地下铲运机门联锁控制方法、系统、程序、介质及铲运机与流程

本发明属于地下铲运机领域，具体涉及地下铲运机门联锁控制方法、系统、程序、介质及铲运机。

背景技术：

地下铲运机广泛用于矿山作业，工作于井下矿山环境中，装载和铲运矿石。由于地下环境非常恶劣，因此地下铲运机在设计过程中，必须要考虑操作人员的安全问题。在地下铲运机工作时，操作人员在具有安全防护功能的驾驶室中操作车辆，因此操作人员在操作铲运机作业时，必须保持车门关闭状态，以保证操作人员的安全。但是，铲运机在地下环境中，由于地下环境的复杂，车门会意外打开，或者由于巷道过窄以及操作人员操作不当，导致车门发生剐蹭，造成车门发生严重变形而导致车门失去对操作人员的保护作用。

此外，即使铲运机处于静止未工作状态，由于驾驶室中控制手柄和控制按键众多，当驾驶员出入驾驶室时，容易误碰操作手柄或操作按键，从而触发铲运机动作，导致操作人员受伤。

为了能够避免发生安全事故，现有技术中主要是通过铲运机车门的状态来实现门联锁控制。如现有的大多数铲运机上，通过机械式的限位开关来检测车门的状态，从而整车控制器能够通过检测限位开关的常闭触点信号来判断铲运机车门状态，但这种方式容易因检测信号不准确而引发安全事故。为了改进上述问题，很多厂商通过声光报警等方式提示驾驶员，但因为地下环境复杂，噪声较大，可能会导致操作人员不能注意到声光报警。为此，在申请号为201610011975.3的中国专利中，公开了一种地下铲运机安全保护控制方法、装置和系统。该专利中，提出了根据驾驶室车门状态、驾驶员落座状态和铲运机当前运行状态制定安全保护控制策略。

然而，现有技术中，无论是传统的单纯根据车门状态的控制方法、还是上述专利中结合驾驶员落座状态和铲运机当前运行状态的方法，均为考虑到铲运机车速影响以及车门受损等情况影响。例如，在铲运机运行过程中，当车门受到损坏，即使无法打开时，也会影响到操作人员的安全，此外，如果铲运机在运行过程中，运行速度过大，如果在未提醒操作人员即紧急制动，则会使得驾驶员受伤，因此，这些因素都需要进行考虑，以便保证驾驶人员的安全。

因此，综上分析，现有的技术中，依然不能有效地保护操作人员的安全，因此有必要设计更好控制方法，从而对地下铲运机进行更好的控制，从而保证驾驶人员的安全。

技术实现要素：

技术问题：针对现有技术不能有效保证驾驶人员的安全的问题，本发明提供一种地下铲运机门联锁控制方法、系统，用于执行该方法的程序，用于保存该程序的介质，以及基于该方法和系统设计的地下铲运机，本发明综合考虑了铲运机的运行状态、车门状态、车门剐蹭状态，并且考虑了铲运机的运行速度，从而有效地保证了驾驶人员的安全。

技术方案：本发明的地下铲运机门联锁控制方法，包括：

检测铲运机车速，根据铲运机车速确定铲运机运行状态，若铲运机车速为零，则铲运机处于静止状态；若铲运机车速小于或等于速度阈值，则铲运机处于低速运行状态；若铲运机速度大于速度阈值，则铲运机处于高速运行状态；

检测铲运机车门状态，包括打开状态和关闭状态，根据铲运机处于不同运行状态时的车门状态执行安全保护动作；

检测铲运机车门变形程度，根据铲运机车门变形程度确定车门剐蹭状态，若铲运机车门变形程度超过变形阈值，则车门剐蹭状态为严重状态，反之，则车门剐蹭状态为非严重状态；根据铲运机处于不同运行状态时的车门剐蹭状态执行安全保护动作。

进一步地，根据铲运机处于不同运行状态时的车门状态执行安全保护动作包括：

若铲运机处于静止状态且铲运机未启动，当车门为打开状态时，铲运机无法启动，并且进行未关车门报警，如果铲运机已启动，当车门为打开状态时，进行未关车门报警，且铲运机的电控操作手柄无信号输出，不能控制铲斗进行任何动作，同时铲运机驻车制动功能激活，铲运机制动，若强制解除驻车制动功能，则进行无法释放驻车制动功能警告；

若铲运机处于低速运行状态且车门为打开状态，铲运机降速，强制变速箱回到空挡，并激活驻车制动功能，将铲运机制动；

若铲运机处于高速运行状态且车门为打开状态，进行未关车门报警。

进一步地，根据铲运机处于不同运行状态时的车门剐蹭状态执行安全保护动作包括：

若铲运机处于低速运行状态且铲运机的车门剐蹭状态为严重状态，则铲运机降速，强制变速箱回到空挡，并激活驻车制动功能，将铲运机制动；

若铲运机处于高速运行状态且车门剐蹭状态为严重状态，则进行车门损坏报警。

进一步地，所述速度阈值根据铲运机整车质量确定，当铲运机整车质量小于或等于25吨时，速度阈值的取值范围为3.5～4.5km/h；当铲运机整车质量大于25吨时，速度阈值的取值范围为2.5～3.5km/h。

进一步地，还包括：强制越权操作，当执行强制越权操作时，门联锁功能失效，并提示门联锁功能失效的信息。

本发明的地下铲运机门联锁控制系统，包括：

车速检测模块，用于检测铲运机的车速；

车门状态检测模块，用于检测铲运机的车门状态；

车门剐蹭检测模块，用于检测铲运机车门变形程度；

控制模块，用于根据铲运机处于不同运行状态时的车门状态执行安全保护动作，以及根据铲运机处于不同运行状态时的车门剐蹭状态执行安全保护动作；

报警模块，用于报警。

进一步地，所述车门状态检测模块和车门剐蹭检测模块均采用非接触式互锁开关。

进一步地，还包括越权控制模块，用于执行越权操作，使门联锁功能失效。

本发明的程序，包括计算机代码，执行所述计算机代码时，能够利用本发明的控制方法对铲运机进行门联锁控制。

本发明的介质，用于存储本发明的程序。

本发明的铲运机，利用本发明的控制方法，并利用本发明的控制系统进行地下铲运机门联锁控制。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本发明的地下铲运机门联锁控制方法，根据铲运机车速，将铲运机的运行状态分为静止状态、低速运行状态和高速运行状态，在不同的运行状态下，考虑铲运机的车门状态、车门剐蹭状态，执行相应的安全保护动作，从而在驾驶员操作铲运机进行地下作业时，更有效地保护驾驶员的安全。在本发明中，充分考虑了地下铲运机的工作环境特点以及铲运机的运行状态，不仅兼顾了铲运机的工作效率，同时更利于对驾驶员的保护。

(2)本发明的方法中，根据铲运机处于不同运行状态时的车门状态以及车门剐蹭状态执行安全保护动作，在铲运机静止状态，考虑了铲运未启动时的安全保护动作，以及铲运机启动后安全保护动作，当铲运机未启动时，若车门为打开状态，则直接禁止铲运机启动，从而避免了驾驶员在车门未关闭状态启动铲运机，导致驾驶员受到伤害。在铲运机启动时，如果车门打开，会执行相应的安全保护动作，避免了驾驶员进出驾驶室时，误碰操作手柄以及操作按键，导致驾驶员受到伤害。

在铲运机为低速运行状态时，如果车门打开或车门剐蹭严重，则铲运机降速，强制变速箱回到空挡，并激活驻车制动功能，将铲运机制动，从而有效地保护了驾驶员，避免了驾驶员在在作业时受到伤害。

在铲运机为低速运行状态时，如果车门打开或车门剐蹭严重，则只进行未关门报警，避免在高速行驶时，强制变速箱回空挡或激活制动功能，产生较大冲击，导致驾驶员从座位上跌落，从而有效地保护了驾驶员的安全。

(3)本发明的控制方法，还包括强制越权操作，当执行强制越权操作时，门联锁功能失效，避免了铲运机在组装和调试时由于门联锁功能带来的不便。

(4)本发明的地下铲运机门联锁控制系统，利用本发明的方法对铲运机进行门联锁控制，从而有效地保护了驾驶员的安全。

(5)本发明的铲运机，利用本发明的控制方法及系统对铲运机进行门联锁控制，因此提高了铲运机的安全性能，使得驾驶员在进行地下作业时，更加安全。

附图说明

图1为本发明的地下铲运机门联锁控制方法的基本流程图；

图2为本发明的地下铲运机门联锁控制系统的一个实施例的系统框图。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。

结合图1所示，本发明提供了一种地下铲运机门联锁控制方法，该方法包括：

s1：检测铲运机车速，根据铲运机车速确定铲运机运行状态，在本发明的实施例中，将铲运机的运行状态分为三种状态，若铲运机车速为零，则铲运机处于静止状态；若铲运机车速小于或等于速度阈值，则铲运机处于低速运行状态；若铲运机速度大于速度阈值，则铲运机处于高速运行状态。

在本发明的实施例中，速度阈值是根据铲运机的整车重量确定的，因为如果铲运机的整车质量大，那么其惯性也相对较大，反之，如果铲运机的重量相对较小，那么，其惯性也相对较小。因此在本发明的实施例中，速度阈值的确定采用如下方式：当铲运机整车质量小于或等于25吨时，速度阈值的取值范围为3.5～4.5km/h；当铲运机整车质量大于25吨时，速度阈值的范围为2.5～3.5km/h。例如，在发明的一个实施例中，针对的是20吨的地下铲运机，将速度阈值设定为4km/h。

通过设定速度阈值，并根据速度阈值进行铲运机的运行状态进行划分，从而更便于对铲运机进行安全控制。

当确定了速度阈值后，铲运机的运行状态就对应了不同的速度区间，即：

(1)静止状态：车速v＝0km/h；

(2)低速运行状态：0<车速v≤速度阈值；

(3)高速运行状态：车速v>速度阈值。

s2：检测铲运机车门状态，在本发明的实施例中，铲运机车门状态包括两种：打开状态和关闭状态，根据铲运机处于不同运行状态时的车门状态执行安全保护动作。

由于在地下作业时，为了更好地保护驾驶员，必须保持驾驶室的车门保持关闭，当车门为打开状态时，必须及时执行相应的安全保护动作，避免驾驶员受到伤害。本发明中，综合考虑了车门状态与车速运行状态，从而更好地进行门联锁控制，从而更好地保护驾驶员。

s3：检测铲运机车门变形程度，根据铲运机车门变形程度判断车门剐蹭状态，若铲运机车门变形程度超过变形阈值，则车门剐蹭状态为严重状态，反之，则车门剐蹭状态为非严重状态；根据铲运机处于不同运行状态时的车门剐蹭状态执行相应动作。

对于铲运机车门的变形阈值，在本发明中，将车门变形到难以打开或者难以关闭为限，当车门难以关闭或者难以打开时，说明车门剐蹭状态达到了严重状态，反之，则认为车门剐蹭状态尚未达到严重状态，为非严重状态。

铲运机在地下环境工作中作业时，由于巷道过窄或者驾驶员操作失误以及落石等，很容易造成车门受到剐蹭，如果只是轻微剐蹭，就使得铲运机停止作业，会显著地降低作业效率。然而如果车门被剐蹭的较为严重，则会降低驾驶室对驾驶员的保护程度，因此将车门的剐蹭程度引入门联锁控制机制中，能够更好地对驾驶员进行安全保护。

说明的是，本发明的方法并不限于上述s1～s3的步骤顺序，还可以是其他的步骤顺序，例如s1、s3、s2。

下面对铲运机不同运行状态下的安全保护动作进行说明：

(1)静止状态：车速v＝0km/h

若铲运机处于静止状态且铲运机未启动，当车门处于打开状态时，铲运机无法启动，并且进行未关车门报警。

此时，通常也就是当操作人员打开车门，准备进入驾驶室的过程，如果操作人员未关闭车门，就启动车辆，则此时无法启动车辆，并且车辆进行报警，提示操作人员未关闭车门。当驾驶员将车门关闭，则可以正常启动铲运机。

如果铲运机已启动，当车门处于打开状态时，进行未关车门报警，且铲运机的电控操作手柄无信号输出，不能控制铲斗进行任何动作，同时铲运机驻车制动功能激活，铲运机制动，并且若强制解除驻车制动功能，则进行无法释放驻车制动功能警告。

在铲运机作业时，操作人员在作业过程中可能会临时停车，此时，当车门打开后，车辆会进行未关门报警，同时为了避免操作人员触碰操作手柄或者操作触发车辆动作，铲运机的电控操作手柄不能输出信号，不能控制铲斗进行任何动作，如铲斗举升、倾倒等。同时，车辆的驻车制动功能将被激活，并持续处于激活状态，将铲运机制动。从而有效地避免了驾驶员在操作铲运机时，误碰操作手柄或者操作按键，导致车辆以外动作造成人员伤害，有效地保证了驾驶员的安全。

(2)低速运行状态：0<车速v≤速度阈值

若铲运机处于低速运行状态且当车门处于打开状态时，铲运机降速，并强制变速箱回到空挡，并激活驻车制动功能，将铲运机制动；当车门为关闭状态，则铲运机正常运行。

若铲运机处于低速运行状态且当铲运机的车门剐蹭状态为严重状态时，则铲运机降速，并强制变速箱回到空挡，并激活驻车制动功能，将铲运机制动；若车门剐蹭状态为非严重状态，则铲运机正常运行。

本发明中，在铲运机非静止状态，综合考虑了车门状态以及车门剐蹭状态，并执行相应的安全保护动作，不仅避免了作业效率受到影响，同时还有效地保护了驾驶员的安全。

(3)高速运行状态：车速v>速度阈值

在本发明的实施例中，若铲运机处于高速运行状态且车门为打开状态时，进行未关车门报警；若车门为关闭状态，则铲运机正常工作。

若铲运机处于高速运行状态且车门剐蹭状态为严重状态时，则进行车门损坏报警；若车门剐蹭状态为非严重状态，则铲运机正常工作。

在车速较高的情况下，发生车门意外打开时，如果执行变速箱强制回空挡并激活驻车制动，将会产生较大的冲击导致驾驶人员从驾驶室中跌落下来，从而对驾驶员造成伤害。因此在本发明的实施例中，在铲运机高速运行状态时，只是进行报警，而不执行紧急制动等操作，从而更好地对驾驶员进行保护。

进一步地，本发明的实施例中，该方法还包括强制越权操作，当执行强制越权操作时，门联锁功能失效，并提示门联锁功能失效的信息，方便了铲运机的组装和调试。

基于本发明的方法，本发明提供了一种地下铲运机门联锁控制系统，该系统包括车速检测模块、车门状态检测模块、车门剐蹭检测模块以及控制模块，其中车速检测模块用于检测铲运机的车速，具体可以是速度传感器等。

车门状态检测模块用于检测铲运机的车门状态，包括铲运机的车门是处于关闭状态还是打开状态，可以采用机械式限位开关、非接触式互锁开关或者传感器等。

车门剐蹭检测模块用于检测铲运机车门的变形程度，具体可以通过传感器进行检测，或者也可以采用非接触式互锁开关等。

控制模块，用于根据铲运机处于不同运行状态时的车门状态执行相应动作，以及根据铲运机处于不同运行状态时的车门剐蹭状态执行相应安全保护动作；在具体工程中，可以是铲运机中的整车控制器，车速检测模块、车门状态检测模块以及车门剐蹭检测模块件采集的信号发送给整车控制器，然后整车控制器会根据所得到的信息发出执行相应动作指令，从而使得铲运机的执行机构执行相应动作。

报警模块用于报警，具体可以是铲运机的显示器，当需要进行报警时，整车控制器将报警信息发送到显示器，进行报警。

在本发明的具体实施过程中，为了避免因为在复杂的地下巷道环境中，出现传感器发生故障的情况，车门状态检测模块以及车门剐蹭检测模块采用了非接触式互锁开关，并且只用一个非接触式互锁开关完成两个模块的功能操作。因为普通的门位置传感器容易产生误报，使得铲运机的作业效率降低。并且利用非接触的形式，能够避免巷道中细小固体粉尘、油污等杂质附着在表面产生误动作。具有较大监测范围和错位容差，能够避免车门在剐蹭巷道壁变形造成的监测误差，利用其自带的常开、常闭辅助触点的信号监测门的开、关状态。

进一步地，本发明的实施例中，还包括越权控制模块，用于执行越权操作，使门联锁功能失效。

结合图2所示，本发明的一个实施例中，系统包括整车控制器、显示器、非接触式互锁开关、驻车制动开关、门联锁越权开关。本系统进行门联锁控制的具体过程为：

(1)静止状态：车速v＝0km/h

铲运机处于静止状态，如果是铲运机尚未启动状态，驾驶员打开车门进入驾驶室，如果车门没有关闭，预启动铲运机，此时，非接触式互锁开关能够检测到车门为打开状态，然后常开触点处于断开状态，常闭触点处于闭合状态，非接触式互锁开关会将状态信号传递到给整车控制器，控制铲运机无法启动，并且向显示器发送信号，显示器发出车门未关闭的警告。

如果车门关闭，此时常开触点闭合、常闭触点断开，检测到车门已经关闭，此时铲运机可以正常启动。

如果在铲运机启动状态下，车门被打开，则常开触点断开，常闭触点闭合，检测到车门被打开，并将检测到的信号发送给整车控制器，此时，操作铲运机的电控操作手时，没有信号输出，因此无法操作铲运机的铲斗进行举升、倾倒等动作，铲斗依然处在原位置。

同时，整车控制器会将发送制动信号给制动器，车辆驻车制动功能一直处于激活状态，使得铲运机不能被移动，此时如果释放驻车制动开关，解除驻车制动功能，显示器进行驻车制动功能无法释放的报警提示。

(2)低速运行状态0<车速v≤速度阈值

如果铲运机的车门意外打开或者因为剐蹭使得车门变形程度已经达到严重状态，则常开触点由闭合状态变成断开状态，常闭触点由断开状态变成闭合状态，并将检测到和车门状态信号或者车门剐蹭状态信号发送给整车控制器，整车控制器发出控制指令，立即降速并强制将变速箱回空挡，同时激活驻车制动功能，确保铲运机处于制动状态。

(3)高速运行状态：车速v>速度阈值

如果铲运机的车门意外打开或者因为剐蹭使得车门变形程度已经达到严重状态，此时只是根据互锁开关检测的信号进行，进行车门打开或损坏报警，而不再根据信号进行其他动作，例如制动、强制变速箱回空挡等动作。避免了在高速运行状态，执行变速箱强制回空挡并激活驻车制动时，产生较大的冲击，导致驾驶员从座位上跌落造成伤害等风险，从而进一步地保护了驾驶员的安全。

在本发明的实施例中，设置了门联锁越权开关，越权开关可以采用普通的控制按钮，当按下越权开关进行越权操作时，此时门联锁功能失去效力，即前述的操作功能全部失效，同时显示器上显示门联锁功能失效的信息，以提醒操作人员。设置门联锁越权开关，是为了在车辆组装调试期间，如果激活门联锁功能将带来诸多不便，因此通过设置越权开关，有效地避免了这个问题，方便了铲运机的组装和调试。

本发明同时提供一种程序，该程序包括计算机代码，执行计算机代码时，能够利用本发明的控制方法对铲运机进行门联锁控制。

本发明同时提供一种介质，该介质用于存储本发明的程序。

同时，本发明还提供了一种地下铲运机，该地下铲运机利用本发明的方法，并利用本发明的系统进行门联锁控制，有效地保护了驾驶员的安全。

本发明的地下铲运机门联锁控制方法、系统、程序、介质以及铲运机，综合考虑了铲运机的运行状态、车门状态以及车门剐蹭状态，执行相应的安全保护动作，从而有效地保护了驾驶员的生命安全。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

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