CN212605095U - 一种盾构隧道施工电机车防撞*** - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种盾构隧道施工电机车防撞***。所述***还包括：多个通过UWB信号进行测距的UWB测距模块；每个盾构机台车安装至少一个UWB测距模块；每个电机车安装至少一个UWB测距模块；隧道定位基站与UWB测距模块进行无线连接，用于根据UWB测距模块接收的测距数据确定测距结果；车载控制器与位于同一电机车的UWB测距模块及语音部件有线连接，用于根据位于同一电机车的UWB测距模块的测距结果向位于同一电机车的语音部件发送声音播放信号。本实用新型避免人员指挥电机车，提高了盾构隧道施工的作业安全和作业效率，实现方式简单，无网络延时，可靠性高。

Description

一种盾构隧道施工电机车防撞***

技术领域

本实用新型涉及盾构隧道施工技术领域，尤其涉及一种盾构隧道施工电机车防撞***。

背景技术

在盾构隧道施工作业环境下，需要电机车作为水平运输***，用于盾构材料(砂浆、管片等)的运输和渣土的外运。由于轨行区上车辆较多，轨行区上行驶的电机车辆司机很多情况下是无法看到对向行驶的电机车，当在视角盲区时司机来不急减速刹车，将会发生车辆相撞等重大事故发生；当电机车行驶入盾构机台车的作业区时，电机车司机是无法知道电机车距离盾构机台车的作业区有多远，为了预防碰撞事故的发生，目前常用的方法就是安排指挥人员进入隧道进行瞭望观察，电机车达到安全停车区域时，指挥人员对电机车进行作业指挥，通过对讲机或口哨等方式通知电机车司机根据指示内容作出相应的动作，如停车、前进或者后退。采用这种人工指挥的方式，很难避免人为因素造成车辆超速进入盾构作业安全停车区，导致刹车距离过长从而造成电机车撞向盾构机台车的作业区的人和其他作业设备。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提出了一种盾构隧道施工电机车防撞***。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种盾构隧道施工电机车防撞***，包括：盾构隧道施工水平运输使用的电机车、用于所述电机车行走的机车轨道及盾构机台车，所述电机车包括车载控制器、语音部件，所述***还包括：隧道定位基站、多个通过UWB信号进行测距的UWB测距模块；

每个所述盾构机台车安装至少一个所述UWB测距模块；

每个所述电机车安装至少一个所述UWB测距模块；

所述隧道定位基站与所述UWB测距模块进行无线连接，用于根据所述UWB测距模块接收的测距数据确定测距结果；

所述车载控制器与位于同一所述电机车的所述UWB测距模块及所述语音部件有线连接，用于向位于同一所述电机车的所述语音部件发送声音播放信号。

在一个实施例中，所述UWB测距模块包括：测距控制器、UWB信号产生部件、UWB信号接收部件；

所述测距控制器与所述UWB信号产生部件及所述UWB信号接收部件有线连接；

所述测距控制器与位于同一所述电机车的所述车载控制器有线连接；

其中，所述测距控制器采用DW1000定位芯片。

在一个实施例中，所述电机车还包括警报灯；

所述车载控制器与位于同一所述电机车的所述警报灯有线连接，用于向位于同一所述电机车的所述警报灯发送警报驱动信号。

在一个实施例中，所述电机车还包括：整车控制器；

所述车载控制器与位于同一所述电机车的所述整车控制器有线连接，用于向位于同一所述电机车的所述整车控制器发送控制信号，所述控制信号用于调整所述电机车的运行档位。

在一个实施例中，所述电机车还包括：主电磁阀；

所述车载控制器与位于同一所述电机车的所述主电磁阀有线连接，用于向位于同一所述电机车的主电磁阀发送电磁阀闭合信号或电磁阀断开信号，所述电磁阀闭合信号用于所述电机车的气动刹车***进行断气驻车制动状态，所述电磁阀断开信号用于所述电机车的气动刹车***给气驻车制动状态。

在一个实施例中，所述电机车还包括：至少一个显示部件，用于所述电机车的运转状态信息，以及显示位于同一所述电机车的所述UWB测距模块的检测到的位于其他所述电机车的所述UWB测距模块的相对位置信息；

所述车载控制器与位于同一所述电机车的所述显示部件有线连接。

在一个实施例中，所述电机车还包括：存储部件；

所述车载控制器与位于同一所述电机车的所述存储部件有线连接。

在一个实施例中，所述电机车采用轮轨式电机车。

在一个实施例中，所述***还包括多个强力磁铁安装座；

所述强力磁铁安装座安装在所述盾构机台车或所述电机车上；

所述UWB测距模块与所述强力磁铁安装座一一对应，且所述UWB测距模块安装在所述强力磁铁安装座上。

在一个实施例中，当每个所述盾构机台车安装一个所述UWB测距模块时，所述UWB测距模块安装在所述盾构机台车的尾部；

当每个所述电机车安装一个所述UWB测距模块时，所述UWB测距模块安装在所述电机车的头部。

综上所述，本实用新型的盾构隧道施工电机车防撞***，采用在每个盾构机台车安装至少一个UWB测距模块，在每个电机车安装至少一个UWB测距模块，车载控制器与位于同一电机车的UWB测距模块及语音部件有线连接，所述隧道定位基站与所述UWB测距模块进行无线连接，用于根据所述UWB测距模块接收的所述UWB信号确定测距结果，所述车载控制器用于根据位于同一电机车的UWB测距模块的测距结果向位于同一电机车的语音部件发送声音播放信号，从而避免人员指挥电机车，提高了盾构隧道施工的作业安全和作业效率；由于UWB测距模块不需要隧道定位网络***进行独立测距，实现方式简单，无网络延时，可靠性高。因此，本实用新型避免人员指挥电机车，提高了盾构隧道施工的作业安全和作业效率，实现方式简单，无网络延时，可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中盾构隧道施工电机车防撞***的结构示意图；

图2为一个实施例中盾构隧道施工电机车防撞***的电机车的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图2所示，在一个实施例中，提出了一种盾构隧道施工电机车10防撞***，包括：盾构隧道施工水平运输使用的电机车10、用于所述电机车10行走的机车轨道(图中未示出)及盾构机台车20，所述电机车10包括车载控制器11、语音部件12，所述***还包括：隧道定位基站40、多个通过UWB信号进行测距的UWB测距模块30；

每个所述盾构机台车20安装至少一个所述UWB测距模块30；

每个所述电机车10安装至少一个所述UWB测距模块30；

所述隧道定位基站40与所述UWB测距模块30进行无线连接，用于根据所述UWB测距模块30接收的测距数据确定测距结果；

所述车载控制器11与位于同一所述电机车10的所述UWB测距模块30及所述语音部件12有线连接，用于向位于同一所述电机车10的所述语音部件12发送声音播放信号。

本实施例的盾构隧道施工电机车10防撞***，采用在每个盾构机台车20安装至少一个UWB测距模块30，在每个电机车10安装至少一个UWB测距模块30，车载控制器11与位于同一电机车10的UWB测距模块30及语音部件12有线连接，所述隧道定位基站40与所述UWB测距模块30进行无线连接，用于根据所述UWB测距模块30接收的所述UWB信号确定测距结果，所述车载控制器用于根据位于同一电机车10的UWB测距模块30的测距结果向位于同一电机车10的语音部件12发送声音播放信号，从而避免人员指挥电机车10，提高了盾构隧道施工的作业安全和作业效率；由于UWB测距模块30不需要隧道定位网络***进行独立测距，实现方式简单，无网络延时，可靠性高。

所述隧道定位基站40可以从现有技术中选择适用于UWB信号的基站，在此不做赘述。

所述电机车10采用有轨式电机车10，用于在盾构隧道施工时盾构材料(砂浆、管片等)的运输和渣土的外运。

所述车载控制器11可以从现有技术中选择适用于控制有轨式电机车10工作的控制器，在此不做赘述。

所述语音部件12可以从现有技术中选择语言播放模块，在此不做赘述。

所述UWB(UltraWideband)超宽带技术是一种全新的、与传统通信技术有极大差异的通信新技术。它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或皮秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有GHz量级的带宽。超宽带***与传统的窄带***相比，具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、***复杂度低、能提供精确定位精度等优点。因此，超宽带技术可以应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航，且能提供十分精确的定位精度。

所述UWB测距模块30测距原理如下：通过UWB信号在两个模块之间传播所用的时间(TOF)乘以光速的方式实现的，具体计算公式为：两个所述UWB测距模块30之间的距离＝TOF*光速。

所述盾构机台车20可以从现有技术中选择，在此不做赘述。

可选的，所述UWB测距模块30可以安装在所述盾构机台车20的任意位置。

可选的，所述UWB测距模块30可以安装在所述电机车10的任意位置。

可选的，所述UWB测距模块30安装在所述电机车10的车载***的车载基站内，用于实现与其他所述电机车10的车载基站、隧道定位基站40之间实现测距数据及测距结果的发送和接收。

所述向位于同一所述电机车10的所述语音部件12发送声音播放信号，包括：接收位于同一所述电机车10的所述UWB测距模块30发送的测距结果；判断测距结果与第一预设距离阈值的对比结果，当对比结果为大于或等于时，向位于同一所述电机车10的所述语音部件12发送声音播放信号。可以理解的是，所述语音部件12根据所述声音播放信号播放声音，播放的声音可以是测距结果，也可以是预设的提示语音。

在一个实施例中，所述UWB测距模块30包括：测距控制器、UWB信号产生部件、UWB信号接收部件；

所述测距控制器与所述UWB信号产生部件及所述UWB信号接收部件有线连接；

所述测距控制器与位于同一所述电机车10的所述车载控制器11有线连接；

其中，所述测距控制器采用DW1000定位芯片。可以理解的是，所述测距控制器还可以从现有技术中选择其他控制器或可以实现相应功能的集成控制电路，在此举例不做具体限定。

所述测距控制器用于根据所述UWB信号产生部件产生UWB信号的时间和所述UWB信号接收部件接收UWB信号的时间确定UWB信号的运行时间，将UWB信号的运行时间乘以光速，得到两个所述UWB测距模块30之间的距离。

所述UWB信号产生部件用于产生UWB信号，可以从现有技术中选择UWB脉冲信号发生器，在此举例不做具体限定。

所述UWB信号接收部件用于接收UWB信号，可以从现有技术中选择UWB信号接收器，在此举例不做具体限定。

在一个实施例中，所述电机车10还包括警报灯13；

所述车载控制器11与位于同一所述电机车10的所述警报灯13有线连接，用于向位于同一所述电机车10的所述警报灯13发送警报驱动信号。通过警报灯13有利于提醒其他所述电机车10的司机和行人注意保持距离，从而进一步提高了盾构隧道施工的作业安全和作业效率。

所述警报灯13安装在所述电机车10的车顶上，通过发出声音和光进行报警。

所述向位于同一所述电机车10的所述警报灯13发送警报驱动信号，包括：接收位于同一所述电机车10的所述UWB测距模块30发送的测距结果；判断测距结果与第二预设距离阈值的对比结果，当对比结果为大于或等于时，向位于同一所述电机车10的所述警报灯13发送警报驱动信号。可以理解的是，所述警报灯13根据所述警报驱动信号播放声音和发出光。

在一个实施例中，所述电机车10还包括：整车控制器14；

所述车载控制器11与位于同一所述电机车10的所述整车控制器14有线连接，用于向位于同一所述电机车10的所述整车控制器14发送控制信号，所述控制信号用于调整所述电机车的运行档位。通过所述车载控制器11与所述整车控制器14的配合，实现了自动控制所述电机车10的牵引电机，避免人员操作的失误或延时，从而进一步提高了盾构隧道施工的作业安全和作业效率。

所述整车控制器14可以从现有技术中选择可以实现相应功能的控制器，在此不做赘述。

所述向位于同一所述电机车10的所述整车控制器14发送控制信号，包括：接收位于同一所述电机车10的所述UWB测距模块30发送的测距结果；判断测距结果与第三预设距离阈值的对比结果，根据对比结果向位于同一所述电机车10的所述整车控制器14发送控制信号。可以理解的是，所述整车控制器14根据所述第一控制信号调整或停止所述电机车10的牵引电机的输出功率，使所述电机车10的牵引电机转速调整甚至停止转动，从而使所述电机车10开始减速甚至停车滑行。

可选的，所述当对比结果为大于或等于时，向位于同一所述电机车10的所述整车控制器14发送控制信号，包括：当对比结果为大于或等于时，降低所述电机车10的档位，然后向位于同一所述电机车10的所述整车控制器14发送所述控制信号。通过发送控制信号先降低电机车10的档位，符合电机车10的停车作业流程，从而进一步提高了盾构隧道施工的作业安全和作业效率。

在一个实施例中，所述电机车10还包括：主电磁阀15；

所述车载控制器11与位于同一所述电机车10的所述主电磁阀15有线连接，用于向位于同一所述电机车10的主电磁阀15发送电磁阀闭合信号或电磁阀断开信号，所述电磁阀闭合信号用于所述电机车的气动刹车***进行断气驻车制动状态，所述电磁阀断开信号用于所述电机车的气动刹车***给气驻车制动状态。通过所述车载控制器11与所述主电磁阀15的配合，从而实现了对所述电机车10的气动刹车***进行控制，避免人员操作的失误或延时，从而进一步提高了盾构隧道施工的作业安全和作业效率。

所述主电磁阀15可以从现有技术中选择电磁阀。

所述向位于同一所述电机车10的主电磁阀15发送电磁阀闭合信号或电磁阀断开信号，包括：接收位于同一所述电机车10的所述UWB测距模块30发送的测距结果；判断测距结果与第四预设距离阈值的对比结果，当对比结果为大于或等于时，向位于同一所述电机车10的主电磁阀15发送电磁阀闭合信号，否则向位于同一所述电机车10的主电磁阀15发送电磁阀断开信号。可以理解的是，所述电机车10的气路中的所述主电磁阀15根据所述电磁阀闭合信号断掉线圈电压，使所述电机车10的所述主电磁阀15闭合，从而使所述电机车10进入断气驻车制动状态。

在一个实施例中，所述电机车10还包括：至少一个显示部件16，用于所述电机车10的运转状态信息，以及显示位于同一所述电机车10的所述UWB测距模块30的检测到的位于其他所述电机车10的所述UWB测距模块30的相对位置信息；

所述车载控制器11与位于同一所述电机车10的所述显示部件16有线连接。通过显示部件16，可以让所述电机车10的司机直观的了解相对位置信息及电机车的运转状态信息，有利于电机车的驾驶司机快速做出准确判断，提高了所述电机车10的用户体验。

所述运转状态信息包括：电机车工作档位、行驶速度，在此举例不做具体限定。

所述显示部件16可以从现有技术中选择液晶显示屏或者液晶触摸显示屏，在此举例不做具体限定。

在一个实施例中，所述电机车10还包括：存储部件17；

所述车载控制器11与位于同一所述电机车10的所述存储部件17有线连接。通过存储部件17可以实时记录所述电机车10接收到的所述UWB测距模块30发送的测距结果，以及所述电机车10执行的控制操作，有利于进行故障分析，有利于快速准确的排查问题，从而进一步提高了盾构隧道施工的作业安全和作业效率。

所述存储部件17可以从现有技术中选择存储卡，在此举例不做具体限定。

在一个实施例中，所述电机车10采用轮轨式电机车10。

在一个实施例中，所述***还包括多个强力磁铁安装座；

所述强力磁铁安装座安装在所述盾构机台车20或所述电机车10上；

所述UWB测距模块30与所述强力磁铁安装座一一对应，且所述UWB测距模块30安装在所述强力磁铁安装座上。通过强力磁铁安装座，可以将所述UWB测距模块30吸附在所述盾构机台车20或所述电机车10上，无需焊接或钻孔安装，无需定位网络***。

所述强力磁铁安装座可以从现有技术中选择携带有强力磁铁的安装座，在此不做赘述。

在一个实施例中，当每个所述盾构机台车20安装一个所述UWB测距模块30时，所述UWB测距模块30安装在所述盾构机台车20的尾部；

当每个所述电机车10安装一个所述UWB测距模块30时，所述UWB测距模块30安装在所述电机车10的头部。每个所述盾构机台车20只采用一个UWB测距模块30，每个所述电机车10只采用一个UWB测距模块30，节约了UWB测距模块30的成本，通过将所述UWB测距模块30安装在所述盾构机台车20的尾部，将所述UWB测距模块30安装在所述电机车10的头部，符合盾构隧道施工时所述电机车10与所述电机车10之间、所述电机车10与所述盾构机台车20之间的行驶习惯，从而进一步提高了盾构隧道施工的作业安全和作业效率。

可选的，所述车载控制器11支持CAN(控制器局域网络)通信和RS-485(串行通讯标准)通信，从而实现了可以跟所述整车控制器14直接通信。

可选的，所述车载控制器11设置有多个数据输入接口、多个数据输出接口，可以用于直接所述电机车10的操纵杆、警报灯13、电磁阀。

在一个实施例中，所述整车控制器14与位于同一所述电机车10的所述语音部件12、所述警报灯13、所述主电磁阀15、所述显示部件16及所述存储部件17有线连接，用于控制所述语音部件12、所述警报灯13、所述主电磁阀15、所述显示部件16及所述存储部件17工作。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种盾构隧道施工电机车防撞***，包括：盾构隧道施工水平运输使用的电机车、用于所述电机车行走的机车轨道及盾构机台车，所述电机车包括车载控制器、语音部件，其特征在于，所述***还包括：隧道定位基站、多个通过UWB信号进行测距的UWB测距模块；

每个所述盾构机台车安装至少一个所述UWB测距模块；

每个所述电机车安装至少一个所述UWB测距模块；

所述隧道定位基站与所述UWB测距模块进行无线连接，用于根据所述UWB测距模块接收的测距数据确定测距结果；

所述车载控制器与位于同一所述电机车的所述UWB测距模块及所述语音部件有线连接，用于向位于同一所述电机车的所述语音部件发送声音播放信号。

2.如权利要求1所述的盾构隧道施工电机车防撞***，其特征在于，所述UWB测距模块包括：测距控制器、UWB信号产生部件、UWB信号接收部件；

所述测距控制器与所述UWB信号产生部件及所述UWB信号接收部件有线连接；

所述测距控制器与位于同一所述电机车的所述车载控制器有线连接；

其中，所述测距控制器采用DW1000定位芯片。

3.如权利要求1所述的盾构隧道施工电机车防撞***，其特征在于，所述电机车还包括警报灯；

所述车载控制器与位于同一所述电机车的所述警报灯有线连接，用于向位于同一所述电机车的所述警报灯发送警报驱动信号。

4.如权利要求1所述的盾构隧道施工电机车防撞***，其特征在于，所述电机车还包括：整车控制器；

所述车载控制器与位于同一所述电机车的所述整车控制器有线连接，用于向位于同一所述电机车的所述整车控制器发送控制信号，所述控制信号用于调整所述电机车的运行档位。

5.如权利要求4所述的盾构隧道施工电机车防撞***，其特征在于，所述电机车还包括：主电磁阀；

所述车载控制器与位于同一所述电机车的所述主电磁阀有线连接，用于向位于同一所述电机车的主电磁阀发送电磁阀闭合信号或电磁阀断开信号，所述电磁阀闭合信号用于所述电机车的气动刹车***进行断气驻车制动状态，所述电磁阀断开信号用于所述电机车的气动刹车***给气驻车制动状态。

6.如权利要求1所述的盾构隧道施工电机车防撞***，其特征在于，所述电机车还包括：至少一个显示部件，用于所述电机车的运转状态信息，以及显示位于同一所述电机车的所述UWB测距模块的检测到的位于其他所述电机车的所述UWB测距模块的相对位置信息；

所述车载控制器与位于同一所述电机车的所述显示部件有线连接。

7.如权利要求1所述的盾构隧道施工电机车防撞***，其特征在于，所述电机车还包括：存储部件；

所述车载控制器与位于同一所述电机车的所述存储部件有线连接。

8.如权利要求1至7任一项所述的盾构隧道施工电机车防撞***，其特征在于，所述电机车采用轮轨式电机车。

9.如权利要求1至7任一项所述的盾构隧道施工电机车防撞***，其特征在于，所述***还包括多个强力磁铁安装座；

所述强力磁铁安装座安装在所述盾构机台车或所述电机车上；

所述UWB测距模块与所述强力磁铁安装座一一对应，且所述UWB测距模块安装在所述强力磁铁安装座上。

10.如权利要求1至7任一项所述的盾构隧道施工电机车防撞***，其特征在于，当每个所述盾构机台车安装一个所述UWB测距模块时，所述UWB测距模块安装在所述盾构机台车的尾部；

当每个所述电机车安装一个所述UWB测距模块时，所述UWB测距模块安装在所述电机车的头部。

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