水平运输自动限速停车系统及方法与流程

1.本发明属于盾构隧道施工技术领域，特别涉及一种水平运输自动限速停车系统及方法。

背景技术：

2.目前隧道施工环境日益复杂体现在以下几个方面：隧道坡度逐渐加大、隧道转弯半径逐渐减小、隧道内施工作业人员分布复杂、水平运输驾驶人员劳作时间长、强度大。日益复杂的隧道施工环境，对水平运输运进行物料输送的管理和驾驶操作人员提出了更高的要求，管理控制不到位大坡度高速运行时，惯性大，容易发生溜车、碰撞等一系列的安全问题。为了应对以上问题，现阶段施工方通常采用以下加强项目管理的措施来保证水平运输的运行安全：加强驾驶人员的操作培训、在需要限速的位置增加限速标识牌、对隧道内施工人员进行安全培训、尽量减少在水平运输运行区域作业等管理手段，目前并没有特别直接有效的限速及停车措施。

技术实现要素：

3.为此，本发明提供一种水平运输自动限速停车系统及方法，能够实现在特定区域按照设定安全条件下进行水平运输作业，降低人为管理因素对运行状态的干扰，解决现有技术中依靠管理手段、人员综合素质保证设备运行管控的诸多不确定性安全因素，提高设备运行的安全性，实用性强，便于实际场景中的应用。
4.按照本发明所提供的设计方案，提供一种水平运输自动限速停车系统，用于隧道内水平运输编组变频牵引机车的车速自动调控，包含：设于始发井、接收井及始发井和接收井之间的若干用于标记车速调控位置id数据的标识卡，及安装在水平运输编组变频牵引机车上用于读取标识卡标记位置id数据的读写终端和读写器天线；所述读写器通过通信网络与变频牵引机车控制器通信连接，变频牵引机车控制器通过读写器传输的位置信息来调控变频牵引机车车速。
5.在一个实施例中，进一步地，读写器天线采用板状天线结构，且读写器天线通过同轴电缆与读写终端连接。
6.在一个实施例中，进一步地，设置两个读写器天线，该两个读写器天线分别安装在变频牵引机车车体两侧。
7.在一个实施例中，进一步，始发井、接收井及始发井和接收井之间预设有车速调控点，在每个车速调控点上安装有标识卡组，每个标识卡组至少包含2个标识卡。
8.在一个实施例中，进一步地，每个标识卡固定在始发井、接收井及始发井和接收井之间的走道板防护栏上。
9.在一个实施例中，进一步地，变频牵引机车控制器上连接有用于显示当前车速调控点位置及限速数据的触摸屏显示面板模块。
10.进一步地，基于上述的系统，本发明还提供一种水平运输自动限速停车方法，用于
隧道内水平运输编组变频牵引机车的车速自动调控，包含如下内容：
11.由变频牵引机车上的读卡器读取标识卡位置id数据，由位置id数据判断车辆所处始发井、接收井及始发井和接收井之间的车速调控点位置；
12.变频牵引机车控制器依据预先设置的车速调控点位置对应车速信息来控制变频牵引机车当前车速。
13.作为优选的方法方案，进一步地，标识卡依据预设存储规则来存储标识卡位置id数据，其中，所述预设存储规则包含如下内容：通过设置n个字符来存储位置id，该n个字符中至少包含：限速标识位、停车标识位及位置校验位。
14.作为优选的方法方案，进一步地，每个车速调控点设置有一组标识卡，该组标识卡中每个标识卡分设在车速调控点对应限速数据的起始位置和结束位置处；读卡器通过读取起始位置处的标识卡来限制当前车速，并通过读取结束位置处的标识卡来解除当前车速的限制。
15.作为优选的方法方案，进一步地，变频牵引机车控制器依据当地前车速调控点位置对应的车速信息，通过限制变频器最大运行频率来控制当前车速。
16.本发明的有益效果：
17.本案通过区域识别和变频机车控制逻辑相结合来实现隧道施工内水平物料输送，能够在在特定区域按照预先设定安全条件下速度调控运行，降低人为管理因素对运行状态的干扰，解决现有技术中依靠管理手段、人员综合素质保证设备运行管控等诸多不确定性安全因素，提高设备运行的安全性，便于实际场景应用。
附图说明：
18.图1为实施例中水平运输自动限速停车系统拓扑结构示意；
19.图2为实施例中标识卡标记位置示意；
20.图3为实施例中系统供电布设示意；
21.图4为实施例中系统通信布线示意；
22.图5为实施例中书评运输倒车进入隧道示意；
23.图6为实施例中水平运输前进出隧道示意；
24.图7为实施例中水平运输前进出隧道示意；
25.图8为实施例中水平运输后退进入隧道示意；
26.图9为实施例中系统电路示意。
具体实施方式：
27.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚、明白，下面结合附图和技术方案对本发明作进一步详细的说明。
28.本发明实施例，提供一种水平运输自动限速停车系统，用于隧道内水平运输编组变频牵引机车的车速自动调控，包含：设于始发井、接收井及始发井和接收井之间的若干用于标记车速调控位置id数据的标识卡，及安装在水平运输编组变频牵引机车上用于读取标识卡标记位置id数据的读写终端和读写器天线；所述读写器通过通信网络与变频牵引机车控制器通信连接，变频牵引机车控制器通过读写器传输的位置信息来调控变频牵引机车车
速。通过区域识别和变频机车控制逻辑相结合来实现隧道施工内水平物料输送，能够实现在特定区域按照设定安全条件下进行水平运输作业，降低人为管理因素对运行状态的干扰，便于实施应用。
29.rfid(radio frequency identification/射频识别)是在可见光下的电磁信号识别技术，通常应用于物流、零售、制造业、服装业、身份识别等领域中，主要用于货物追踪及信息自采集。本案实施例中，参见图1所示，由rfid读写终端、天线、标识卡、控制器、触摸屏组成，利用rfid技术标记位置信息，标示卡数据存储区域写入代表不同限速起始点及结束点以及停车点的标识数据，参见图2所示，可利用标识卡将水平运输运行关键位置进行标记。如图3所示的供电总览，rfid读写终端可装于水平运输编组的变频牵引机车上，与控制器、触摸屏由变频牵引机车供电系统供电。如图4所示的通信总览，rfid读写终端与控制器、触摸屏可通过通信传输方式读取到标示卡存储区域内的标识数据。
30.在一个实施例中，进一步地，读写器天线可采用板状天线结构，且读写器天线可通过同轴电缆与读写终端连接，便于安装部署及后期维护。进一步地，每个读写终端上可设置两个读写器天线，该两个读写器天线分别安装在变频牵引机车车体两侧，以保证数据交互过程中的稳定可靠性。
31.在一个实施例中，进一步，始发井、接收井及始发井和接收井之间预设有车速调控点，在每个车速调控点上安装有标识卡组，每个标识卡组至少包含2个标识卡，便于对车速调控点的识别和对应的车速控制。进一步地，每个标识卡固定在始发井、接收井及始发井和接收井之间的走道板防护栏上，便于部署实施。可将标识卡固定的高度与车体上固定的板状天线处于同一高度，根据实际使用需求标识卡的固定安装位置可不做限定。
32.在一个实施例中，进一步地，变频牵引机车控制器上连接有用于显示当前车速调控点位置及限速数据的触摸屏显示面板模块，便于作业人员直观了解当前车速调控点数据信息。
33.进一步地，基于上述的系统，本发明实施例还提供一种水平运输自动限速停车方法，用于隧道内水平运输编组变频牵引机车的车速自动调控，包含如下内容：
34.由变频牵引机车上的读卡器读取标识卡位置id数据，由位置id数据判断车辆所处始发井、接收井及始发井和接收井之间的车速调控点位置；
35.变频牵引机车控制器依据预先设置的车速调控点位置对应车速信息来控制变频牵引机车当前车速。
36.由于水平运输在隧道内一般无法实现掉头，从始发井位置倒车进入隧道，前进出隧道。因此，可以根据此特性将存储同一信息的标识卡在水平运输倒车进入隧道、前进出隧道做不同控制车辆的定义，本案实施例中的自动限速及停车方案可设置如下：
37.如图5所示，水平运输倒车进入隧道，车辆运行至rfid读写终端能够识别到rfid2标识卡的位置点，车辆根据识别到的rfid2内存储的标识信息，车辆运行限速。继续行进至rfid读写终端能够识别到rfid3标识卡的位置点，车辆根据识别到的rfid3内存储的标识信息，车辆运行解除限速。
38.如图6所示，水平运输前进出隧道，车辆运行至rfid读写终端能够识别到rfid3标识卡的位置点，车辆根据识别到的rfid3内存储的标识信息，车辆运行限速。继续行进至rfid读写终端能够识别到rfid4标识卡的位置点，车辆根据识别到的rfid4内存储的标识信
息，车辆运行解除限速。
39.如图7所示，水平运输前进出隧道，车辆运行至rfid读写终端能够识别到rfid0标识卡的位置点，车辆根据识别到的rfid0内存储的标识信息，车辆不允许前进。
40.如图8所示，水平运输后退进入隧道，车辆运行至rfid读写终端能够识别到rfid7标识卡的位置点，车辆根据识别到的rfid7内存储的标识信息，车辆不允许后退。
41.作为优选的方法实施例，进一步地，标识卡依据预设存储规则来存储标识卡位置id数据，其中，所述预设存储规则包含如下内容：通过设置n个字符来存储位置id，该n个字符中至少包含：限速标识位、停车标识位及位置校验位。进一步地，每个车速调控点设置有一组标识卡，该组标识卡中每个标识卡分设在车速调控点对应限速数据的起始位置和结束位置处；读卡器通过读取起始位置处的标识卡来限制当前车速，并通过读取结束位置处的标识卡来解除当前车速的限制。变频牵引机车控制器可依据当地前车速调控点位置对应的车速信息，通过限制变频器最大运行频率来控制当前车速。实际使用过程中，也可通过限制机车控制器输出的最高档位来控制当前车速。
42.如图9所示，在具体实施中，可由水平运输机车供给24vdc电源给交换机、rfid读写终端、控制器、触摸屏。rfid读写终端、控制器、触摸屏可采用rj45接口，利用以太网通信，可采用标准的tcp/ip通信协议；rfid读写终端、控制器、触摸屏通过网线与交换机连接。天线选用板状天线，分别在车体左右两侧各安装一个。天线与rfid读写终端通过同轴电缆连接。
43.机车组成的编组在隧道内运行无法掉头，一般状态下机车后退方向运行为出隧道，前进方向运行为进隧道。标识卡id可以设置为由n个字符组成，参见图2所示，举例：以8个字的id为例。标示卡id示例：n
8-n
7-n
6-n
5-n
4-n
3-n
2-n1。利用标示卡id前六个字(n8、n7、n6、n5、n4、n3)作为校验，最后两个字(n1、n2)的组合作为判断依据，具体逻辑控制可设计如下：
44.1.n2作为标示卡功能类别：
45.例：n2为01时，机车停车功能；n2为02时，机车限速1功能；n2为03时，机车限速2功能；
46.2.n2可以做00至99种停车、限速功能。
47.n1做对应n2(功能)的功能补充：
48.n
2-n1组合为01-01时，作为前进方向停车标识；
49.n
2-n1组合为01-02时，作为后退方向停车标识；
50.n
2-n1组合为02-01时，作为前进方向限速1标识，作为后退方向解除限速1标识；
51.n
2-n1组合为02-02时，作为后退方向限速1标识，作为前进方向解除限速1标识；
52.n
2-n1组合为03-01时，作为前进方向限速2标识，作为后退方向解除限速2标识；
53.n
2-n1组合为03-02时，作为后退方向限速2标识，作为前进方向解除限速2标识。
54.图2所示中的各个识别卡id存储规则可如下所示：
55.rfid0可以采用n
2-n1组合为01-01前进方向停车；
56.rfid1可以采用n
2-n1组合为02-01前进方向限速1、后退方向解除限速1；
57.rfid2可以采用n
2-n1组合为03-02后退方向限速2、前进方向解除限速2；
58.rfid3可以采用n
2-n1组合为03-01前进方向限速2、后退方向解除限速2；
59.rfid4可以采用n
2-n1组合为03-02后退方向限速2、前进方向解除限速2；
60.rfid5可以采用n
2-n1组合为03-01前进方向限速2、后退方向解除限速2；
61.rfid6可以采用n
2-n1组合为02-02后退方向限速1、前进方向解除限速1；
62.rfid7可以采用n
2-n1组合为01-02后退方向停车。
63.具体工作流程可描述如下：
64.1.标识卡固定在走道板防护栏上(不能泡水，会影响识别距离)。
65.2.读写器读取标识卡的距离2米左右，根据实际应用环境可将距离设置在小于等于8米的范围内，可以通过调整读写器功率调整读取距离。
66.3.每个rfid卡可以写入的不同的id，用于标记特定地点(可多个rfid卡相同id可增加读取效率，目前采用2个rifd设定相同id为一组)。
67.进隧道：机车识别到rfid0，不允许前进，只允许最高后退2档运行。识别到rfid1时解除最高档位限制。识别到rfid2时只允许最高后退2档运行。识别到rfid3时解除最高档位限制。识别到rfid4时只允许最高后退2档运行。识别到rfid5时解除最高档位限制。识别到rfid6时只允许最高后退2档运行。机车识别到rfid7，不允许后退，只允许最高前进2档运行。
68.出隧道：机车识别到rfid7，不允许后退，只允许最高前进2档运行。识别到rfid6时解除最高档位限制。识别到rfid5时只允许最高后退2档运行。识别到rfid4时解除最高档位限制。识别到rfid3时只允许最高后退2档运行。识别到rfid2时解除最高档位限制。识别到rfid1时只允许最高后退2档运行。机车识别到rfid0，不允许前进，只允许最高后退2档运行。
69.本案实施例，通过采用rfid技术的隧道内特定工况区域的标记和识别技术；并根据隧道内区域的标记及识别信息，通过控制程序逻辑判断实现水平运输设备在设备工况下的自动限速及停车，结合设备控制逻辑实现设备运行区域设定状态运行，增加设备运行安全可控性，通过智能化的手段协助施工方管控设备运行，减少人员管控因素，规避一些由于速度过快或驾驶人员长时间作业精神不集中造成的安全事故。
70.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。
71.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
72.结合本文中所公开的实施例描述的各实例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能是以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域普通技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不认为超出本发明的范围。
73.本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如：只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
74.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种水平运输自动限速停车系统，用于隧道内水平运输编组变频牵引机车的车速自动调控，其特征在于，包含：设于始发井、接收井及始发井和接收井之间的若干用于标记车速调控位置id数据的标识卡，及安装在水平运输编组变频牵引机车上用于读取标识卡标记位置id数据的读写终端和读写器天线；所述读写器通过通信网络与变频牵引机车控制器通信连接，变频牵引机车控制器通过读写器传输的位置信息来调控变频牵引机车车速。2.根据权利要求1所述的水平运输自动限速停车系统，其特征在于，读写器天线采用板状天线结构，且读写器天线通过同轴电缆与读写终端连接。3.根据权利要求1或2所述的水平运输自动限速停车系统，其特征在于，设置两个读写器天线，该两个读写器天线分别安装在变频牵引机车车体两侧。4.根据权利要求1或2所述的水平运输自动限速停车系统，其特征在于，始发井、接收井及始发井和接收井之间预设有车速调控点，在每个车速调控点上安装有标识卡组，每个标识卡组至少包含2个标识卡。5.根据权利要求4所述的水平运输自动限速停车系统，其特征在于，每个标识卡固定在始发井、接收井及始发井和接收井之间的走道板防护栏上。6.根据权利要求4所述的水平运输自动限速停车系统，其特征在于，变频牵引机车控制器上连接有用于显示当前车速调控点位置及限速数据的触摸屏显示面板模块。7.一种水平运输自动限速停车方法，用于隧道内水平运输编组变频牵引机车的车速自动调控，其特征在于，基于权利要求1所述的系统实现，该实现过程包含如下内容：由变频牵引机车上的读卡器读取标识卡位置id数据，由位置id数据判断车辆所处始发井、接收井及始发井和接收井之间的车速调控点位置；变频牵引机车控制器依据预先设置的车速调控点位置对应车速信息来控制变频牵引机车当前车速。8.根据权利要求7所述的水平运输自动限速停车方法，其特征在于，标识卡依据预设存储规则来存储标识卡位置id数据，其中，所述预设存储规则包含如下内容：通过设置n个字符来存储位置id，该n个字符中至少包含：限速标识位、停车标识位及位置校验位。9.根据权利要求7所述的水平运输自动限速停车方法，其特征在于，每个车速调控点设置有一组标识卡，该组标识卡中每个标识卡分设在车速调控点对应限速数据的起始位置和结束位置处；读卡器通过读取起始位置处的标识卡来限制当前车速，并通过读取结束位置处的标识卡来解除当前车速的限制。10.根据权利要求7或9所述的水平运输自动限速停车方法，其特征在于，变频牵引机车控制器依据当地前车速调控点位置对应的车速信息，通过限制变频器最大运行频率来控制当前车速。

技术总结

本发明属于盾构隧道施工技术领域，特别涉及一种水平运输自动限速停车系统及方法，用于隧道内水平运输编组变频牵引机车的车速自动调控，包含：设于始发井、接收井及始发井和接收井之间的若干用于标记车速调控位置ID数据的标识卡，及安装在水平运输编组变频牵引机车上用于读取标识卡标记位置ID数据的读写终端和读写器天线；所述读写器通过通信网络与变频牵引机车控制器通信连接，变频牵引机车控制器通过读写器传输的位置信息来调控变频牵引机车车速。本发明能够实现在特定区域按照设定安全条件下进行水平运输作业，降低人为管理因素对运行状态的干扰，提高设备运行的安全性，实用性强，便于实际场景中的应用。便于实际场景中的应用。便于实际场景中的应用。