CN103895629B - 胶轮车安全防护*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种胶轮车安全防护***，当车辆超过限定的第一级车速时，排气制动将其中的蝶形阀关闭并停止供给燃油，借以消耗汽车的动能，起到辅助制动的作用；当车辆在排气制动的辅助作用下没有达到预期的减速效果且车速超过限定的第二级设定车速时，汽车断气刹自动开启，起到制动减速的作用；在车辆失速的情况下，当前两级制动***未能有效达到制动效果且超过限定的第三级车速时，控制***将自动启动巷道路面拦截机构，有效阻拦失速车辆。该***结构简单，实用性强，易于在普通矿用车辆上进行改装，智能控制车速及拦截失速车辆。

Description

胶轮车安全防护***

技术领域

本发明涉及一种矿用车辆安全防护***。

背景技术

在煤矿下作业车辆、矿用车辆在井下作业时经常出现超载，下坡时刹车失灵或者挂不上档车辆出现滑行现像。由于严重超载，在重力加速度的作用下，加大了车辆运动惯性，直接导致刹车失灵。此外矿用车辆长时间作业很少进行维护工作，所以经常导至因缺乏定期保养刹车***失灵的事故。由于刹车泵里杂质太多，密封不严，刹车油污染严重等情况导致刹车***受热后出现刹车泵漏油、储气罐或管路接口漏气，从而发生刹车失灵。致驾驶员在刹车制动时操作不当导致机件失灵，也是导致车辆刹车失灵的主要因之一，如长时间下坡会使刹车片摩擦生热、刹车毂炭化、刹车功能完全失效。煤矿井下作业车辆由于刹车失灵而失速是导致交通事故的主要原因之一；此外在满载下坡行驶时由于驾驶员操作失误导致车辆在下坡时挂不上档也是导致矿用车辆出现事故主要原因。

发明内容

本发明的目的是提供一种胶轮车安全防护***，结构简单，易于实现且工作可靠，目前该***较为先进，能够有效降低矿用车辆因失速而出现人员伤亡事故的概率，保护驾驶员生命安全。

本发明的技术方案是：一种胶轮车安全防护***，其特征在于：所述***包括车载制动机构(19)、巷道路面拦截机构(18)、LED显示屏(1)、车辆总质量检测传感器(15)、无线发送装置(16)、无线接收装置(17)、车载ECU和巷道地面ECU；

其中车载制动机构包括排气制动(6)、断气刹(8)、钢丝绳Ⅰ(11)、锚钩(12)，脱钩装置(10)、第一气路控制阀(7A)、第二气路控制阀(7B)、第三气路控制阀(7C)；巷道路面拦截机构包括配重(2)、抬绳机构(3)、钢丝绳Ⅱ隐藏板(4)、缓速器(5)、钢丝绳Ⅱ(9)、制动盘(13)，制动盘自动预紧装置(14)；

所述排气制动(6)安装在车辆排气管上，并用固定架固定在车辆的纵梁上，用束带将第一气路控制阀(7A)、第二气路控制阀(7B)、第三气路控制阀(7C)和相应的管路固定在车辆横梁上；锚钩(12)与钢丝绳Ⅰ(11)固定在车辆尾部且在后桥之上，正常行驶时，锚钩(12)穿在钢丝绳Ⅰ(11)上并通过脱钩装置(10)锁止在车辆上；

所述缓速器(5)和制动盘(13)固定在地面，钢丝绳Ⅱ抬绳机构(3)固定在巷道壁上，钢丝绳Ⅱ(9)穿过缓速器(5)盘绕在制动盘(13)上，钢丝绳Ⅱ(9)路面部分隐藏在钢丝绳Ⅱ隐藏板(4)下；制动盘(13)内设有制动盘自动预紧装置(14)；

在距离巷道地面拦索机构(18)一定距离设置有车辆总质量检测传感器(15)，LED显示屏(1)安装在巷道的顶端。

无论车辆是否正常行驶，车载ECU都会将车辆总质量检测传感器(15)测得的数据发给巷道无线接收装置(17)，通过巷道ECU控制制动盘自动预紧装置(14)预先将制动盘(13)的预紧力调整到合适大小；当检测到正常行驶车辆的车速超出预设的第一级车速时，车载ECU通过控制排气制动(6)来阻止车速的增加，当车速超过预设的第二级车速时，车载ECU在打开排气制动的同时会通过断气刹(8)制动来降低车速，在前两级制动的情况下如果车速恢复正常，则前两级的制动都将关闭；当车辆运转不正常失速时，车载ECU会通过无线发送装置(16)将数据发给巷道地面ECU，巷道地面ECU控制LED显示屏(1)，此时LED显示屏(1)会显示车辆超速，于此同时车辆的提示灯也会显示车辆异常，巷道地面ECU同时会控制抬绳机构的电磁阀(20)来开启钢丝绳Ⅱ的抬绳机构(3)，利用配重(2)下落的惯性力将钢丝绳Ⅱ(9)从钢丝绳Ⅱ隐藏板(4)中拉出并将钢丝绳Ⅱ(9)拉升到预定的高度；当车轮压到钢丝绳Ⅱ(9)时，由于缓冲器(5)对钢丝绳Ⅱ(9)的预紧力大于配重重力，钢丝绳Ⅱ(9)向地面移动，配重(2)抬起，车轮滚过后，钢丝绳Ⅱ(9)依靠钢丝绳Ⅱ抬起装置(3)上的配重(2)自重重新回弹到预定高度，锚钩(12)经过钢丝绳Ⅱ(9)后被钢丝绳Ⅱ(9)挂住，通过缓速器(5)和制动盘(13)强制车辆减速直至车辆停车。

配重(2)通过挂钩挂在抬绳机构(3)的下方，用钢丝绳一端连接挂有配重的挂钩，另一端穿过抬绳机构(3)的滑轮后与钢丝绳Ⅱ(9)的抬绳钩子相连接，不启动巷道路面拦截机构时，带有配重(2)的挂钩通过电磁阀(20)固定从而不使其下落。

排气制动(6)的碟形阀安装在固定架上的气压缸上，第二气路控制阀(7B)控制气压缸的伸缩，车载ECU控制第二气路控制阀(7B)，车载ECU控制第二气路控制阀(7B)从而来控制碟形阀的开闭；正常车速时排气制动(6)的碟形阀处于开启状态，当正常行驶车辆超过预设的第一级车速时，排气制动(6)依靠车载ECU控制第二气路控制阀(7B)使碟形阀关闭。

将断气刹(8)的排气管路通过三通管改成并联管路，并将其中一路与第三气路控制阀(7C)相串联，通过车载ECU控制第三气路控制阀(7C)从而来控制断气刹(8)的开闭；当正常行驶车辆超过预设的第二级车速时，车载ECU控制第三气路控制阀(7C)将断气刹(8)自动打开。

锚钩(12)是否脱离依靠锚钩脱离装置(10)上的两个气压缸控制，车载ECU控制第一气路控制阀(7A)控制两个气压缸的伸缩；在车辆运转不正常失速情况下且超过预设的第三级车速后，车载ECU通过控制第一气路控制阀(7A)从而控制脱离装置(10)上的两个气压缸使脱钩装置(10)将锚钩(12)脱离。

巷道路面预设两个缓冲器(5)，钢丝绳Ⅱ(9)穿过缓速器(5)，制动盘(13)内设有制动盘自动预紧装置(14)，通过钢丝绳变形量预紧，缓冲器(5)对钢丝绳Ⅱ(9)的预紧力大于配重(2)的重力，可以防止抬绳机构(3)将缓冲器(5)后的钢丝绳Ⅱ(9)拉出，同时也可以防止车辆通过抬起的钢丝绳Ⅱ(9)后由于车轮下压使缓冲器(5)后的钢丝绳Ⅱ(9)被抽出，从而使钢丝绳Ⅱ(9)抬不到预设高度。

巷道路面预设两个制动盘(13)，当车辆运转不正常失速超过预设的第三级车速后，锚钩(12)钩住钢丝绳Ⅱ(9)，钢丝绳Ⅱ(9)绕在制动盘上(13)上，制动盘(13)通过缓冲器(5)和制动盘(13)的摩擦力降低车速。

巷道地面ECU控制钢丝绳Ⅱ抬绳机构的两个电磁阀(20)来控制配重(2)的下落，配重(2)下落的惯性力将钢丝绳Ⅱ(9)从缓冲器(5)中抽出一段距离，同时将钢丝绳Ⅱ(9)从钢丝绳Ⅱ隐藏板(4)中拉出，最终将其抬起到预设高度。

巷道路面拦截机构不起作用时，钢丝绳Ⅱ(9)通过钢丝绳Ⅱ隐藏板(4)，隐藏地下，从而不影响车辆正常通行。

本发明的优点是：结构简单，实用性强，易于在普通矿用车辆上进行改装，对车速的实时控制性能好，一般情况下装置启动无需人工操作，靠ECU自动控制，可以有效减少因车辆失速所造成的人员伤亡事件，目前该***较为先进。

附图说明

图1是本发明车载制动机构结构示意图。

图2是本发明巷道路面拦截机构结构示意图。

图3是本发明无线传送和接收原理图。

图4是巷道地面ECU及巷道地面无线接收装置与抬绳机构电磁阀的连接原理图。

具体实施方法

如图1和图2所示，排气制动(6)安装在车辆排气管上，并用固定架固定在车辆的纵梁上，排气制动(6)的碟形片通过安装在固定架上的气压缸来控制其开闭，第二气路控制阀(7B)控制气压缸的伸缩，车载ECU控制气路控制阀；用束带将第一气路控制阀(7A)、第二气路控制阀(7B)、第三气路控制阀(7C)和相应的管路固定在车辆横梁上；在车辆的纵梁上通过U形卡将钢丝绳Ⅰ(11)与车辆连接，锚钩(12)穿在钢丝绳Ⅰ(11)上，将钢丝绳Ⅰ(11)盘在车辆尾端，正常运行时锚钩(12)通过锚钩脱离装置(10)锁止在车辆上，锚钩(12)是否脱离依靠锚钩脱离装置(10)上的两个气压缸控制，第一气路控制阀(7A)控制两个气压缸的伸缩；在原有手动断气刹(8)的启动管路上并联一路并将第三气路控制阀(7C)串联在管路上，通过车载ECU控制第三气路控制阀(7C)来控制断气刹(8)的开闭。

所述缓速器(5)和制动盘(13)固定在地面，钢丝绳Ⅱ抬绳机构(3)固定在巷道壁上，配重(2)通过挂钩挂在抬绳机构(3)的下方，用钢丝绳一端连接挂有配重的挂钩，另一端穿过抬绳机构的滑轮后与抬起钢丝绳Ⅱ(9)的抬绳钩子相连接，不启动巷道路面拦截机构时，带有配重(2)的挂钩通过两个电磁阀(20)固定从而不使其下落；钢丝绳Ⅱ(9)穿过缓速器(5)盘绕在制动盘(13)上，钢丝绳Ⅱ(9)路面部分隐藏在钢丝绳Ⅱ隐藏板(4)下；制动盘(13)内设有制动盘自动预紧装置(14)；

如图3和图2所示：LED显示屏(1)通过螺栓固定在巷道顶端，在地面打上地基并固定地脚螺栓，缓速器(5)和制动盘(13)通过地脚螺栓固定在地面，将钢丝绳Ⅱ抬绳机构(3)固定在巷道壁上，依秩序套装上个部件，钢丝绳Ⅱ(9)穿过缓速器(5)盘绕在制动盘(13)上，钢丝绳Ⅱ(9)路面部分隐藏在钢丝绳Ⅱ隐藏板(4)下，在隐藏板两端裸露小部分钢丝绳Ⅱ(9)通过钢丝绳Ⅱ抬绳机构(3)上的挂钩与钢丝绳Ⅱ(9)相连。装置在安装时，对制动盘(13)给予一定预紧力，缓速器(5)也相应给予一定预紧力，以达到启动后起到减速缓冲的作用。

如图4所示，巷道地面ECU控制钢丝绳Ⅱ抬绳机构(3)的两个电磁阀(20)来控制配重(2)的下落，配重(2)下落的惯性力将钢丝绳Ⅱ(9)从缓冲器(5)中抽出一段距离，同时将钢丝绳Ⅱ(9)从钢丝绳Ⅱ隐藏板(4)中拉出，最终将其抬起到预设高度。

在距离钢丝绳Ⅱ隐藏板(4)200米左右设置有车辆总质量检测传感器(15)，当车辆经过车辆总质量检测传感器(15)时，测得的数据会及时送给无线接收装置，巷道地面ECU计算出制动盘(13)预紧力的同时控制制动盘自动预紧装置(14)从而将制动盘的制动力控制到相应大小，防止出现车辆总质量小，制动盘(13)制动力过大而出现制动距离过短，或者车辆总质量很大，制动盘(13)制动力过小而出现不能制动的现象。

LED显示屏(1)安装在巷道的顶端，车辆行驶时通过车载无线装置将当前车速发送给巷道路面的无限接收装置，LED显示屏(1)将会实时显示当前车辆的运行状况并提醒驾驶员安全行驶车速，当车速超过预设的第三级车速时，LED显示屏(1)将会显示车辆“超速”以及超速的车牌号码。

在车速低于第一级安全车速时，LED显示屏(1)显示巷道内的限制车速公里数(根据不同矿上的要求确定)并提示驾驶员安全行驶，当车速超过巷道内限定车速时，车载无线装置会发送当前车速数据给巷道地面无线接收端，使LED显示屏(1)显示当前车速和该车的车牌号。

车辆驾驶室内设置有“异常”手动开关，当驾驶员意识到车辆挂不上档或制动***失灵时可以在车速超过第三级车速之前按下“异常”手动开关，此时第一级，第二级和第三级制动同时启动，可以使非正常运转和失速车辆得到及时的制动。

工作程序

1、工作前按规定安装好巷道地面设施，制动盘(13)、缓速器(5)按要求预紧，钢丝绳Ⅱ抬绳机构(3)与钢丝绳Ⅱ相连接，钢丝绳Ⅱ隐藏于钢丝绳Ⅱ隐藏板(4)下。车上的钢丝绳Ⅰ(11)按要求盘好，锚钩(12)通过脱钩装置(10)固定。

2、巷道用无线传输自动控制***是衔接车辆检测装置和地面控制装置信息交换的点对点通讯***，主要由车载无线发送装置(16)、无线接收装置(17)和控制主机组成，车载无线发送装置每车一套，车载无线发送装置只发送，不接收。主要目的是根据车辆的运行状态通过无线传输的方式传输到巷道地面控制单元(巷道地面ECU)，实现对车辆信息的采集和检测，车载检测装置实现对车辆运行参数的采集，打包后经车载无线发送装置(16)传递到巷道地面无线接收装置(17)。原理如图3所示。

***的工作原理是：车载无线发送装置(16)通过串口采集车辆检测装置的数据，通过无线的方式传输到巷道地面无线接收装置(17)，由无线接收装置转发给控制主机，控制主机收到车辆异常信号时，发出控制指令，启动巷道路面拦截机构(18)。每台控制主机可连接多个无线接收装置(17)，并控制一台巷道路面拦截机构(18)。

3、当检测到的车辆运行参数超出预设的第一级车速时时，排气制动(6)通过车载ECU开启，从而达到减速的目的，当车速降低至预设的第一级车速以下时，车载ECU关闭排气制动(6)。

4、当检测到车辆运行参数超过预设的第二级车速时，车载ECU在开启排气制动(6)的同时也会开启断气刹(8)，从而达到减速的目的，当车速降低至预设的第二级车速以下时，车载ECU控制断气刹(8),当车速降低至预设的第一级车速以下时，车载ECU会关闭排气制动(6)。

5、当检测到车辆运行参数超出预设的第三级车速时，巷道路面拦截机构(18)触发，LED显示屏(1)显示车辆“超速”字样，同时钢丝绳Ⅱ抬绳机构(3)将钢丝绳Ⅱ(9)从隐藏板(4)中拉出并抬起到预设高度，车辆上的锚钩脱离装置(10)将锚钩(12)脱离。锚钩(12)经过钢丝绳Ⅱ(9)时，通过缓速器(5)和制动盘(13)将车辆强制制动。

Claims (10)

1.一种胶轮车安全防护***，其特征在于：所述***包括车载制动机构(19)、巷道路面拦截机构(18)、LED显示屏(1)、车辆总质量检测传感器(15)、无线发送装置(16)、无线接收装置(17)、车载ECU和巷道地面ECU；其中车载制动机构包括排气制动(6)、断气刹(8)、钢丝绳Ⅰ(11)、锚钩(12)，脱钩装置(10)、第一气路控制阀(7A)、第二气路控制阀(7B)、第三气路控制阀(7C)；巷道路面拦截机构包括配重(2)、抬绳机构(3)、钢丝绳Ⅱ隐藏板(4)、缓速器(5)、钢丝绳Ⅱ(9)、制动盘(13)，制动盘自动预紧装置(14)；

所述排气制动(6)安装在车辆排气管上，并用固定架固定在车辆的纵梁上，用束带将第一气路控制阀(7A)、第二气路控制阀(7B)、第三气路控制阀(7C)和相应的管路固定在车辆横梁上；锚钩(12)与钢丝绳Ⅰ(11)固定在车辆尾部且在后桥之上，正常行驶时，锚钩(12)穿在钢丝绳Ⅰ(11)上并通过脱钩装置(10)锁止在车辆上；

所述缓速器(5)和制动盘(13)固定在地面，钢丝绳Ⅱ抬绳机构(3)固定在巷道壁上，钢丝绳Ⅱ(9)穿过缓速器(5)盘绕在制动盘(13)上，钢丝绳Ⅱ(9)路面部分隐藏在钢丝绳Ⅱ隐藏板(4)下；制动盘(13)内设有制动盘自动预紧装置(14)；

在距离巷道地面拦截机构(18)一定距离设置有车辆总质量检测传感器(15)，LED显示屏(1)安装在巷道的顶端。

2.如权利要求1所述的胶轮车安全防护***，其特征在于：无论车辆是否正常行驶，车载ECU都会将车辆总质量检测传感器(15)测得的数据发给巷道无线接收装置(17)，通过巷道ECU控制制动盘自动预紧装置(14)预先将制动盘(13)的预紧力调整到合适大小；当检测到正常行驶车辆的车速超出预设的第一级车速时，车载ECU通过控制排气制动(6)来阻止车速的增加，当车速超过预设的第二级车速时，车载ECU在打开排气制动的同时会通过断气刹(8)制动来降低车速，在前两级制动的情况下如果车速恢复正常，则前两级的制动都将关闭；当车辆运转不正常失速且超过预设的第三级车速时，车载ECU会通过无线发送装置(16)将数据发给巷道地面ECU，巷道地面ECU控制LED显示屏(1)，此时LED显示屏(1)会显示车辆超速，与此同时车辆的提示灯也会显示车辆异常，巷道地面ECU同时会控制抬绳机构的两个电磁阀(20)来开启钢丝绳Ⅱ的抬绳机构(3)，利用配重(2)下落的惯性力将钢丝绳Ⅱ(9)从钢丝绳Ⅱ隐藏板(4)中拉出并将钢丝绳Ⅱ(9)拉升到预定的高度；当车轮压到钢丝绳Ⅱ(9)时，由于缓冲器(5)的预紧力大于配重重力，钢丝绳Ⅱ(9)向地面移动，配重(2)抬起，车轮滚过后，钢丝绳Ⅱ(9)依靠钢丝绳Ⅱ的抬绳机构(3)上的配重(2)自重重新回弹到预定高度，锚钩(12)经过钢丝绳Ⅱ(9)后被钢丝绳Ⅱ(9)挂住，通过缓速器(5)和制动盘(13)强制车辆减速直至车辆停车。

3.如权利要求1或2所述的胶轮车安全防护***，其特征在于：配重(2)通过挂钩挂在抬绳机构(3)的下方，用钢丝绳一端连接挂有配重的挂钩，另一端穿过抬绳机构(3)的滑轮后与钢丝绳Ⅱ(9)的抬绳钩子相连接，不启动巷道路面拦截机构(18)时，带有配重(2)的挂钩通过两个电磁阀(20)固定从而不使其下落。

4.如权利要求1或2所述的胶轮车安全防护***，其特征在于：排气制动(6)的碟形阀安装在固定架上的气压缸上，第二气路控制阀(7B)控制气压缸的伸缩，车载ECU控制第二气路控制阀(7B)，车载ECU控制第二气路控制阀(7B)从而来控制碟形阀的开闭；正常车速时排气制动(6)的碟形阀处于开启状态，当正常行驶车辆超过预设的第一级车速时，排气制动(6)依靠车载ECU控制第二气路控制阀(7B)使碟形阀关闭。

5.如权利要求1或2所述的胶轮车安全防护***，其特征在于：将断气刹(8)的排气管路通过三通管改成并联管路，并将其中一路与第三气路控制阀(7C)相串联，通过车载ECU控制第三气路控制阀(7C)从而来控制断气刹(8)的开闭；当正常行驶车辆超过预设的第二级车速时，车载ECU控制第三气路控制阀(7C)将断气刹(8)自动打开。

6.如权利要求1或2所述的胶轮车安全防护***，其特征在于：锚钩(12)是否脱离依靠锚钩脱离装置(10)上的两个气压缸控制，车载ECU控制第一气路控制阀(7A)控制两个气压缸的伸缩；在车辆运转不正常失速情况下且超过预设的第三级车速后，车载ECU通过控制第一气路控制阀(7A)从而控制脱离装置(10)上的两个气压缸使脱钩装置(10)将锚钩(12)脱离。

7.如权利要求1或2所述的胶轮车安全防护***，其特征在于：巷道路面预设两个缓冲器(5)，钢丝绳Ⅱ(9)穿过缓速器(5)，缓速器(5)会通过钢丝绳Ⅱ变形量对钢丝绳Ⅱ(9)有一定的预紧力，制动盘(13)内设有制动盘自动预紧装置(14)，缓冲器(5)对钢丝绳Ⅱ(9)的预紧力大于配重(2)的重力，可以防止抬绳机构(3)将缓冲器(5)后的钢丝绳Ⅱ(9)拉出，同时也可以防止车辆通过抬起的钢丝绳Ⅱ(9)后由于车轮下压使缓冲器(5)后的钢丝绳Ⅱ(9)被抽出，从而使钢丝绳Ⅱ(9)抬不到预设高度。

8.如权利要求1或2所述的胶轮车安全防护***，其特征在于：巷道路面预设两个制动盘(13)，当车辆运转不正常失速超过预设的第三级车速后，锚钩(12)钩住钢丝绳Ⅱ(9)，钢丝绳Ⅱ(9)绕在制动盘上(13)上，失速车辆通过缓冲器(5)和制动盘(13)的摩擦力降低车速至停车。

9.如权利要求1或2所述的胶轮车安全防护***，其特征在于：巷道地面ECU控制钢丝绳Ⅱ抬绳机构的两个电磁阀(20)来控制配重(2)的下落，配重(2)下落的惯性力将钢丝绳Ⅱ(9)从缓冲器(5)中抽出一段距离，同时将钢丝绳Ⅱ(9)从钢丝绳Ⅱ隐藏板(4)中拉出，最终将其抬起到预设高度。

10.如权利要求1或2所述的胶轮车安全防护***，其特征在于：巷道路面拦截机构不起作用时，钢丝绳Ⅱ(9)通过钢丝绳Ⅱ隐藏板(4)，隐藏地下，从而不影响车辆正常通行。