驶时，进行切换包括：获取待行驶距离，其中，所述待行驶距离包括机车当前位置与上坡始端位置之间的距离；基于所述待行驶距离和当前车速，获得待行驶时长；判断所述待行驶时长是否小于所述历史切换时长；若是，则直接进行切换；若否，则在所述待行驶时长等于历史切换时长时，进行切换。4.根据权利要求2所述的一种油电混合动力单轨吊机车的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：在机车爬坡时，基于坡长和机车已爬坡距离，获得待爬坡距离；在所述待爬坡距离等于反应时长距离时，进行切换；其中，所述反应时长距离=所述历史切换时长*预设爬坡行驶速度。5.根据权利要求4所述的一种油电混合动力单轨吊机车的控制方法，其特征在于，若故障处于上坡路段，则基于故障所处位置和上坡末端的位置，判断两者间的距离是否小于或等于预设的第二反应距离；若是，则在机车当前位置到达上坡末端时即进行切换；若否，则在所述待爬坡距离等于所述反应时长距离时，进行切换。6.一种油电混合动力单轨吊机车的控制系统，其特征在于，适用于如权利要求1-5任一所述的油电混合动力单轨吊机车的控制方法；所述控制系统包括：位置获取模块（110），用于在机车进入平缓路段行驶时，实时获取机车当前位置，其中，机车沿预设行驶路线行驶，上坡位置固定；速度获取模块（120），用于获取机车匀速行驶时当前行驶速度；时长获取模块（130），基于所述当前位置和所述当前行驶速度，获取到达上坡始端的预计时长；
控制模块（140），基于动力源的历史切换时长，在所述预计时长等于所述历史切换时长时，控制柴油机动力源电路（230）和蓄电池动力源电路（240）的通断。7.一种油电混合动力单轨吊机车，其特征在于，适用于如权利要求1-5任一所述的油电混合动力单轨吊机车的控制方法；所述机车包括：单轨吊机车本体（180）；gps定位模块（190），用于实时发送机车当前位置信息；速度传感器（210），用于检测机车当前行驶速度信息；计时模块（220），基于所述当前位置和所述当前行驶速度，获取到达上坡始端的预计时长；柴油机动力源电路（230）；蓄电池动力源电路（240）；plc控制器（250），基于动力源的历史切换时长，在所述预计时长等于所述历史切换时长时，控制所述柴油机动力源电路（230）和所述蓄电池动力源电路（240）的通断。8.一种终端，其特征在于，包括：存储器，存储有油电混合动力单轨吊机车的控制程序；处理器，用于执行所述存储器上存储的油电混合动力单轨吊机车的控制程序，以实现如权利要求1-5任一所述油电混合动力单轨吊机车的控制方法的步骤。

技术总结
本申请涉及一种油电混合动力单轨吊机车及其控制方法、系统及终端，属于单轨吊机车的技术领域，该方法包括：在机车进入平缓路段行驶时，实时获取机车当前位置，其中，机车沿预设行驶路线行驶，上坡位置固定；而后获取机车匀速行驶时当前行驶速度，并基于所述当前位置和所述当前行驶速度，获取到达上坡始端的预计时长；而后基于动力源的历史切换时长，在所述预计时长等于所述历史切换时长时，进行切换，其中，所述历史切换时长为历史数据中机车完成切换的时长。本申请具有可以缩短反应时长，减少机车动力源切换时的爬坡距离的效果。机车动力源切换时的爬坡距离的效果。机车动力源切换时的爬坡距离的效果。


技术研发人员：李逸飞 娄嘉乐 郭益硕 黄磊 徐兴文 郭晶韡
受保护的技术使用者：山东鲁运智能装备有限公司
技术研发日：2023.04.10
技术公布日：2023/5/9