本發(fā)明涉及軌道電機車控制技術領域，具體為一種隧道建設新能源軌道電機車中央控制器。

背景技術：

隨著城市化進程的推進，為引導城市結構調整、優(yōu)化空間布局、提高土地使用效率，我國不斷推進城市軌道交通的建設，各地方政府也積極籌備，提交城市軌道交通建設規(guī)劃。這都將為城市軌道交通各子行業(yè)帶來巨大的市場需求。

牽引機車作為軌道交通建設中的重要設備，是隧道建設物料運輸?shù)囊环N牽引設備，在軌道交通基礎建設中，發(fā)揮著重要作用，廣泛使用在隧道掘進時長距離、大噸位物料運輸。目前大部分隧道運輸機車都是電機車，采用新能源動力模組供給直流電源的隧道建設軌道電機車是研究和發(fā)展的主流。

新能源動力模組能量管理系統(tǒng)是用來對動力模組進行安全監(jiān)控及有效管理的系統(tǒng)，從而達到提高動力模組的使用效率，增加續(xù)駛里程，延長其使用壽命，提高其可靠性，降低運行成本的目的。新能源動力模組能量管理系統(tǒng)已經(jīng)成為以新能源動力模組為供電電源的隧道建設軌道電機車不可缺少的核心部件。如何有效地利用動力模組中儲存的能量、提高使用安全性、延長使用壽命是新能源動力模組能量管理系統(tǒng)研究的關鍵部分。新能源動力模組管理系統(tǒng)不僅可以計算動力模組剩余電量(SOC)，保證SOC維持在合理的工作范圍內，防止過放電給動力模組帶來損傷，提高其使用壽命。而且可以對動力模組故障做出早期預測，防止因動力模塊單體損壞發(fā)現(xiàn)不及時，從而造成新能源動力模組壽命降低。

普通的BMS不適合用于在隧道惡劣環(huán)境下工作的新能源軌道電機車，新能源動力模組易損壞的問題；目前已有的隧道建設軌道電機車變頻調速部分和動力模組能量管理系統(tǒng)沒有緊密聯(lián)系，現(xiàn)有軌道電機車無法依據(jù)動力模組信息自主控制機車速度，無法實現(xiàn)能量智能控制，浪費大量電能，效率低下；目前已有的隧道建設軌道電機車的運行狀態(tài)信息、動力模組狀態(tài)信息無法傳輸?shù)竭h程控制終端，無法實現(xiàn)軌道電機車的遠程監(jiān)控；目前已有的隧道建設軌道電機車不帶有或者帶有不成熟的能量回饋制動系統(tǒng)，浪費大量電能，不經(jīng)濟。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種隧道建設新能源軌道電機車中央控制器，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種隧道建設新能源軌道電機車中央控制器，包括外殼體，所述外殼體上端設有收發(fā)天線，所述外殼體前端面設有顯示屏，所述顯示屏下端設有功能按鈕，所述顯示屏上端設有狀態(tài)指示燈，所述外殼體內部設有控制電路板，所述控制電路板上設有核心控制單元、數(shù)據(jù)模組采集器、動力模組能量管理系統(tǒng)以及WIFI模塊，所述核心控制單元雙向連接數(shù)據(jù)模組采集器、動力模組能量管理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)模組采集器雙向連接動力模組能量管理系統(tǒng)，所述核心控制單元通過WIFI模塊分別連接遠程監(jiān)控系統(tǒng)和手持集控終端。

優(yōu)選的，所述核心控制單元還分別連接檔位操縱器和變頻器，所述變頻器連接電機；所述動力模組能量管理系統(tǒng)連接新能源動力模組。

優(yōu)選的，所述核心控制單元還分別連接設置在軌道電機車上的速度傳感器、位置傳感器和定位系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述定位系統(tǒng)包括定位分站、基準定位器和移動定位終端，所述移動定位終端信號連接基準定位器，所述基準定位器信號連接定位分站，所述定位分站通過光纖連接光纖數(shù)據(jù)傳輸接口，所述光纖數(shù)據(jù)傳輸接口通過光纖連接核心控制單元中的數(shù)據(jù)處理服務器。

優(yōu)選的，其使用方法包括以下步驟：

A、動力模組能量管理系統(tǒng)把檢測到動力模組動態(tài)SOC、電壓、放電電流以及溫度等信息通過雙CAN總線傳輸給核心控制單元；

B、外殼上的顯示屏可以把動力模組的狀態(tài)信息實時顯示出來，核心控制單元根據(jù)設計好的控制算法計算出機車應該采用的運行速度，呈現(xiàn)在顯示屏上；

C、之后核心控制單元向變頻器發(fā)送指令，控制軌道電機車變頻調速。并通過WIFI模塊發(fā)送給手持集控終端或遠程監(jiān)控系統(tǒng)，進行換擋調速等操作，達到節(jié)能的目的。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明結構原理簡單，使用方便，能夠實現(xiàn)軌道電機車電能使用情況的實時監(jiān)控，智能控制機車的運行速度，高效利用機車動力電能；同時根據(jù)現(xiàn)場施工反饋，和“傳統(tǒng)手動操作模式”相比，軌道電機車按照“智能能耗控制操作模式運行”時，能夠合理避免不必要的電能浪費。

(2)本發(fā)明實現(xiàn)了對新能源動力模組的放電管理、故障分級及預警保護，提高機車的安全運行里程，大大減少了機車運行故障，提高其使用壽命。

(3)本發(fā)明通過安裝的數(shù)據(jù)模組采集器和無線網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)了遠程監(jiān)控系統(tǒng)和手持集控終端對機車的監(jiān)控，提高軌道電機車安全運行性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的控制原理框圖；

圖3為本發(fā)明的定位系統(tǒng)原理框圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1-3，本發(fā)明提供一種技術方案：一種隧道建設新能源軌道電機車中央控制器，包括外殼體1，所述外殼體1上端設有收發(fā)天線2，所述外殼體1前端面設有顯示屏3，所述顯示屏3下端設有功能按鈕4，所述顯示屏3上端設有狀態(tài)指示燈5，所述外殼體1內部設有控制電路板6，所述控制電路板6上設有核心控制單元7、數(shù)據(jù)模組采集器8、動力模組能量管理系統(tǒng)9以及WIFI模塊10，所述核心控制單元7雙向連接數(shù)據(jù)模組采集器8、動力模組能量管理系統(tǒng)9，所述數(shù)據(jù)模組采集器8雙向連接動力模組能量管理系統(tǒng)9，所述核心控制單元7通過WIFI模塊10分別連接遠程監(jiān)控系統(tǒng)11和手持集控終端12；數(shù)據(jù)模組采集器除能夠采集動力模組的狀態(tài)信息、機車運行狀態(tài)信息以外，還能采集機車實時定位信息，機車進出軌道次數(shù)及載重信息，數(shù)據(jù)模組采集器可將采集到的所有機車信息通過無線WiFi發(fā)送給遠程監(jiān)控系統(tǒng)和手持集控終端。

本實施例中，核心控制單元7還分別連接檔位操縱器13和變頻器14，所述變頻器14連接電機15；所述動力模組能量管理系統(tǒng)9連接新能源動力模組16；核心控制單元7還分別連接設置在軌道電機車上的速度傳感器17、位置傳感器18和定位系統(tǒng)19。

另外，本實施例中，定位系統(tǒng)19包括定位分站20、基準定位器21和移動定位終端22，所述移動定位終端22信號連接基準定位器21，所述基準定位器21信號連接定位分站20，所述定位分站20通過光纖連接光纖數(shù)據(jù)傳輸接口23，所述光纖數(shù)據(jù)傳輸接口23通過光纖連接核心控制單元中的數(shù)據(jù)處理服務器。將基準定位器的位置坐標存儲在數(shù)據(jù)處理服務器中。系統(tǒng)上電之后，定位分站創(chuàng)建起一個無線射頻網(wǎng)絡，基準定位器依次加入到無線射頻網(wǎng)絡中。軌道電機車攜帶移動定位終端，移動定位終端定時向外發(fā)送包含自身ID的定位信息，基準定位器收到后加上該基準定位器ID和RSSI信息，通過無線射頻網(wǎng)絡轉發(fā)給定位分站，定位分站再通過光纖網(wǎng)絡發(fā)送給數(shù)據(jù)處理服務器，根據(jù)RSSI信息及已知的基準定位器坐標信息和定位算法，數(shù)據(jù)處理服務器即可計算出移動定位終端的位置坐標，也就是軌道電機車的位置坐標。

本發(fā)明的使用方法包括以下步驟：

A、動力模組能量管理系統(tǒng)把檢測到動力模組動態(tài)SOC、電壓、放電電流以及溫度等信息通過雙CAN總線傳輸給核心控制單元；

B、外殼上的顯示屏可以把動力模組的狀態(tài)信息實時顯示出來，核心控制單元根據(jù)設計好的控制算法計算出機車應該采用的運行速度，呈現(xiàn)在顯示屏上；

C、之后核心控制單元向變頻器發(fā)送指令，控制軌道電機車變頻調速。并通過WIFI模塊發(fā)送給手持集控終端或遠程監(jiān)控系統(tǒng)，進行換擋調速等操作，達到節(jié)能的目的。

工作過程：手動駕駛模式下，根據(jù)顯示面板上機車速度要求，通過檔位操縱器調節(jié)機車運行速度。具體表現(xiàn)為：檔位控制器每個檔位對應的機車速度是算法設定好的，速度調節(jié)時，檔位操縱器向中央控制器發(fā)送信號，處理后，給新能源動力模組能量管理系統(tǒng)發(fā)送指令，合理調節(jié)動力模組放電電壓、電流大小，控制其輸出功率處在最佳范圍內。從而，在通過變頻器調節(jié)機車運行速度的同時，達到節(jié)能目的。

無人駕駛模式下，中央控制器實時監(jiān)控動力系統(tǒng)和耗能系統(tǒng)的功率數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，結合機械驅動部分的工作數(shù)據(jù)，對機車上安裝的精確速度傳感器、位置傳感器以及采集到的變頻器扭矩信息、動力模組功率信息通過寫入控制器的算法，進行智能分析。然后通過高精度定位系統(tǒng)獲取機車位置信息、軌道坡度以及載重信息，中央控制器的核心控制單元進行綜合智能分析后控制變頻器自動調整機車速度，達到節(jié)能目的。

本發(fā)明結構原理簡單，使用方便，能夠實現(xiàn)軌道電機車電能使用情況的實時監(jiān)控，智能控制機車的運行速度，高效利用機車動力電能；同時根據(jù)現(xiàn)場施工反饋，和“傳統(tǒng)手動操作模式”相比，軌道電機車按照“智能能耗控制操作模式運行”時，能夠合理避免不必要的電能浪費；本發(fā)明實現(xiàn)了對新能源動力模組的放電管理、故障分級及預警保護，提高機車的安全運行里程，大大減少了機車運行故障，提高其使用壽命；本發(fā)明通過安裝的數(shù)據(jù)模組采集器和無線網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)了遠程監(jiān)控系統(tǒng)和手持集控終端對機車的監(jiān)控，提高軌道電機車安全運行性。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同物限定。