CN108859773A - 纯电动矿车运输*** - Google Patents
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Abstract
提供一种纯电动矿车运输***，在专用车道上埋设有电杆并在电杆上架设有中压直流接触网，电动矿车的整车控制器与监控中心无线连接，监控中心驾驶员发出控制指令控制双供电模式电源部分中受电弓上的碳刷滑块与中压直流接触网接触或分离后，实现中压直流接触网为电动矿车直接供电或由车载蓄电池为电动矿车供电。本发明采用中压直流接触网和蓄电池双模式供电方式为电动矿车供电，既保持了传统矿车的灵活性，又能实现长距离的续航和行进中充电，还能将电动矿车在下坡个刹车时再生制动发出的电能反馈到电网供其它车辆使用，采用较高的接触网电压使得每对接触线可以容纳更多的电动矿车和架设更长的线路。
Description
技术领域
本发明属于电传动矿用车技术领域，具体涉及一种纯电动矿车运输***。
背景技术
目前的矿车主要有“柴油机+变速器”为动力的自卸式矿车和由“柴油机+发电机+变频器+电动轮”为动力的电传动电动轮矿车两种。由于重型矿车主要用于大型露天矿的剥离土方和矿石的运输，其运行的道路不仅弯道多、坡度大，而且路面也较差，这就造成重型矿车的油耗非常大，一台100t左右的矿车一年的油费就高达百万元以上；另外，随着矿坑深度和直径的增加，发动机的排气会在露天矿深坑内造成严重空气污染，从而影响环境质量。
电传动矿用自卸车主要用于大型露天矿山矿石、矿料的运输，随着矿坑深度和直径的增加，重载上坡速度小，由于没有机械变速器，发动机几乎都是工作在非高效区并严重降低了生产效率，为了解决这些问题，各矿卡厂家开展了所谓“架线辅助供电”的双动力方案的研究，例如专利号为CN201410570309.4且专利名称为“一种电传动矿用自卸车受电弓控制装置”，但是这些技术方案中，矿车的接触网供电模式中，缺少受电弓对接触线的跟踪功能，无法对接触网位置进行跟踪监测，要求司机必须有较高的驾驶技术，并在驾驶时注意力高度集中，司机很容易疲劳。另外，“架线辅助供电”内有解决制动能量的回收，实际上还是通过电阻将再生制动发出的电能并最后转化为热能用风机吹走了，不利于节能。
近年也有人尝试采用锂电池供电的纯电驱动装置取代柴油机或柴油发电机组，但由于矿区常年采取连续生产，加上又是重载运行，电池的容量和放电功率都必须很大、很重才能满足矿车的要求，锂电池的一次性投入费用和后期的更换费用非常大，根据现有锂电池的技术水平和造价，电动矿车若完全采用锂电池供电，其节约的能源费用，都被购置和更换电池的费用所抵消了，考虑到生产锂电池需要消耗贵重金属以及制造过程的排放等，完全依靠锂电池做电动矿车在现阶段还不成熟。
采用接触网给车辆供电在有轨、无轨电车上应用广泛，但要真正达到现有矿车的综合性能，还有较大距离，单纯的接触网供电，要求矿车必须沿特定路线行驶，如果脱离接触网，矿车就将失去了动力。虽然可以采用车载电缆绞盘从外部的电源插头引入电力，但这种做法对于作业位置相对固定的情况下是可行的，但对于机动性要求较高的露天矿就不合适了，频繁的插拔电源插头不仅麻烦，也存在安全隐患；由于矿山的运输采用轮班制，人歇车不停，所以在工作时，不仅矿车多，矿车司机更多，大量的矿车司机和维修人员常年生活、工作在空气午饭严重的矿区，对矿主和政府都有很大的经济和道义上的压力，针对上述问题，有必要进行改进。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种纯电动矿车运输***，采用中压直流接触网和蓄电池双模式供电方式为电动矿车供电，既可由蓄电池供电后保持电动矿车正常运行的灵活性，又能通过中压直流接触网为电动矿车供电并为蓄电池充电，解决了当前电池技术在电动矿车上应用的短板，实现电动矿车长时间连续作业，在进行再生制动时发出的电能又可以反馈到电网供其它车辆使用，采用较高的接触网电压使得每对接触线可以容纳更多的电动矿车和架设更长的线路。
本发明采用的技术方案：纯电动矿车运输***，包括电动矿车、专用车道、换流站和实时监控中心，所述专用车道上埋设有多根电杆且设于电杆上端的水平横担上设有电压范围为4.2kV～50kV的中压直流接触网，所述电动矿车1上设有双供电模式电源部分、行走部分、辅助功能部分、整车控制器和无线通信***，且整车控制器通过CAN总线与双供电模式电源部分、行走部分、辅助功能部分和无线通信***连接，所述整车控制器与实时监控中心无线连接，所述整车控制器根据监控中心或驾驶员发出的控制指令控制双供电模式电源部分中受电弓上的碳刷滑块与中压直流接触网接触或分离后，实现中压直流接触网为电动矿车直接供电或双供电模式电源部分中的蓄电池为电动矿车供电，所述实时监控中心与电动矿车、换流站和设于专用车道上的监控摄像头通过无线连接后实现电动矿车和换流站运行状态及路况信息的传递。
其中，所述双供电模式电源部分包括受电弓机构、蓄电池、DC-DC动力电源变换器、充电器、DC-DC直流控制电源和通用工频电源，所述受电弓机构中的碳刷滑块与DC-DC动力电源变换器连接，且行走部分、受电弓机构、充电器、辅助功能部分、通用工频电源和DC-DC直流控制电源中的所有电源输入端按同极性并联后连接到与DC-DC动力电源变换器的低压动力母线上，所述蓄电池的正极经二极管与连接DC-DC动力电源变换器连接的低压动力母线的正极连接，所述整车控制器与DC-DC动力电源变换器、充电器和蓄电池连接，所述电动矿车在专用车道上行驶时受电弓机构中的碳刷滑块与中压直流接触网中的接触线接触后，由DC-DC动力电源变换器将来自中压直流接触网上的中压直流电变换为电动矿车所需的低压动力直流电。
进一步地，所述受电弓机构包括碳刷滑块、受电弓、受电弓控制器、受电弓横移装置、受电弓升降装置和接触线位置检测装置，所述受电弓横移装置包括固定部分和移动部分，所述固定部分设于驾驶室顶部，与固定部分适配的移动部分设有两个和中压直流接触网中的接触线横向间距对应的受电弓升降装置，所述受电弓升降装置通过横移连接座与受电弓横移装置的移动部分连接，所述受电弓升降装置的升降部分与受电弓连接，所述受电弓控制器与受电弓横移装置、受电弓升降装置和接触线位置检测装置连接，所述驾驶室顶部至少设有一个接触线位置检测装置，所述受电弓控制器通过CAN总线与整车控制器连接，且受电弓控制器接收到整车控制器发出的横移与升降指令后，根据接触线位置检测装置反馈的检测信号控制受电弓横移装置和受电弓升降装置带动受电弓升降、横移后使固定于受电弓顶部的碳刷滑块与中压直流接触网中的接触线接触或分离。
进一步地，所述受电弓升降装置的升降部分与受电弓固定连接，其中，所述受电弓升降装置的升降部分与受电弓铰接时受电弓为受电杆制成的结构，所述受电弓升降装置包括伸缩缸、弹簧和角度传感器，所述伸缩缸下端固定于横移连接座上且伸缩缸的伸缩杆顶端与受电杆一端铰接，而碳刷滑块固定于受电杆另一端，所述弹簧下端与设于伸缩缸伸缩杆上的固定板固定连接且弹簧上端与固定于受电杆一端的斜杆固定连接。
优选地，所述受电弓升降装置的升降部分与受电弓铰接时受电弓为受电杆制成的结构，所述受电弓升降装置包括伸缩缸、双向气缸和角度传感器，所述伸缩缸下端固定于横移连接座上且伸缩缸的伸缩杆顶端与固定板固定连接，所述固定板一端与受电杆下端铰接且固定板另一端与双向气缸下端铰接，所述碳刷滑块固定于受电杆上端且双向气缸上端的伸缩杆端部与受电杆铰接。
优选地，所述接触线位置检测装置包括高频扼流圈、屏蔽线和高频信号源，所述碳刷滑块采用双碳刷滑片结构且碳刷滑块的每个碳刷滑片Ⅰ和碳刷滑片Ⅱ一端分别经高频扼流圈接入DC-DC动力电源变换器的输入端，两个碳刷滑片Ⅰ和碳刷滑片Ⅱ另一端分别由固定导线Ⅰ和固定导线Ⅱ后经屏蔽线连接至高频信号源的两个输出端，两个所述碳刷滑片Ⅰ和碳刷滑片Ⅱ均与中压直流接触网中的接触线接触后形成高频信号回路，并通过测量高频信号回路的电流数值并反馈至受电弓控制器算出电感量后获得中压直流接触网中的接触线相对电动矿车的位置信息。
优选地，所述接触线位置检测装置包括光发射器、两个光接收器、电机和转轴，所述转轴设于驾驶室顶部的其中一个受电弓旁，工作时位于中压直流接触网中与其中一个受电弓对应的接触线下方，所述转轴转动安装于驾驶室顶部，且转轴一端与电机输出轴固定连接，所述轴中部固定有光发射器且光发射器两侧的转轴上固定有接收方位不同的光接收器，所述光发射器发射出的光束射中中压直流接触网中的接触线时由接触线反射后形成的散射光分别由两个光接收器接收，两个所述光接收器接收到散射光时电机上的编码器测量到的转轴角度等于中压直流接触网中的接触线相对光发射器垂直线的偏移角，所述光接收器和光发射器均与受电弓控制器连接且光接收器将接收的散射光信号反馈至受电弓控制器后，受电弓控制器根据接收到散射光时对应的转轴角度信息获得中压直流接触网中的接触线相对电动矿车的位置信息。
优选地，所述接触线位置检测装置为线性扫描雷达，所述碳刷滑块采用单碳刷滑片结构且线性扫描雷达安装于受电弓下方的驾驶室顶面上，所述线性扫描雷达输出信号线与受电弓控制器连接，或所述接触线位置检测装置为相控阵超声波雷达，且相控阵超声波雷达安装于受电弓下方的驾驶室顶面上，所述相控阵超声波雷达与受电弓控制器连接，所述相控阵超声波雷达对与碳刷滑块同一平面上的中压直流接触网进行线性扫描后将获得的接触线与相控阵超声波雷达的相对位置信息传递至受电弓控制器后，获取中压直流接触网中的接触线相对电动矿车的位置信息。
优选地，所述接触线位置检测装置为超声发射器和两个超声接收器，所述超声发射器为扁锥形喇叭状结构且超声发射器采用跳频工作方式，所述超声发射器安装于驾驶室顶面上，两个所述超声接收器位于超声发射器横向两侧并固定于驾驶室顶面上，所述超声发射器发出的超声波束经中压直流接触网中的接触线反射后形成的反射波由两个超声接收器接收，所述超声发射器和两个超声接收器的信号线均与受电弓控制器连接，且受电弓控制器根据超声发射器发出超声波束的发射时间和两个超声接收器分别接收到反射波束的时间以及两个超声接收器之间的相对距离获得中压直流接触网中的接触线相对超声发射器的高度和偏角信息。
进一步地，所述行走部分包括驱动电机控制器、驱动电机、变速器和自动换挡控制器，所述驱动电机控制器与DC-DC动力电源变换器连接的低压动力母线连接，且驱动电机控制器与驱动电机连接，所述驱动电机通过离合器与变速器连接且变速器由自动换挡控制器控制，所述驱动电机控制器和自动换挡控制器的输入端均与整车控制器的输出端连接，所述换流站包括高压电力变压器、中压整流器、滤波器、过压保护器和防雷器，所述高压电力变压器的原边与外部电网高压线连接且高压电力变压器的副边与中压整流器连接，其中，所述高压电力变压器与电网高压线连接时，所述中压整流器输出的中压直流电母线的正负极分别通过扼流圈与专用车道上方的中压直流接触网连接，所述中压整流器输出的中压直流电母线上接有滤波器、过压保护器和防雷器且防雷器的一端接地，所述高压电力变压器与风电场高压线或光伏发电厂高压线连接时，所述中压整流器输出的中压直流电母线的正负极分别通过扼流圈与蓄能装置的正负极并联，所述滤波器和过压保护器接入中压整流器输出的中压直流电母线上且中压整流器输出的中压直流电母线与中压直流接触网连接，所述中压整流器输出的中压直流电母线上接有防雷器且防雷器的一端接地。
进一步地，所述辅助功能部分包括液压转向助力***、气动刹车***、液压举升***和空调***，所述液压转向助力***包括转向油泵电机控制器、转向油泵电机和转向油泵，所述转向油泵电机控制器的输出端与转向油泵电机的输入端连接后驱动转向油泵电机转动，所述转向油泵电机与转向油泵连接，所述气动刹车***包括空压机控制器、空压机电机、空压机、储气瓶和气阀，所述空压机控制器的输出端与空压机电机的输入端连接并控制空压机电机转动，所述空压机电机与空压机连接，所述空压机与储气瓶连接后空压机将产生的压缩空气储存于储气瓶内，所述储气瓶内的压缩空气通过气阀控制后经刹车管使机械制动器产生制动力，所述液压举升***包括液压站油泵电机控制器、油泵电机、液压站油泵和液压阀，所述液压站油泵电机控制器的输出端与油泵电机的输入端连接，且油泵电机与液压站油泵连接，所述液压站油泵与液压储能器连接且液压站油泵产生的高压液压油储存于液压储能器内，所述液压储能器被的高压液压油通过液压阀和管道与与用于举升电动矿车箱斗的举升液压缸连接，所述空调***包括空调电机控制器和空调电机且空调电机控制器的输出端与空调电机的输入端连接，所述转向油泵电机控制器、空压机控制器、气阀、液压站油泵电机控制器和液压阀的输入端均与整车控制器的输出端连接，所述转向油泵电机控制器、液压站油泵电机控制器和空调电机控制器均由DC-DC动力电源变换器连接的低压动力母线提供电力，所述无线通信***包括收发天线、无线传输模块、数据采集模块、GPS模块、防撞雷达和摄像头，所述数据采集模块与整车控制器连接，所述防撞雷达设于电动矿车前后左右侧的车体上且电动矿车前后两侧车体上固定有摄像头。
优选地，所述DC-DC动力电源变换器为DC-DC单向中低压降压隔离变换器，且DC-DC中低压降压隔离变换器将中压直流接触网的中压直流电转变为低压直流电后为电动矿车提供动力电源。
优选地，所述DC-DC动力电源变换器为DC-DC双向中低压隔离变换器，或DC-DC动力电源变换器为一个DC-DC单向中低压降压隔离变换器和一个DC-DC单向中低压升压隔离变换器的组合。
本发明与现有技术相比的优点：
1、本技术方案***性强，将专用车道、电动矿车、中压直流接触网和用于管理的实时监控中心都纳入本结构中，提高了电动矿车运输的有序管理和集约管理，完全实现电动矿车的纯电动，有利于节能减排；
2、本技术方案中双供电模式电源部分对外部电网要求低，三相负载均衡，单输出回路的铺设长度较长，可以容纳较多矿车，便于将制动能量回收后再利用，使电动矿车具备制动能量回收功能；
3、本技术方案中电动矿车车载蓄电池容量小，电池费用很低，电动矿车成本较低，电动矿车车载蓄电池采用钛酸锂电池或超级电容，具有充放电功率大、高低温性能好、使用寿命长的特点；
4、本技术方案中电动矿车车载DC-DC动力电源变换器采用高频开关电源技术，相比工频变压器具有体积小、重量轻、效率高的优点，不但可以从中压直流接触网的高压直流电获取电能供电动矿车驱动，而且还能将电动矿车电制动的再生能量反馈到电网；
5、本技术方案设有固定中压直流接触网的专用车道，通过自动循迹技术，可以很容易使矿车做到无人驾驶，从而大幅度减少电动矿车的司机数量；
6、本技术方案中的高压电力变压器可以与风电场高压线或光伏发电厂高压线连接，使用风电场、光伏发电厂提供的不稳定清洁能源，从而维持中压直流母线电压的稳定；
附图说明
图1为本发明整体结构分布示意图；
图2为本发明换流站与电动矿车的结构示意图；
图3为本发明电动矿车内部的主要电气部件连接结构示意图；
图4为本发明电动矿车内部主要部件结构示意图；
图5为本发明带蓄能装置的换流站内部电路结构示意简图；
图6为本发明电动矿车、专用车道以及中压直流接触网的结构示意图；
图7为本发明第一种实施例中受电弓升降装置的结构示意图；
图8为本发明接触线位置检测装置第一种实施例的结构示意图；
图9为本发明接触线位置检测装置第二种实施例的纵向结构示意图；
图10为本发明接触线位置检测装置第二种实施例的横向结构示意图；
图11为本发明接触线位置检测装置第三种实施例的结构示意图；
图12为本发明第二种和第三种实施例中受电弓升降装置的结构示意图
具体实施方式
下面结合附图1～8描述本发明的第一种实施例。
纯电动矿车运输***，包括电动矿车1、专用车道2、换流站3和实时监控中心4,所述专用车道2上埋设有多根电杆10且设于电杆10上端的水平横担11上设有电压范围为4.2kV～50kV的中压直流接触网12，所述电动矿车1上设有双供电模式电源部分5、行走部分6、辅助功能部分7、整车控制器8和无线通信***9，且整车控制器8通过CAN总线与双供电模式电源部分5、行走部分6、辅助功能部分7和无线通信***9连接，所述整车控制器8与实时监控中心4无线连接，所述整车控制器8根据监控中心4或驾驶员发出的控制指令控制双供电模式电源部分5中受电弓511上的碳刷滑块501与中压直流接触网12接触或分离后，实现中压直流接触网12为电动矿车1直接供电或双供电模式电源部分5中的蓄电池502为电动矿车1供电，所述实时监控中心4与电动矿车1、换流站3和设于专用车道2上的监控摄像头通过无线连接后实现电动矿车1和换流站3运行状态及路况信息的传递。
所述双供电模式电源部分5包括受电弓机构、蓄电池502、DC-DC动力电源变换器503、充电器504、DC-DC直流控制电源506和通用工频电源507，所述受电弓机构中的碳刷滑块501与DC-DC动力电源变换器503连接，且行走部分6、受电弓机构、充电器504、辅助功能部分7、通用工频电源507和DC-DC直流控制电源506中的所有电源输入端按同极性并联后连接到与DC-DC动力电源变换器503的低压动力母线上，所述蓄电池502的正极经二极管505与连接DC-DC动力电源变换器503连接的低压动力母线的正极连接，所述整车控制器8与DC-DC动力电源变换器503、充电器504和蓄电池502连接，所述电动矿车1在专用车道2上行驶时受电弓机构中的碳刷滑块501与中压直流接触网12中的接触线23接触后，由DC-DC动力电源变换器503将来自中压直流接触网12上的中压直流电变换为电动矿车1所需的低压动力直流电。
所述受电弓机构包括碳刷滑块501、受电弓511、受电弓控制器508、受电弓横移装置509、受电弓升降装置510和接触线23位置检测装置，所述受电弓横移装置509包括固定部分和移动部分，所述固定部分设于驾驶室13顶部，与固定部分适配的移动部分设有两个和中压直流接触网12中的接触线23横向间距对应的受电弓升降装置510，所述受电弓升降装置510通过横移连接座与受电弓横移装置509的移动部分连接，所述受电弓升降装置510的升降部分与受电弓511连接，所述受电弓控制器508与受电弓横移装置509、受电弓升降装置510和接触线位置检测装置连接，所述驾驶室13顶部至少设有一个接触线位置检测装置，所述受电弓控制器508通过CAN总线与整车控制器8连接，且受电弓控制器508接收到整车控制器8发出的横移与升降指令后，根据接触线位置检测装置反馈的检测信号控制受电弓横移装置509和受电弓升降装置510带动受电弓511升降、横移后使固定于受电弓511顶部的碳刷滑块501与中压直流接触网12中的接触线23接触或分离。
所述受电弓升降装置510的升降部分与受电弓511固定连接，其中，所述受电弓升降装置510的升降部分与受电弓511铰接时受电弓511为受电杆制成的结构，所述受电弓升降装置510包括伸缩缸512、弹簧513和角度传感器，所述伸缩缸512下端固定于横移连接座上且伸缩缸512的伸缩杆顶端与受电杆一端铰接，而碳刷滑块501固定于受电杆另一端，所述弹簧513下端与设于伸缩缸512伸缩杆上的固定板514固定连接且弹簧513上端与固定于受电杆一端的斜杆515固定连接。
所述接触线位置检测装置包括高频扼流圈516、屏蔽线517和高频信号源518，所述碳刷滑块501采用双碳刷滑片结构且碳刷滑块501的每个碳刷滑片Ⅰ519和碳刷滑片Ⅱ520一端分别经高频扼流圈516接入DC-DC动力电源变换器503的输入端，两个碳刷滑片Ⅰ519和碳刷滑片Ⅱ520另一端分别由固定导线Ⅰ和固定导线Ⅱ后经屏蔽线517连接至高频信号源518的两个输出端，两个所述碳刷滑片Ⅰ519和碳刷滑片Ⅱ520均与中压直流接触网12中的接触线23接触后形成高频信号回路521，并通过测量高频信号回路521的电流数值并反馈至受电弓控制器508算出电感量后获得中压直流接触网12中的接触线23相对电动矿车1的位置信息。
所述行走部分6包括驱动电机控制器601、驱动电机602、变速器603和自动换挡控制器604，所述驱动电机控制器601与DC-DC动力电源变换器503连接的低压动力母线连接，且驱动电机控制器601与驱动电机602连接，所述驱动电机602通过离合器605与变速器603连接且变速器603由自动换挡控制器604控制，所述驱动电机控制器601和自动换挡控制器604的输入端均与整车控制器8的输出端连接，所述换流站3包括高压电力变压器301、中压整流器302、滤波器303、过压保护器304和防雷器305，所述高压电力变压器301的原边与外部电网高压线连接且高压电力变压器301的副边与中压整流器302连接，其中，所述高压电力变压器301与电网高压线连接时，所述中压整流器302输出的中压直流电母线的正负极分别通过扼流圈306与专用车道2上方的中压直流接触网12连接，所述中压整流器302输出的中压直流电母线上接有滤波器303、过压保护器304和防雷器305且防雷器305的一端接地，所述高压电力变压器301与风电场高压线或光伏发电厂高压线连接时，所述中压整流器302输出的中压直流电母线的正负极分别通过扼流圈306与蓄能装置307的正负极并联，所述滤波器303和过压保护器304接入中压整流器302输出的中压直流电母线上且中压整流器302输出的中压直流电母线与中压直流接触网12连接，所述中压整流器302输出的中压直流电母线上接有防雷器305且防雷器305的一端接地。
所述辅助功能部分7包括液压转向助力***、气动刹车***、液压举升***和空调***，所述液压转向助力***包括转向油泵电机控制器711、转向油泵电机712和转向油泵713，所述转向油泵电机控制器711的输出端与转向油泵电机712的输入端连接后驱动转向油泵电机712转动，所述转向油泵电机712与转向油泵713连接，所述气动刹车***包括空压机控制器721、空压机电机722、空压机723、储气瓶724和气阀725，所述空压机控制器721的输出端与空压机电机722的输入端连接并控制空压机电机722转动，所述空压机电机722与空压机723连接，所述空压机723与储气瓶724连接后空压机723将产生的压缩空气储存于储气瓶724内，所述储气瓶724内的压缩空气通过气阀725控制后经刹车管使机械制动器产生制动力，所述液压举升***包括液压站油泵电机控制器731、油泵电机732、液压站油泵734和液压阀733，所述液压站油泵电机控制器731的输出端与油泵电机732的输入端连接，且油泵电机732与液压站油泵734连接，所述液压站油泵734与液压储能器736连接且液压站油泵734产生的高压液压油储存于液压储能器736内，所述液压储能器736被的高压液压油通过液压阀733和管道与与用于举升电动矿车1箱斗的举升液压缸735连接，所述空调***包括空调电机控制器741和空调电机742且空调电机控制器741的输出端与空调电机742的输入端连接，所述转向油泵电机控制器711、空压机控制器721、气阀725、液压站油泵电机控制器731和液压阀733的输入端均与整车控制器8的输出端连接，所述转向油泵电机控制器711、液压站油泵电机控制器731和空调电机控制器741均由DC-DC动力电源变换器503连接的低压动力母线提供电力，所述无线通信***9包括收发天线91、无线传输模块92、数据采集模块93、GPS模块94、防撞雷达和摄像头，所述数据采集模块93与整车控制器8连接，所述防撞雷达设于电动矿车1前后左右侧的车体上且电动矿车1前后两侧车体上固定有摄像头。
所述DC-DC动力电源变换器503为DC-DC单向中低压降压隔离变换器，且DC-DC中低压降压隔离变换器将中压直流接触网12的中压直流电转变为低压直流电后为电动矿车1提供动力电源。
所述DC-DC动力电源变换器503为DC-DC双向中低压隔离变换器，或DC-DC动力电源变换器503为一个DC-DC单向中低压降压隔离变换器和一个DC-DC单向中低压升压隔离变换器的组合。
本实施例中，如图8所示，受电弓511上端的碳刷滑块501采用碳刷滑片Ⅰ519和碳刷滑片Ⅱ520的双碳刷滑片结构，碳刷滑片Ⅰ519和碳刷滑片Ⅱ520与受电弓511的其它部分是绝缘的，碳刷滑片Ⅰ519和碳刷滑片Ⅱ520一端分别经高频扼流圈516接入DC-DC动力电源变换器503的中压输入端，碳刷滑片Ⅰ519和碳刷滑片Ⅱ520另一端分别由固定导线Ⅰ和固定导线Ⅱ后经屏蔽线517连接至高频信号源518的两个输出端，两个所述碳刷滑片Ⅰ519和碳刷滑片Ⅱ520均与中压直流接触网12中的接触线23接触后形成高频信号回路521，高频信号回路521包围的面积会因为碳刷滑片Ⅰ519和碳刷滑片Ⅱ520与压直流接触网12中的接触线23上的接触位置不同而发生变化，而高频信号回路521保卫的面积正比与回路的电感量。通过测量高频信号回路521的电流大小，就能得到压直流接触网12中的接触线23位于碳刷滑块501中心的位置信息，该检测***不但能测得压直流接触网12中的接触线23与碳刷滑块501的相对位置，同时还能提供压直流接触网12中的接触线23在碳刷滑块501上的横移速度和碳刷滑块501是否与接触线23接触等信号，为进一步提高检测的精度，可以做两套高频检测回路分别连接到碳刷滑片Ⅰ519和碳刷滑片Ⅱ520上。
所述受电弓升降装置510包括伸缩缸512、弹簧513和角度传感器，所述伸缩缸512下端固定于横向移动的刚性横移连接座上，且伸缩缸512的伸缩杆顶部与受电杆一端铰接，而碳刷滑块501固定于受电杆另一端，所述弹簧513下端与设于伸缩缸512伸缩杆上的固定板514连接且弹簧513上端与固定于受电杆一端的斜杆515连接，此种结构在弹簧513的作用下通过斜杆515给受电杆施加一定的力矩，另外在铰链轴一侧安装有一个角度传感器，通过角度传感器得到的信号就可以得到碳刷滑块501与接触线23之间的压力值，受电弓控制器508根据角度传感器反馈的信号控制伸缩缸512的高度，从而使受电弓511的碳刷滑块501与接触线23之间的压力保持在一个合理范围。
下面结合附图1～6、9、10、12描述本发明的第二种实施例
纯电动矿车运输***，包括电动矿车1、专用车道2、换流站3和实时监控中心4，所述专用车道2上埋设有多根电杆10且设于电杆10上端的水平横担11上设有电压范围为4.2kV～50kV的中压直流接触网12，所述电动矿车1上设有双供电模式电源部分5、行走部分6、辅助功能部分7、整车控制器8和无线通信***9，且整车控制器8通过CAN总线与双供电模式电源部分5、行走部分6、辅助功能部分7和无线通信***9连接，所述整车控制器8与实时监控中心4无线连接，所述整车控制器8根据监控中心4或驾驶员发出的控制指令控制双供电模式电源部分5中受电弓511上的碳刷滑块501与中压直流接触网12接触或分离后，实现中压直流接触网12为电动矿车1直接供电或双供电模式电源部分5中的蓄电池502为电动矿车1供电，所述实时监控中心4与电动矿车1、换流站3和设于专用车道2上的监控摄像头通过无线连接后实现电动矿车1和换流站3运行状态及路况信息的传递。
所述双供电模式电源部分5包括受电弓机构、蓄电池502、DC-DC动力电源变换器503、充电器504、DC-DC直流控制电源506和通用工频电源507，所述受电弓机构中的碳刷滑块501与DC-DC动力电源变换器503连接，且行走部分6、受电弓机构、充电器504、辅助功能部分7、通用工频电源507和DC-DC直流控制电源506中的所有电源输入端按同极性并联后连接到与DC-DC动力电源变换器503的低压动力母线上，所述蓄电池502的正极经二极管505与连接DC-DC动力电源变换器503连接的低压动力母线的正极连接，所述整车控制器8与DC-DC动力电源变换器503、充电器504和蓄电池502连接，所述电动矿车1在专用车道2上行驶时受电弓机构中的碳刷滑块501与中压直流接触网12中的接触线23接触后，由DC-DC动力电源变换器503将来自中压直流接触网12上的中压直流电变换为电动矿车1所需的低压动力直流电。
所述受电弓机构包括碳刷滑块501、受电弓511、受电弓控制器508、受电弓横移装置509、受电弓升降装置510和接触线23位置检测装置，所述受电弓横移装置509包括固定部分和移动部分，所述固定部分设于驾驶室13顶部，与固定部分适配的移动部分设有两个和中压直流接触网12中的接触线23横向间距对应的受电弓升降装置510，所述受电弓升降装置510通过横移连接座与受电弓横移装置509的移动部分连接，所述受电弓升降装置510的升降部分与受电弓511连接，所述受电弓控制器508与受电弓横移装置509、受电弓升降装置510和接触线位置检测装置连接，所述驾驶室13顶部至少设有一个接触线位置检测装置，所述受电弓控制器508通过CAN总线与整车控制器8连接，且受电弓控制器508接收到整车控制器8发出的横移与升降指令后，根据接触线位置检测装置反馈的检测信号控制受电弓横移装置509和受电弓升降装置510带动受电弓511升降、横移后使固定于受电弓511顶部的碳刷滑块501与中压直流接触网12中的接触线23接触或分离。
所述受电弓升降装置510的升降部分与受电弓511固定连接，其中，所述受电弓升降装置510的升降部分与受电弓511铰接时受电弓511为受电杆制成的结构，所述受电弓升降装置510包括伸缩缸512、双向气缸528和角度传感器，所述伸缩缸512下端固定于横移连接座上且伸缩缸512的伸缩杆顶端与固定板514固定连接，所述固定板514一端与受电杆下端铰接且固定板514另一端与双向气缸528下端铰接，所述碳刷滑块501固定于受电杆上端且双向气缸528上端的伸缩杆端部与受电杆铰接。
所述接触线位置检测装置包括光发射器522、两个光接收器523、电机524和转轴525，所述转轴525设于驾驶室13顶部的其中一个受电弓511旁，工作时位于中压直流接触网12中与其中一个受电弓511对应的接触线23下方，所述转轴525转动安装于驾驶室13顶部，且转轴525一端与电机524输出轴固定连接，所述轴525中部固定有光发射器522，且光发射器522两侧的转轴525上固定有接收方位不同的光接收器523，所述光发射器522发射出的光束射中中压直流接触网12中的接触线23时由接触线23反射后形成的散射光分别由两个光接收器523接收，两个所述光接收器523接收到散射光时电机524上的编码器测量到的转轴525角度等于中压直流接触网12中的接触线23相对光发射器522垂直线的偏移角，所述光接收器523和光发射器522均与受电弓控制器508连接且光接收器523将接收的散射光信号反馈至受电弓控制器508后，受电弓控制器508根据接收到散射光时对应的转轴525角度信息获得中压直流接触网12中的接触线23相对电动矿车1的位置信息。
所述行走部分6包括驱动电机控制器601、驱动电机602、变速器603和自动换挡控制器604，所述驱动电机控制器601与DC-DC动力电源变换器503连接的低压动力母线连接，且驱动电机控制器601与驱动电机602连接，所述驱动电机602通过离合器605与变速器603连接且变速器603由自动换挡控制器604控制，所述驱动电机控制器601和自动换挡控制器604的输入端均与整车控制器8的输出端连接，所述换流站3包括高压电力变压器301、中压整流器302、滤波器303、过压保护器304和防雷器305，所述高压电力变压器301的原边与外部电网高压线连接且高压电力变压器301的副边与中压整流器302连接，其中，所述高压电力变压器301与电网高压线连接时，所述中压整流器302输出的中压直流电母线的正负极分别通过扼流圈306与专用车道2上方的中压直流接触网12连接，所述中压整流器302输出的中压直流电母线上接有滤波器303、过压保护器304和防雷器305且防雷器305的一端接地，所述高压电力变压器301与风电场高压线或光伏发电厂高压线连接时，所述中压整流器302输出的中压直流电母线的正负极分别通过扼流圈306与蓄能装置307的正负极并联，所述滤波器303和过压保护器304接入中压整流器302输出的中压直流电母线上且中压整流器302输出的中压直流电母线与中压直流接触网12连接，所述中压整流器302输出的中压直流电母线上接有防雷器305且防雷器305的一端接地。
所述辅助功能部分7包括液压转向助力***、气动刹车***、液压举升***和空调***，所述液压转向助力***包括转向油泵电机控制器711、转向油泵电机712和转向油泵713，所述转向油泵电机控制器711的输出端与转向油泵电机712的输入端连接后驱动转向油泵电机712转动，所述转向油泵电机712与转向油泵713连接，所述气动刹车***包括空压机控制器721、空压机电机722、空压机723、储气瓶724和气阀725，所述空压机控制器721的输出端与空压机电机722的输入端连接并控制空压机电机722转动，所述空压机电机722与空压机723连接，所述空压机723与储气瓶724连接后空压机723将产生的压缩空气储存于储气瓶724内，所述储气瓶724内的压缩空气通过气阀725控制后经刹车管使机械制动器产生制动力，所述液压举升***包括液压站油泵电机控制器731、油泵电机732、液压站油泵734和液压阀733，所述液压站油泵电机控制器731的输出端与油泵电机732的输入端连接，且油泵电机732与液压站油泵734连接，所述液压站油泵734与液压储能器736连接且液压站油泵734产生的高压液压油储存于液压储能器736内，所述液压储能器736被的高压液压油通过液压阀733和管道与与用于举升电动矿车1箱斗的举升液压缸735连接，所述空调***包括空调电机控制器741和空调电机742且空调电机控制器741的输出端与空调电机742的输入端连接，所述转向油泵电机控制器711、空压机控制器721、气阀725、液压站油泵电机控制器731和液压阀733的输入端均与整车控制器8的输出端连接，所述转向油泵电机控制器711、液压站油泵电机控制器731和空调电机控制器741均由DC-DC动力电源变换器503连接的低压动力母线提供电力，所述无线通信***9包括收发天线91、无线传输模块92、数据采集模块93、GPS模块94、防撞雷达和摄像头，所述数据采集模块93与整车控制器8连接，所述防撞雷达设于电动矿车1前后左右侧的车体上且电动矿车1前后两侧车体上固定有摄像头。
所述DC-DC动力电源变换器503为DC-DC单向中低压降压隔离变换器，且DC-DC中低压降压隔离变换器将中压直流接触网12的中压直流电转变为低压直流电后为电动矿车1提供动力电源。
所述DC-DC动力电源变换器503为DC-DC双向中低压隔离变换器，或DC-DC动力电源变换器503为一个DC-DC单向中低压降压隔离变换器和一个DC-DC单向中低压升压隔离变换器的组合。
本实施例中，如图9和图10所示，通过在驾驶室13顶部安装位于受电弓511下方的光发射器522和两个光接收器523进行扫描，直接获取接触线23与受电弓511上端的碳刷滑块501中心的相对位置，具体工作原理如下：光发射器522和两个光接收器523安装在同一根由电机524驱动的转轴525上，转轴525沿电动矿车1纵向安放在其中一个受电弓511旁并位于接触线23的下方的驾驶室13顶部，正常情况与接触线23平行；光发射器522安置在转轴525的中部，两个光接收器523安装在转轴525上并位于光发射器522两侧，光发射器522发射出的是一束极细的平行光，两个光接收器523采用锐发散角，光发射器522的发散角度只要能确保两个光接收器523可接收到有用信号即可，当光发射器522发出的激光束照射到接触线23上后，就会发生反射，由于接触线23是一个曲面，所以反射光是散射的，其中，散射光会被两个光接收器523接收到，记录收到散射光时刻对应的转轴525的角度，就得到了被探测接触线23的方向，结合已知的接触线23到电动矿车1车顶的距离，就可以算出接触线23相对电动矿车1的位置。
本实施例中原理上使用用一个光接收器523就可以进行探测，但考虑到可能光接收器523的光轴在正对太阳时会出现错误，故安两个，为了减少转转轴525往复转动对光电子器件的振动，还可将摆动扫描机构改为转镜机构，通过电机524拖动同一根转轴525上的几个反射镜转动实现扫描，采用此种检测结构，可增设自清洁装置，避免灰尘的沉积导致检测失灵。
下面结合附图1～6、11、12描述本发明的第三种实施例。
纯电动矿车运输***，包括电动矿车1、专用车道2、换流站3和实时监控中心4，所述专用车道2上埋设有多根电杆10且设于电杆10上端的水平横担11上设有电压范围为4.2kV～50kV的中压直流接触网12，所述电动矿车1上设有双供电模式电源部分5、行走部分6、辅助功能部分7、整车控制器8和无线通信***9，且整车控制器8通过CAN总线与双供电模式电源部分5、行走部分6、辅助功能部分7和无线通信***9连接，所述整车控制器8与实时监控中心4无线连接，所述整车控制器8根据监控中心4或驾驶员发出的控制指令控制双供电模式电源部分5中受电弓511上的碳刷滑块501与中压直流接触网12接触或分离后，实现中压直流接触网12为电动矿车1直接供电或双供电模式电源部分5中的蓄电池502为电动矿车1供电，所述实时监控中心4与电动矿车1、换流站3和设于专用车道2上的监控摄像头通过无线连接后实现电动矿车1和换流站3运行状态及路况信息的传递。
所述双供电模式电源部分5包括受电弓机构、蓄电池502、DC-DC动力电源变换器503、充电器504、DC-DC直流控制电源506和通用工频电源507，所述受电弓机构中的碳刷滑块501与DC-DC动力电源变换器503连接，且行走部分6、受电弓机构、充电器504、辅助功能部分7、通用工频电源507和DC-DC直流控制电源506中的所有电源输入端按同极性并联后连接到与DC-DC动力电源变换器503的低压动力母线上，所述蓄电池502的正极经二极管505与连接DC-DC动力电源变换器503连接的低压动力母线的正极连接，所述整车控制器8与DC-DC动力电源变换器503、充电器504和蓄电池502连接，所述电动矿车1在专用车道2上行驶时受电弓机构中的碳刷滑块501与中压直流接触网12中的接触线23接触后，由DC-DC动力电源变换器503将来自中压直流接触网12上的中压直流电变换为电动矿车1所需的低压动力直流电。
所述受电弓机构包括碳刷滑块501、受电弓511、受电弓控制器508、受电弓横移装置509、受电弓升降装置510和接触线23位置检测装置，所述受电弓横移装置509包括固定部分和移动部分，所述固定部分设于驾驶室13顶部，与固定部分适配的移动部分设有两个和中压直流接触网12中的接触线23横向间距对应的受电弓升降装置510，所述受电弓升降装置510通过横移连接座与受电弓横移装置509的移动部分连接，所述受电弓升降装置510的升降部分与受电弓511连接，所述受电弓控制器508与受电弓横移装置509、受电弓升降装置510和接触线位置检测装置连接，所述驾驶室13顶部至少设有一个接触线位置检测装置，所述受电弓控制器508通过CAN总线与整车控制器8连接，且受电弓控制器508接收到整车控制器8发出的横移与升降指令后，根据接触线位置检测装置反馈的检测信号控制受电弓横移装置509和受电弓升降装置510带动受电弓511升降、横移后使固定于受电弓511顶部的碳刷滑块501与中压直流接触网12中的接触线23接触或分离。
所述受电弓升降装置510的升降部分与受电弓511固定连接，其中，所述受电弓升降装置510的升降部分与受电弓511铰接时受电弓511为受电杆制成的结构，所述受电弓升降装置510包括伸缩缸512、双向气缸528和角度传感器，所述伸缩缸512下端固定于横移连接座上且伸缩缸512的伸缩杆顶端与固定板514固定连接，所述固定板514一端与受电杆下端铰接且固定板514另一端与双向气缸528下端铰接，所述碳刷滑块501固定于受电杆上端且双向气缸528上端的伸缩杆端部与受电杆铰接。
所述接触线位置检测装置为超声发射器526和两个超声接收器527，所述超声发射器526为扁锥形喇叭状结构且超声发射器526采用跳频工作方式，所述超声发射器526安装于驾驶室13顶面上，两个所述超声接收器527位于超声发射器526横向两侧并固定于驾驶室13顶面上，所述超声发射器526发出的超声波束经中压直流接触网12中的接触线23反射后形成的反射波由两个超声接收器527接收，所述超声发射器526和两个超声接收器527的信号线均与受电弓控制器508连接，且受电弓控制器508根据超声发射器526发出超声波束的发射时间和两个超声接收器527分别接收到反射波束的时间以及两个超声接收器527之间的相对距离获得中压直流接触网12中的接触线23相对超声发射器526的高度和偏角信息。
所述行走部分6包括驱动电机控制器601、驱动电机602、变速器603和自动换挡控制器604，所述驱动电机控制器601与DC-DC动力电源变换器503连接的低压动力母线连接，且驱动电机控制器601与驱动电机602连接，所述驱动电机602通过离合器605与变速器603连接且变速器603由自动换挡控制器604控制，所述驱动电机控制器601和自动换挡控制器604的输入端均与整车控制器8的输出端连接，所述换流站3包括高压电力变压器301、中压整流器302、滤波器303、过压保护器304和防雷器305，所述高压电力变压器301的原边与外部电网高压线连接且高压电力变压器301的副边与中压整流器302连接，其中，所述高压电力变压器301与电网高压线连接时，所述中压整流器302输出的中压直流电母线的正负极分别通过扼流圈306与专用车道2上方的中压直流接触网12连接，所述中压整流器302输出的中压直流电母线上接有滤波器303、过压保护器304和防雷器305且防雷器305的一端接地，所述高压电力变压器301与风电场高压线或光伏发电厂高压线连接时，所述中压整流器302输出的中压直流电母线的正负极分别通过扼流圈306与蓄能装置307的正负极并联，所述滤波器303和过压保护器304接入中压整流器302输出的中压直流电母线上且中压整流器302输出的中压直流电母线与中压直流接触网12连接，所述中压整流器302输出的中压直流电母线上接有防雷器305且防雷器305的一端接地。
所述辅助功能部分7包括液压转向助力***、气动刹车***、液压举升***和空调***，所述液压转向助力***包括转向油泵电机控制器711、转向油泵电机712和转向油泵713，所述转向油泵电机控制器711的输出端与转向油泵电机712的输入端连接后驱动转向油泵电机712转动，所述转向油泵电机712与转向油泵713连接，所述气动刹车***包括空压机控制器721、空压机电机722、空压机723、储气瓶724和气阀725，所述空压机控制器721的输出端与空压机电机722的输入端连接并控制空压机电机722转动，所述空压机电机722与空压机723连接，所述空压机723与储气瓶724连接后空压机723将产生的压缩空气储存于储气瓶724内，所述储气瓶724内的压缩空气通过气阀725控制后经刹车管使机械制动器产生制动力，所述液压举升***包括液压站油泵电机控制器731、油泵电机732、液压站油泵734和液压阀733，所述液压站油泵电机控制器731的输出端与油泵电机732的输入端连接，且油泵电机732与液压站油泵734连接，所述液压站油泵734与液压储能器736连接且液压站油泵734产生的高压液压油储存于液压储能器736内，所述液压储能器736被的高压液压油通过液压阀733和管道与与用于举升电动矿车1箱斗的举升液压缸735连接，所述空调***包括空调电机控制器741和空调电机742且空调电机控制器741的输出端与空调电机742的输入端连接，所述转向油泵电机控制器711、空压机控制器721、气阀725、液压站油泵电机控制器731和液压阀733的输入端均与整车控制器8的输出端连接，所述转向油泵电机控制器711、液压站油泵电机控制器731和空调电机控制器741均由DC-DC动力电源变换器503连接的低压动力母线提供电力，所述无线通信***9包括收发天线91、无线传输模块92、数据采集模块93、GPS模块94、防撞雷达和摄像头，所述数据采集模块93与整车控制器8连接，所述防撞雷达设于电动矿车1前后左右侧的车体上且电动矿车1前后两侧车体上固定有摄像头。
所述DC-DC动力电源变换器503为DC-DC单向中低压降压隔离变换器，且DC-DC中低压降压隔离变换器将中压直流接触网12的中压直流电转变为低压直流电后为电动矿车1提供动力电源。
所述DC-DC动力电源变换器503为DC-DC双向中低压隔离变换器，或DC-DC动力电源变换器503为一个DC-DC单向中低压降压隔离变换器和一个DC-DC单向中低压升压隔离变换器的组合。
本实施例中，如图11所示，超声发射器526为扁锥形的喇叭状结构，射出的波束横向是广角的、纵向是尖锐的扁扇形超声波束，两个超声接收器527在超声发射器526的横向两侧并按一定距离对称设置，超声发射器526和超声接收器527根据远近效应，将两个超声接收器527根据收到的信号相对超声发射器526的时间差和已知的两个超声接收器527之间的相对距离进行计算，就能得到接触线23相对超声发射器526的高度和偏角。
为了对抗多路径反射波的干扰和其它外部干扰，超声发射器526采用跳频方式工作，跳频周期在满足两个超声接收器527都能收到有效信号的前提下应尽量短，跳频图案中的频率点应尽量多且为不重复的图案，另外，不同的电动矿车1的超声发射器526最好采用不同的跳频图案，理论上，一个频率的短促超声波发射后在接触线23反射的信号按最长路径确定已经被超声接收器527收到后，就应跳转到下一个频率发射超声波，超声接收器527在收到最近的反射信号前和最远反射信号后的时间段，信号电路应对超声接收器527进行闭锁，不处理接收到的信号，这种检测结构的成本较低廉、没有转动部件，抗干扰能力强、可靠性高。
上述三个实施例中，接触线位置检测装置还可采用为线性扫描雷达进行检测，每个受电弓511都采用单碳刷滑片结构，在驾驶室13顶部并位于受电弓511下方安装一个线性扫描雷达，该雷达采用超声波或毫米波无线电及图像处理，直接测量接触线23与碳刷滑坏501中心的相对位置，该检测***不但能测得相对碳刷滑块501中心的相对位置，同时还能提供接触线23在受电弓511上端的碳刷滑块501上的横移速度和碳刷滑块501是否与接触线23连接等信号。该方案的好处是抗干扰能力较强。
接触线位置检测装置也可采用相控阵超声波雷达进行检测，通过安装在受电弓511的下方的相控阵超声波雷达对与碳刷滑块501位于同一平面的接触线23进行线性扫描，然后再将接收到的信号处理，直接获取接触线23与相控阵超声波雷达的相对位置。为了对抗多路径反射波的干扰，相控阵超声波雷达的扫描是聚焦点总是在碳刷滑块501的同一平面，另外发射的信号采用直接序列(DS)伪随机编码，通过数字相干处理技术排除各种干扰，该方案的优点是没有转动的机械扫描装置，也不受太阳光的影响，抗干扰能力较强，所述接触线位置检测装置还可采用相控阵毫米波雷达传感器。
上述实施例中，换流站3包括高压电力变压器301、中压整流器302、滤波器303、过压保护器304和防雷器305，先由高压电力变压器301将来自电网的110kV或220kV三相高压交流电变为10kV～35kV的中压交流电，然后再由中压整流器302将中压交流电进行全波整流得到14kV～49.5kV的中压直流电并传至中压直流电母线上，经滤波器303滤波后与设于专用车道2上的中压直流接触网12连接，其中，为了使用波动较大的风电和光电，可在换流站3内增加一个蓄能装置307，中压直流电母线的正负极分别与蓄能装置307的正负极并联，当中压直流电母线的电压高于蓄能装置307电压时，蓄能装置307就自动充电，当中压直流电母线的电压低于于蓄能装置307电压时，蓄能装置307就自动放电，从而维持中压直流电母线电压的稳定,这里所说的蓄能装置307是广义的，具体可以是超级电容器、飞轮电池、钛酸锂电池或熔盐储能发电装置等，由于蓄能装置307的作用，换流站3可以直接使用风电场或光伏电场生产的不稳定的清洁电源；高压电力变压器301将来自电网的高压交流电转变为3kV～35kV的中压交流电，再经中压整流器302得到4.2kV～50kV的中压直流电输并连接到专用车道2上方的中压直流接触网12。
接触网23采用较高电压等级的中压直流电的一大好处是可以在同一条线路上同时为更多辆电动矿车1供电。
采用35kV的中压交流电，经中压整流器302全波整流得到49.5kV的中压直流电，相比采用10kV的中压交流电，经中压整流器302全波整流得到的14kV的中压直流电，接触网所能同时供给的车辆数量可以比实施例1多2.5倍以上，同样使用载流量为1000A的接触线23,若采用14kV的中压直流电，每车道每对接触线23可同时为50～100辆100t级的电动矿车1供电；若采用49.5kV的中压直流电，每车道每对接触线23可同时为200～400辆100t级的电动矿车1供电，另外，每对接触线23的最大长度也可以从10km提高到60km。
专用车道2为按照标准建设的双向双车道，如图6所示，在专用车道2中间埋设的电杆10上架设中压直流接触网12，在电杆10的上部设置水平横担11并由斜撑支撑，在水平横担11下方按照规定的间隔设置有绝缘子14；中压直流接触网12的两根平行的接触线23通过绝缘子14下方的挂件15对称设置在上行车道16和下行车道17道路中心线的正上方，行进方向的左侧的接触线23为正极而右侧的接触线23为负极。
用于电动矿车1运输时的实时监控***包括监控中心4、显示屏、设于专用车道2上的监控摄像头、电动矿车1和换流站3及接触网各段的运行状态信息采集、传输及分析处理***等。
生产作业时，司机通过驾驶室13内的各操作开关、踏板、操作杆和方向盘驾驶电动矿车1运行，整车控制器可以根据司机做出的操控动作，通过CAN总线向电动矿车1的子***及时发出执行指令，驱动电机控制器601驱使驱动电机602转动，并通过变速器,603、差速器18等驱动轮胎19转动，使电动矿车1行进，当电动矿车1进入专用车道2后，驾驶员可以下车，然后用遥控器命令电动矿车1的两个受电弓511升起并分别与中压直流接触网12的两根接触线23连接，并使电动矿车1自动沿即出现行进，中压直流电经DC-DC动力电源变换器503为电动矿车1提供620V的低压动力电源，这时,电动矿车1将由中压直流接触网12供电，蓄电池502进入充电状态；当电动矿车1脱离专用车道2进入装载区或倾倒区作业时，驾驶员或监控中心4回发出收弓、停车的命令，电动矿车1的受电弓511自动收起与中压直流接触网12脱离，电动矿车1停车，电动矿车1改由蓄电池502供电，驾驶员上车并根据现场情况灵活驾驶。
为了安全，不仅DC-DC动力电源变换器503必须是隔离型，而且规定驾驶员不可以在受电弓511与中压直流接触网12连接时上下车，驾驶员必须在受电弓511脱离中压直流接触网12的情况下才能上下车，另外，电动矿车1的车架下面至少要安装一个拖在地上的放电刷24，确保电动矿车1车体是零电位。
图3中，受电弓511将中压直流接触网12提供的中压直流电引入到电动矿车1，经DC-DC动力电源变换器503转换为620V的低压直流电为电动矿车1上的车载电器提供动力电源，充电器504实质上是一个带有过压保护的限流装置，蓄电池502的额定电压为540V，当蓄电池502的电压低于620V时，DC-DC动力电源变换器503就通过充电器503给蓄电池502充电，当电动矿车1的受电弓511脱离中压直流接触网12后，蓄电池502通过二极管505为电动矿车1上的车载电器提供动力电源，驱动电机控制器601、液压站油泵电机控制器731、转向油泵电机控制器711、空调电机控制器741、通用工频电源507和DC-DC直流控制电源506都采用相同等级的输入电压。
正常运行时，驱动电机控制器601将低压直流电逆变成频率和幅值均可控制的三相交流电并提供给驱动电机602，驱动电机602就按照输入的交流电进行运转并驱动电动矿车1行进；当车辆制动时，驱动电机控制器601将电动矿车1的动能通过驱动电机602转化成电力施加到低压直流母线上，这时低压直流母线的电压要比620V高，DC-DC动力电源变换器503就反向工作，把电动矿车1发出的制动能量反馈到中压直流电母线上，供网内其它车辆使用；液压站油泵电机控制器731、转向油泵电机控制器711、空调电机控制器741的工作情况与驱动电机控制器601基本相似，将低压直流电逆变成频率和幅值均可控制的三相交流电并提供给对应的油泵电机732、转向油泵电机712、空调电机742，通用工频电源507、DC-DC直流控制电源506则分别为电动矿车1的其它交流电气设备提供50Hz-380V/220V交流电和为直流设备提供DC24V直流电，所述电动矿车1的受电弓机构中的碳刷滑块501与中压直流接触网12中的接触线23脱离接触后，蓄电池502经二极管505为电动矿车1提供所需的低压动力直流电。
双供电模式电源部分5包括受电弓机构、蓄电池502、DC-DC动力电源变换器503、充电器504、DC-DC直流控制电源506和通用工频电源507，而受电弓结构包括碳刷滑块501、受电弓511、受电弓控制器508、受电弓横移装置509、受电弓升降装置510和接触线位置检测装置，当司机驾驶电动矿车1进入到接触网的下方的专用车道2上时，开启受电弓升降装置510开关，受电弓控制器508启动接触线位置检测装置，并根据接触线位置检测装置测得的受电弓511与接触线23的相对位置，控制受电弓横移装置509，使受电弓511进行横向移位，确保受电弓511与接触线23连接，当司机驾驶电动矿车1即将离开专用车道2时，司机关闭受受电弓升降装置510开关，受电弓51将与接触线23脱离并将自动收回，DC-DC动力电源变换器503将来自中压直流接触网12的中压直流电变换成电动矿车1所需要的低压动力直流电力；在电动矿车1减速制动或下坡时，DC-DC动力电源变换器503还将制动产生的电能发送到中压直流接触网12；在由接触网供电的模式下充电器504将为蓄电池502充电；当电动矿车1脱离中压直流接触网12后即进入蓄电池502供电模式，此时的电动矿车1就是一辆纯电池供电的电动矿车1。
行走部分6主要包括行走部分6包括驱动电机控制器601、驱动电机602、变速器603和自动换挡控制器604和离合器605，驱动电机控制器601根据来自整车控制器8的指令驱动并控制驱动电机602的转向和转速，它将来自低压动力母线的直流电转换为频率和幅值都可控的交流电并激励驱动电机602，驱动电机602经离合器605、变速器603后再经传动杆20和后桥21的差速器18驱动轮胎19转动，其中，电动水冷***22的电源输入端接到低压动力母线上。
辅助功能部分7主要包括液压转向助力***、气动刹车***、液压举升***和空调***，整车控制器8是整车的控制中枢，它内部包含有高性能的MCU和CAN模块，能收集个子***的工作状态信息、传感器信号和司机发出的各种操控信号，然后按照预先设计好的控制规律做出相应的执行命令，并通过CAN总线下达到每一个子***。
无线通信***9主要包括收发天线91、无线传输模块92、数据采集模块93、GPS模块94、防撞雷达和摄像头，该***的主要作用是实时将电动矿车1的坐标、运行速度和整车控制器8需要上报的监控信息及电动矿车1各子***运行状态数据等及时传递给监控中心4，在电动矿车1遇到异常情况时，能够通至整车控制器8主动停车并及时向监控中心4反馈信息；监控中心4的操作人员可以调出实时影像进行远程遥控驾驶或指挥机动维修车前去处理，并将该路况信息通知附近的电动矿车1。
为了避免中压直流接触网12的接触线23总是在受电弓511的碳刷滑块501中心接触，使碳刷滑块501过早的结束生命，受电弓511具有自动偏摆功能，从而有效避减缓受电弓511上端的接触滑块501的磨损，提高接触滑块501的使用寿命，如图6中，两个受电弓511的中心距按照与正负接触线23相同距离横向排列，若受电弓横移装置509采用电动缸实现受电弓511的横移动作，那么，受电弓横移装置509的具体结构如下：受电弓横移装置509为电动缸，所述电动缸设于驾驶室13顶部且电动缸两端的伸缩端固定在一个可随伸缩端横向移动的刚性横移连接座上，与受电弓511连接的受电弓升降装置510就安装在这个刚性横移连接座上，所述电动缸伸缩后实现受电弓511横向位置的调节，受电弓控制器508根据接触线位置检测装置检测的接触线23与电动矿车1的相对位置横移速度等信息，受电弓横移装置509使受电弓511上端的碳刷滑块501总是与接触线23保持接触而不会滑出太远；为了避免接触线23总在碳刷滑块501的中心位置处摩擦，使碳刷滑块501出现过早结束寿命的现象，受电弓控制器508在控制受电弓横移装置509在做跟踪接处险运动时，有意加入一个自动偏摆运动，使得接触线23与碳刷滑块501的接触点在电动矿车1行进过程中，接触线23相对受电弓511上的碳刷滑块501的中心进行一定幅度的横向左右偏摆。
受电弓升降装置510为伸缩缸或丝杠升降机直接与受电弓511固定连接，在接触网供电模式正常工作中，受电弓控制器508根据接触线位置检测装置检测的接触线23与电动矿车1的高度信息，控制受电弓升降装置510(即伸缩缸或者丝杠升降机)带动受电弓511及时改变高度，使受电弓511的碳刷滑块501与接触线23之间的压力保持在一个合理范围。
直立式受电弓升降装置510的升降部分与受电弓511采用铰接结构，如图12所示，伸缩缸512的伸缩端顶部与固定板514固定连接，固定板514一端与受电杆下端铰接且固定板514另一端与双向气缸528下端铰接，而碳刷滑块501固定于受电杆另一端且双向气缸528上端的伸缩杆端部与受电杆铰接，此结构一方面给碳刷滑块501和接触线23之间提供一个合适的压力，另一方面在需要收杆时能快速动作。
电动矿车1采用自动循迹技术实现自动驾驶，通过借助接触线位置检测装置获得的接触线23与电动矿车1的相对位置信号，由整车控制器8的电脑控制电动矿车1的液压转向机构，使电动矿车1沿着专用车道1上方的中压直流接触网12行进，在矿区固定路线的长度和行驶时间总是远大于装载区和倾倒区的长度和行驶时间，由此仅在装载区和倾倒区配备少量驾驶员上车进行灵活驾驶，进入固定道路后驾驶员下车，电动矿车1采用自动循迹无人驾驶，如此就能节省70％以上的驾驶员，随着人工视觉和人工智能技术的提高，电动矿车1将实现完全的无人驾驶。
DC-DC动力电源变换器503可使用具有双向中低压变化功能的变换器，DC-DC动力电源变换器503也可使用内部具有两个单向变换器的结构实现，即DC-DC动力电源变换器503采用内部具有两个单向变换器组合结构，内部包含一个DC-DC单向中低压降压隔离变换器和一个DC-DC单向中低压升压隔离变换器，所述DC-DC单向中低压降压隔离变换器将来自中压直流接触网12的中压直流电降压转变为低压直流电为电动矿车1提供动力电源，所述DC-DC单向中低压升压隔离变换器将电动矿车1在下坡或刹车时再生制动产生的低压电能升压转变为中压直流电，并通过受电弓511反馈至中压直流接触网12供其它电动矿车1使用。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。
Claims (13)
1.纯电动矿车运输***，包括电动矿车(1)、专用车道(2)、换流站(3)和实时监控中心(4)，其特征在于：所述专用车道(2)上埋设有多根电杆(10)且设于电杆(10)上端的水平横担(11)上设有电压范围为4.2kV～50kV的中压直流接触网(12)，所述电动矿车(1)上设有双供电模式电源部分(5)、行走部分(6)、辅助功能部分(7)、整车控制器(8)和无线通信***(9)，且整车控制器(8)通过CAN总线与双供电模式电源部分(5)、行走部分(6)、辅助功能部分(7)和无线通信***(9)连接，所述整车控制器(8)与实时监控中心(4)无线连接，所述整车控制器(8)根据监控中心(4)或驾驶员发出的控制指令控制双供电模式电源部分(5)中受电弓(511)上的碳刷滑块(501)与中压直流接触网(12)接触或分离后，实现中压直流接触网(12)为电动矿车(1)直接供电或双供电模式电源部分(5)中的蓄电池(502)为电动矿车(1)供电，所述实时监控中心(4)与电动矿车(1)、换流站(3)和设于专用车道(2)上的监控摄像头通过无线连接后实现电动矿车(1)和换流站(3)运行状态及路况信息的传递。
2.根据权利要求1所述的纯电动矿车运输***，其特征在于：所述双供电模式电源部分(5)包括受电弓机构、蓄电池(502)、DC-DC动力电源变换器(503)、充电器(504)、DC-DC直流控制电源(506)和通用工频电源(507)，所述受电弓机构中的碳刷滑块(501)与DC-DC动力电源变换器(503)连接，且行走部分(6)、受电弓机构、充电器(504)、辅助功能部分(7)、通用工频电源(507)和DC-DC直流控制电源(506)中的所有电源输入端按同极性并联后连接到与DC-DC动力电源变换器(503)的低压动力母线上，所述蓄电池(502)的正极经二极管(505)与连接DC-DC动力电源变换器(503)连接的低压动力母线的正极连接，所述整车控制器(8)与DC-DC动力电源变换器(503)、充电器(504)和蓄电池(502)连接，所述电动矿车(1)在专用车道(2)上行驶时受电弓机构中的碳刷滑块(501)与中压直流接触网(12)中的接触线(23)接触后，由DC-DC动力电源变换器(503)将来自中压直流接触网(12)上的中压直流电变换为电动矿车(1)所需的低压动力直流电。
3.根据权利要求2所述的纯电动矿车运输***，其特征在于：所述受电弓机构包括碳刷滑块(501)、受电弓(511)、受电弓控制器(508)、受电弓横移装置(509)、受电弓升降装置(510)和接触线(23)位置检测装置，所述受电弓横移装置(509)包括固定部分和移动部分，所述固定部分设于驾驶室(13)顶部，与固定部分适配的移动部分设有两个和中压直流接触网(12)中的接触线(23)横向间距对应的受电弓升降装置(510)，所述受电弓升降装置(510)通过横移连接座与受电弓横移装置(509)的移动部分连接，所述受电弓升降装置(510)的升降部分与受电弓(511)连接，所述受电弓控制器(508)与受电弓横移装置(509)、受电弓升降装置(510)和接触线位置检测装置连接，所述驾驶室(13)顶部至少设有一个接触线位置检测装置，所述受电弓控制器(508)通过CAN总线与整车控制器(8)连接，且受电弓控制器(508)接收到整车控制器(8)发出的横移与升降指令后，根据接触线位置检测装置反馈的检测信号控制受电弓横移装置(509)和受电弓升降装置(510)带动受电弓(511)升降、横移后使固定于受电弓(511)顶部的碳刷滑块(501)与中压直流接触网(12)中的接触线(23)接触或分离。
4.根据权利要求3所述的纯电动矿车运输***，其特征在于：所述受电弓升降装置(510)的升降部分与受电弓(511)固定连接，其中，所述受电弓升降装置(510)的升降部分与受电弓(511)铰接时受电弓(511)为受电杆制成的结构，所述受电弓升降装置(510)包括伸缩缸(512)、弹簧(513)和角度传感器，所述伸缩缸(512)下端固定于横移连接座上且伸缩缸(512)的伸缩杆顶端与受电杆一端铰接，而碳刷滑块(501)固定于受电杆另一端，所述弹簧(513)下端与设于伸缩缸(512)伸缩杆上的固定板(514)固定连接且弹簧(513)上端与固定于受电杆一端的斜杆(515)固定连接。
5.根据权利要求3所述的纯电动矿车运输***，其特征在于：所述受电弓升降装置(510)的升降部分与受电弓(511)铰接时受电弓(511)为受电杆制成的结构，所述受电弓升降装置(510)包括伸缩缸(512)、双向气缸(528)和角度传感器，所述伸缩缸(512)下端固定于横移连接座上且伸缩缸(512)的伸缩杆顶端与固定板(514)固定连接，所述固定板(514)一端与受电杆下端铰接且固定板(514)另一端与双向气缸(528)下端铰接，所述碳刷滑块(501)固定于受电杆上端且双向气缸(528)上端的伸缩杆端部与受电杆铰接。
6.根据权利要求3所述的纯电动矿车运输***，其特征在于：所述接触线位置检测装置包括高频扼流圈(516)、屏蔽线(517)和高频信号源(518)，所述碳刷滑块(501)采用双碳刷滑片结构且碳刷滑块(501)的每个碳刷滑片Ⅰ(519)和碳刷滑片Ⅱ(520)一端分别经高频扼流圈(516)接入DC-DC动力电源变换器(503)的输入端，两个碳刷滑片Ⅰ(519)和碳刷滑片Ⅱ(520)另一端分别由固定导线Ⅰ和固定导线Ⅱ后经屏蔽线(517)连接至高频信号源(518)的两个输出端，两个所述碳刷滑片Ⅰ(519)和碳刷滑片Ⅱ(520)均与中压直流接触网(12)中的接触线(23)接触后形成高频信号回路(521)，并通过测量高频信号回路(521)的电流数值并反馈至受电弓控制器(508)算出电感量后获得中压直流接触网(12)中的接触线(23)相对电动矿车(1)的位置信息。
7.根据权利要求3所述的纯电动矿车运输***，其特征在于：所述接触线位置检测装置包括光发射器(522)、两个光接收器(523)、电机(524)和转轴(525)，所述转轴(525)设于驾驶室(13)顶部的其中一个受电弓(511)旁，工作时位于中压直流接触网(12)中与其中一个受电弓(511)对应的接触线(23)下方，所述转轴(525)转动安装于驾驶室(13)顶部，且转轴(525)一端与电机(524)输出轴固定连接，所述轴(525)中部固定有光发射器(522)，且光发射器(522)两侧的转轴(525)上固定有接收方位不同的光接收器(523)，所述光发射器(522)发射出的光束射中中压直流接触网(12)中的接触线(23)时由接触线(23)反射后形成的散射光分别由两个光接收器(523)接收，两个所述光接收器(523)接收到散射光时电机(524)上的编码器测量到的转轴(525)角度等于中压直流接触网(12)中的接触线(23)相对光发射器(522)垂直线的偏移角，所述光接收器(523)和光发射器(522)均与受电弓控制器(508)连接且光接收器(523)将接收的散射光信号反馈至受电弓控制器(508)后，受电弓控制器(508)根据接收到散射光时对应的转轴(525)角度信息获得中压直流接触网(12)中的接触线(23)相对电动矿车(1)的位置信息。
8.根据权利要求3所述的纯电动矿车运输***，其特征在于：所述接触线位置检测装置为线性扫描雷达，所述碳刷滑块(501)采用单碳刷滑片结构且线性扫描雷达安装于受电弓(511)下方的驾驶室(13)顶面上，所述线性扫描雷达输出信号线与受电弓控制器(508)连接，或所述接触线位置检测装置为相控阵超声波雷达，且相控阵超声波雷达安装于受电弓(511)下方的驾驶室(13)顶面上，所述相控阵超声波雷达与受电弓控制器(508)连接，所述相控阵超声波雷达对与碳刷滑块(501)同一平面上的中压直流接触网(12)进行线性扫描后将获得的接触线(23)与相控阵超声波雷达的相对位置信息传递至受电弓控制器(508)后，获取中压直流接触网(12)中的接触线(23)相对电动矿车(1)的位置信息。
9.根据权利要求3所述的纯电动矿车运输***，其特征在于：所述接触线位置检测装置为超声发射器(526)和两个超声接收器(527)，所述超声发射器(526)为扁锥形喇叭状结构且超声发射器(526)采用跳频工作方式，所述超声发射器(526)安装于驾驶室(13)顶面上，两个所述超声接收器(527)位于超声发射器(526)横向两侧并固定于驾驶室(13)顶面上，所述超声发射器(526)发出的超声波束经中压直流接触网(12)中的接触线(23)反射后形成的反射波由两个超声接收器(527)接收，所述超声发射器(526)和两个超声接收器(527)的信号线均与受电弓控制器(508)连接，且受电弓控制器(508)根据超声发射器(526)发出超声波束的发射时间和两个超声接收器(527)分别接收到反射波束的时间以及两个超声接收器(527)之间的相对距离获得中压直流接触网(12)中的接触线(23)相对超声发射器(526)的高度和偏角信息。
10.根据权利要求1所述的纯电动矿车运输***，其特征在于：所述行走部分(6)包括驱动电机控制器(601)、驱动电机(602)、变速器(603)和自动换挡控制器(604)，所述驱动电机控制器(601)与DC-DC动力电源变换器(503)连接的低压动力母线连接，且驱动电机控制器(601)与驱动电机(602)连接，所述驱动电机(602)通过离合器(605)与变速器(603)连接且变速器(603)由自动换挡控制器(604)控制，所述驱动电机控制器(601)和自动换挡控制器(604)的输入端均与整车控制器(8)的输出端连接，所述换流站(3)包括高压电力变压器(301)、中压整流器(302)、滤波器(303)、过压保护器(304)和防雷器(305)，所述高压电力变压器(301)的原边与外部电网高压线连接且高压电力变压器(301)的副边与中压整流器(302)连接，其中，所述高压电力变压器(301)与电网高压线连接时，所述中压整流器(302)输出的中压直流电母线的正负极分别通过扼流圈(306)与专用车道(2)上方的中压直流接触网(12)连接，所述中压整流器(302)输出的中压直流电母线上接有滤波器(303)、过压保护器(304)和防雷器(305)且防雷器(305)的一端接地，所述高压电力变压器(301)与风电场高压线或光伏发电厂高压线连接时，所述中压整流器(302)输出的中压直流电母线的正负极分别通过扼流圈(306)与蓄能装置(307)的正负极并联，所述滤波器(303)和过压保护器(304)接入中压整流器(302)输出的中压直流电母线上且中压整流器(302)输出的中压直流电母线与中压直流接触网(12)连接，所述中压整流器(302)输出的中压直流电母线上接有防雷器(305)且防雷器(305)的一端接地。
11.根据权利要求1-10任意一项所述的纯电动矿车运输***，其特征在于：所述辅助功能部分(7)包括液压转向助力***、气动刹车***、液压举升***和空调***，所述液压转向助力***包括转向油泵电机控制器(711)、转向油泵电机(712)和转向油泵(713)，所述转向油泵电机控制器(711)的输出端与转向油泵电机(712)的输入端连接后驱动转向油泵电机(712)转动，所述转向油泵电机(712)与转向油泵(713)连接，所述气动刹车***包括空压机控制器(721)、空压机电机(722)、空压机(723)、储气瓶(724)和气阀(725)，所述空压机控制器(721)的输出端与空压机电机(722)的输入端连接并控制空压机电机(722)转动，所述空压机电机(722)与空压机(723)连接，所述空压机(723)与储气瓶(724)连接后空压机(723)将产生的压缩空气储存于储气瓶(724)内，所述储气瓶(724)内的压缩空气通过气阀(725)控制后经刹车管使机械制动器产生制动力，所述液压举升***包括液压站油泵电机控制器(731)、油泵电机(732)、液压站油泵(734)和液压阀(733)，所述液压站油泵电机控制器(731)的输出端与油泵电机(732)的输入端连接，且油泵电机(732)与液压站油泵(734)连接，所述液压站油泵(734)与液压储能器(736)连接且液压站油泵(734)产生的高压液压油储存于液压储能器(736)内，所述液压储能器(736)被的高压液压油通过液压阀(733)和管道与与用于举升电动矿车(1)箱斗的举升液压缸(735)连接，所述空调***包括空调电机控制器(741)和空调电机(742)且空调电机控制器(741)的输出端与空调电机(742)的输入端连接，所述转向油泵电机控制器(711)、空压机控制器(721)、气阀(725)、液压站油泵电机控制器(731)和液压阀(733)的输入端均与整车控制器(8)的输出端连接，所述转向油泵电机控制器(711)、液压站油泵电机控制器(731)和空调电机控制器(741)均由DC-DC动力电源变换器(503)连接的低压动力母线提供电力，所述无线通信***(9)包括收发天线(91)、无线传输模块(92)、数据采集模块(93)、GPS模块(94)、防撞雷达和摄像头，所述数据采集模块(93)与整车控制器(8)连接，所述防撞雷达设于电动矿车(1)前后左右侧的车体上且电动矿车(1)前后两侧车体上固定有摄像头。
12.根据权利要求2-9任意一项所述的纯电动矿车运输***，其特征在于：所述DC-DC动力电源变换器(503)为DC-DC单向中低压降压隔离变换器，且DC-DC中低压降压隔离变换器将中压直流接触网(12)的中压直流电转变为低压直流电后为电动矿车(1)提供动力电源。
13.根据权利要求2-9任意一项所述的纯电动矿车运输***，其特征在于：所述DC-DC动力电源变换器(503)为DC-DC双向中低压隔离变换器，或DC-DC动力电源变换器(503)为一个DC-DC单向中低压降压隔离变换器和一个DC-DC单向中低压升压隔离变换器的组合。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109435696A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-03-08 | 赵彬 | 一种矿区车辆不停车充电*** |
| CN109910622A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-06-21 | 天津益昌电气设备股份有限公司 | 一种智能升降式绝缘臂受电弓 |
| CN111071044A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-04-28 | 北汽福田汽车股份有限公司 | 车辆控制装置、方法和车辆 |
| CN113386587A (zh) * | 2020-03-13 | 2021-09-14 | 苏州冠桥机电科技有限公司 | 矿用卡车电气化双动力控制方法 |
| CN113415212A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-09-21 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种轨道交通连续无缝刚性接触悬挂网***及其安装方法 |
| CN116660606A (zh) * | 2023-04-11 | 2023-08-29 | 南京友晟电力安装工程有限公司 | 一种电力线直流电流遥测装置及其测试方法 |
| CN116945833A (zh) * | 2023-07-03 | 2023-10-27 | 北京科技大学 | 基于矿山道路信息的架线式矿用自卸车受电弓控制方法 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB883773A (en) * | 1959-07-21 | 1961-12-06 | Stone J & Co Ltd | Improvements relating to pantograph collector apparatus |
| JPH0393402A (ja) * | 1989-09-05 | 1991-04-18 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | パンタグラフのアクティブ制御システム |
| CN102196938A (zh) * | 2008-10-23 | 2011-09-21 | 三菱电机株式会社 | 电车的推进控制装置 |
| US20130126250A1 (en) * | 2011-11-18 | 2013-05-23 | Caterpillar, Inc. | Automated Pantograph Control For Mining Truck Power System |
| CN103237676A (zh) * | 2010-11-30 | 2013-08-07 | 迪亚洛基卡应用计算机科学有限公司 | 电力牵引车辆行驶中自动升降受电弓*** |
| US20140012446A1 (en) * | 2012-07-05 | 2014-01-09 | General Electric Company | System and method for operating a hybrid vehicle system |
| DE102012213460A1 (de) * | 2012-07-31 | 2014-02-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Nicht schienengebundenes Fahrzeug |
| US20140041951A1 (en) * | 2011-05-10 | 2014-02-13 | Komatsu Ltd. | Transport vehicle equipped with current collector |
| JP2014075864A (ja) * | 2012-10-03 | 2014-04-24 | Kinki Sharyo Co Ltd | 鉄道車両 |
| CN205044563U (zh) * | 2015-10-15 | 2016-02-24 | 上海振华重工(集团)股份有限公司 | 集装箱跨运车的电能切换*** |
| CN108162769A (zh) * | 2018-02-13 | 2018-06-15 | 内蒙古幸汇国创重工有限公司 | 非公路电动轮自卸车的动力***及其控制方法 |
| CN208630373U (zh) * | 2018-08-03 | 2019-03-22 | 陕西通运专用汽车集团有限公司 | 纯电动矿车运输*** |
-
2018
- 2018-08-03 CN CN201810878546.5A patent/CN108859773B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB883773A (en) * | 1959-07-21 | 1961-12-06 | Stone J & Co Ltd | Improvements relating to pantograph collector apparatus |
| JPH0393402A (ja) * | 1989-09-05 | 1991-04-18 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | パンタグラフのアクティブ制御システム |
| CN102196938A (zh) * | 2008-10-23 | 2011-09-21 | 三菱电机株式会社 | 电车的推进控制装置 |
| CN103237676A (zh) * | 2010-11-30 | 2013-08-07 | 迪亚洛基卡应用计算机科学有限公司 | 电力牵引车辆行驶中自动升降受电弓*** |
| US20140041951A1 (en) * | 2011-05-10 | 2014-02-13 | Komatsu Ltd. | Transport vehicle equipped with current collector |
| US20130126250A1 (en) * | 2011-11-18 | 2013-05-23 | Caterpillar, Inc. | Automated Pantograph Control For Mining Truck Power System |
| US20140012446A1 (en) * | 2012-07-05 | 2014-01-09 | General Electric Company | System and method for operating a hybrid vehicle system |
| DE102012213460A1 (de) * | 2012-07-31 | 2014-02-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Nicht schienengebundenes Fahrzeug |
| JP2014075864A (ja) * | 2012-10-03 | 2014-04-24 | Kinki Sharyo Co Ltd | 鉄道車両 |
| CN205044563U (zh) * | 2015-10-15 | 2016-02-24 | 上海振华重工(集团)股份有限公司 | 集装箱跨运车的电能切换*** |
| CN108162769A (zh) * | 2018-02-13 | 2018-06-15 | 内蒙古幸汇国创重工有限公司 | 非公路电动轮自卸车的动力***及其控制方法 |
| CN208630373U (zh) * | 2018-08-03 | 2019-03-22 | 陕西通运专用汽车集团有限公司 | 纯电动矿车运输*** |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 许国峰;贺志超;任传敏;李阳;: "RXD5矿用指挥车电气***设计", 煤炭科学技术, no. 07, pages 100 - 103 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109435696A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-03-08 | 赵彬 | 一种矿区车辆不停车充电*** |
| CN109910622A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-06-21 | 天津益昌电气设备股份有限公司 | 一种智能升降式绝缘臂受电弓 |
| CN111071044A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-04-28 | 北汽福田汽车股份有限公司 | 车辆控制装置、方法和车辆 |
| CN113386587A (zh) * | 2020-03-13 | 2021-09-14 | 苏州冠桥机电科技有限公司 | 矿用卡车电气化双动力控制方法 |
| CN113415212A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-09-21 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种轨道交通连续无缝刚性接触悬挂网***及其安装方法 |
| CN116660606A (zh) * | 2023-04-11 | 2023-08-29 | 南京友晟电力安装工程有限公司 | 一种电力线直流电流遥测装置及其测试方法 |
| CN116660606B (zh) * | 2023-04-11 | 2023-12-22 | 国网上海电力设计有限公司 | 一种电力线直流电流遥测装置及其测试方法 |
| CN116945833A (zh) * | 2023-07-03 | 2023-10-27 | 北京科技大学 | 基于矿山道路信息的架线式矿用自卸车受电弓控制方法 |
| CN116945833B (zh) * | 2023-07-03 | 2024-02-20 | 北京科技大学 | 基于矿山道路信息的架线式矿用自卸车受电弓控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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