一种有轨电车操作技能培训系统的制作方法

本发明属于井下运输技术领域，尤其涉及一种有轨电车操作技能培训系统。

背景技术：

井下煤矿的开采过程中需要通过有轨电车将人员和工具等运输到各操作点，因为井下环境复杂，有轨电车的运行轨道大都呈网格分布，具有岔口多停车点多等特点，因此，煤矿安全规程要求对有轨电车的操作需要运行稳定、反应灵敏、即停即走等。

目前国内有轨电车操作技能培训、考核以及电机车年审制动距离试验都需要多人配合秒表计时，方式较为原始，人为影响因素较多，基础条件存在较大的个体差异，无法做到科学、准确、公正。

因此，亟需一种有轨电车操作技能培训系统。

技术实现要素：

本发明提供了一种有轨电车操作技能培训系统，用以实现科学、准确的进行有轨电车技能的培训工作，亦可作为电车制动距离检测系统，检测电车制动距离是否符合《煤矿安全规程》相关规定。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供了一种有轨电车操作技能培训系统，该系统包括：至少三个传感器、测距模块、控制模块、上位机模块、制动模块和位移模块；

所述传感器，用于采集有轨电车到达所述传感器运行时间；

所述测距模块，安装在所述有轨电车的前端，用于检测所述有轨电车与前面障碍物或对车操作所需链接车辆的的距离；

所述位移模块，与所述有轨电车的制动手把关联，用于检测所述制动手把的位移；

所述上位机模块，内部设有工控程序，用于发出控制信号和显示数据；

所述控制模块，与所述传感器、测距模块和所述上位机模块通讯连接，用于根据所述控制信号控制所述传感器进行所述运行时间的采集和控制所述测距模块进行距离的采集；

所述控制模块，还用于处理所述运行时间的信号获得任意两个所述传感器区间的区间运行时间，根据预设两个所述传感器的区间距离和所述区间运行时间计算获得所述区间的运行速度和加速度，并将所述运行时间、所述速度和所述加速度发送到所述上位机模块显示；

所述控制模块，还用于判断所述距离是否大于所述预设距离然后发出指令信号，其中，当所述距离大于所述预设距离时用于发出第一指令信号，当所述距离小于等于所述预设距离时用于发出第二指令信号；

所述制动模块，安装在所述有轨电车上，用于根据所述指令信号对所述有轨电车进行制动，其中，当所述制动模块接收到第一指令信号时用于控制所述有轨电车保持当前运行状态，当接收到所述第二指令信号时用于控制所述有轨电车减速运行或者停车；

所述控制模块，还用于通过所述位移模块判断司机操作手把是否在零位位置，制动手把是否在制动时及时制动，电机车启动前是否及时松开制动手把。

优选地，所述控制模块包括：plc可编程控制器、以太网单元、隔离栅、继电器模组、电源；

所述plc可编程控制器，设有培训或考核逻辑程序，用于发出指令信号；

所述以太网单元，用于实现所述控制器与所述上位机模块的信息、指令传递；

所述隔离栅，用于将所述控制器与所述传感器隔离；

所述继电器模组，用于将所述指令信号转化为所述光电信号；

所述电源，用于为所述传感器、所述测距模块、所述位移模块、所述隔离栅、所述继电器模组提供工作电压。

优选地，所述传感器为对射传感器。

优选地，所述测距模块为超声波测距传感器。

优选地，所述位移模块为霍尔位移传感器。

优选地，所述上位机模块为计算机、移动智能设备。

基于上述实施例可见，本发明实施例提供的一种有轨电车操作技能培训系统，通过传感器采集有轨电车到达所述传感器运行时间，控制模块通过分析计算运行时间获得两传感器区间的运行速度和加速度并发送到上位机模块显示，可以为学员的培训和考核提供全面的数据，进而可以科学、准确、公正的指导培训和考核工作，同时可以为电机车制动距离年审提供相应的数据支持；测距模块检测有轨电车与前面障碍物的距离，控制模块还用于判断有轨电车与障碍物之间的距离是否大于预设距离然后发出指令信号，制动模块根据指令信号控制有轨电车的运行状态，可以有效的避免因操作不当引起事故的发生；位移模块用于判断司机的操作步骤及操作水平，在考试或培训时根据司机的操作是否得当从而进行相应的减分，最后显示到上位机模块上。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种有轨电车操作技能培训系统组成示意图；

图2本发明实施例提供的一种有轨电车操作技能培训系统传感器分布图；

图3为本发明实施例提供的一种有轨电车操作技能培训系统控制模块组成示意图。

标号说明：1-传感器，2-测距模块，3-上位机模块，4-控制模块，5-制动模块，6-位移模块，41-plc可编程控制器，42-以太网单元，43-隔离栅，44-继电器模组，45-电源。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种有轨电车操作技能培训系统组成示意图。如图1所示，该培训系统包括传感器1、测距模块2、上位机模块3、控制模块4、制动模块5和位移模块6。

传感器1为对射传感器，通过plc可编程控制器41内部程序设置计时器，用于计算有轨电车到达传感器1所在位置的运行时间。有轨电车启动时开始计时，当有轨电车运行到传感器1位置时传感器1采集到电车的信号结束计时器，获得电车从启动到达此处传感器1的运行时间。图2本发明实施例提供的一种有轨电车操作技能培训系统传感器分布图，如图2，传感器1的安装位置有起始位置、加速段终点、全速段终点、减速段终点、制动段终点，通过采集到达以上位置电车的运行时间，再根据各段之间已知的距离，便可以计算获得电车在各段的运行平均速度和加速。需要说明的是，根据实际培训、考核或者实际工作环境的需要，传感器1的数目和位置不限于图2所示结果，传感器1安装数目越多获得的速度和加速度数据越接近电车实际运行过程中的实际状态。

测距模块2为超声波测距传感器，安装在有轨电车的前端，用于检测有轨电车与前面障碍物或对车操作所需链接车辆的距离。由于井下环境复杂，电车运行前方随时都有可能出现工作人员等障碍物，因此，能够及时的识别障碍物并且及时的采取措施避免与障碍物的碰撞，对电车的操作人员的反应速度要求更高。为了避免人为操作的不确定性和减少操作人员的工作强度，设置测距模块2辅助识别障碍物和辅助改变电车的运行状态，以减少事故的发生，由于电机车与运输车辆需要进行链接，控制其相对距离是电车司机操作水平的重要评判依据。

位移模块6为霍尔位移传感器，与有轨电车的制动手把关联，用于检测制动手把的位移。为了检测有轨电车操作司机是否精准的判断和及时的操作，在有轨电车上安装位移模块6与有轨电车的制动把手关联，检测制动把手的位置变化，根据位置变化判断制动手把是否在零位位置，制动手把是否在制动时及时制动，电机车启动前是否及时松开制动手把。

上位机模块3内部设有工控程序，用于发出控制信号和显示数据。上位机模块3是指可以直接发出操控命令的计算机，本申请实施例中上位机模块3为计算机、移动智能设备，也是用来发出控制信号，对应的被控制对象为控制模块4，经控制模块4处理和判断的数据结果等也会反馈到上位机模块3，并且在上位机模块3上显示。

控制模块4与传感器1、测距模块2和上位机模块3通讯连接，用于根据控制信号控制传感器1进行运行时间的采集和控制测距模块2进行距离的采集。控制模块4还用于处理运行时间的信号获得任意两个传感器1区间的区间运行时间，根据预设两传感器1的区间距离和区间运行时间计算获得区间的运行速度和加速度，并将运行时间、速度和加速度发送到上位机模块3显示。控制模块4还用于判断距离是否大于预设距离然后发出指令信号，其中，当距离大于预设距离时发出第一指令信号，当距离小于等于预设距离时发出第二指令信号。

控制模块4，还用于通过位移模块6判断司机在制动时操作手把是否在零位位置，制动手把是否在制动时及时制动，电机车启动前是否及时松开制动手把，进而通过该模块与控制模块4相连接，将司机的分数显示到上位机模块3上。

进一步地，为了提高本申请实施例系统的可靠性、准确性、稳定性。图3为本发明实施例提供的一种有轨电车操作技能培训系统控制模块组成示意图。如图3所示，控制模块4包括plc可编程控制器41、以太网单元42、隔离栅43、继电器模组44和电源45。plc可编程控制器41设有培训或考核逻辑程序，用于发出指令信号；以太网单元42用于实现控制器与上位机模块3的信息、指令传递；隔离栅43用于将控制器与传感器1隔离；继电器模组44用于将指令信号转化为光电信号；电源45用于为传感器1、测距模块2、位移模块6、隔离栅43、继电器模组44提供工作电压。

制动模块5与控制模块4通信连接，安装在有轨电车上，用于根据指令信号对有轨电车进行制动，其中，当制动模块5接收到第一指令信号时控制有轨电车保持当前运行状态，当接收到第二指令信号时控制有轨电车减速运行或者停车。当控制模块4发出第一指令信号时表示电车与前方障碍物在安全距离内，此时电车可以保持现在的运行状态；当控制模块4发出第二指令信号时表示电车与前方障碍物距离小于等于安全距离，存在危险，此时电车需要减速运行甚至停车。制动模块5的安装辅助操作人员进行障碍物的识别和对电车的紧急控制，以减少因操作人员的反应速度慢造成的事故，减少操作人员的工作强度。

本说明书中的实施例采用递进的方式描述。各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，对于相关领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。另外，本文使用的术语“和\或”包括一个或多个相关的所列项目的任一的和所有的组合。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

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