[發明專利]用于礦用卡車功率系統的自動受電弓控制

有效

• 申請號: 201280056742.5
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN103974867B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發明（設計）人: E·J·拉斯
• 申請（專利權）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號: B60W30/18
• 分類號: B60W30/18;E21C47/00;G08G1/0968;B60R16/023
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 蘇娟

技術領域

本發明總體涉及適用于滑觸輔助操作的這類礦用卡車，并更具體地涉及根據開啟滑觸操作的礦用卡車的適宜性自主調節礦用卡車的受電弓。

背景技術

大規模材料開采往往是能源密集型的努力。在許多露天礦區中，大型礦用卡車的車隊幾乎可以連續操作，以便將礦石和過載物從提取區域運輸到傾卸或加工地點。許多這樣的礦用卡車經由柴油供能的發動機操作。兩種直接驅動柴油發動機和柴油-電驅動系統已使用了多年。與許多其他重型設備系統一樣，礦用卡車的燃料成本可能是巨大的。此外，許多礦區都位于偏遠地區，并且運輸燃料到礦場的成本可以顯著增加操作費用。不考慮成本，甚至獲得足夠燃料供應也是具有挑戰性的。對于這些和其他原因，采礦工業中的工程師和礦用設備制造商正在不斷尋找方法來降低燃料消耗。鑒于商品(其中開采材料和石油燃料是兩個例子)的歷史價格波動，以及礦區的地質和地形的變化，用于采礦活動的供應和消耗能源的經濟性往往是復雜而多變的。

幾十年來，礦區經營者已經嘗試了使用現場產生的或從公用電網供應電功率，以便為采礦設備供能。現場發電也有直接通過石油燃料為設備提供燃料的類似成本和可用性的擔憂。由于許多礦區遙遠和其他因素，與單獨依賴石油燃料相比，至少對于一些礦區，甚至在相對長的距離上從電網提供電功率已經證明是持續有利的。不過，電功率成本會因市場波動而變化，并根據用于發電的化石燃料、地熱或水力發電或其他當地或可獲得能源的區域可用性，在礦區之間也存在不同。因此，即使為礦用設備提供電功率是可行的，仍有充足的動力去盡可能有效地使用它，既要控制成本，也要在經濟不明朗的面前優化可預見性。

雖然幾十年前首次提出，在礦區的電功率使用的一個當前例子是滑觸系統，其具有架空滑觸線來提供電功率，從而輔助礦用卡車，特別是在上坡坡度負載行駛時。許多露天礦區包括從礦石的提取地點延伸到遠程傾卸地點或加工位置的運輸道路。在這種地點使用的礦用卡車可能需要在幾公里長或可能甚至更長的運輸道路上沿著上坡坡度行駛。將理解到，使用柴油或其他石油燃料來沿著這種坡度推進承載數百噸礦石的礦用卡車可以是相當昂貴的，因此這種滑觸系統近年來重新受到人們的興趣。

被構造成通過來自滑觸線的電功率輔助的礦用卡車通常包括已知為受電弓的機構，受電弓可以用來從礦用卡車向上和/或向外伸出以電接觸滑觸線，并因此提供用于推進的電功率，而不是在礦用卡車本身上產生功率。在傳統實踐中，操作者視覺監視其礦用卡車與架空滑觸線接近，并致動受電弓以便在希望位置接合滑觸線，接著在其端部使受電弓與滑觸線脫離接合。礦用卡車的操作者已有的任務在于使近乎于極為大型和沉重的機器轉向并通過其他方式控制。因此，具有深入訓練和經驗的高度技能化的操作者通常被選擇以操作礦用卡車。盡管有這種技能和訓練，操作者趨于使其注意力更多地指向避讓障礙物和碰撞，而不是最佳地確定受電弓致動的時刻。此外，使礦用卡車轉向以使其保持與滑觸線電連接本身會是挑戰性的嘗試。因此，與其最佳情況相比，許多礦用卡車通常較少地或更保守地開啟滑觸。對于這些挑戰進一步加入的是滑觸線不總能得到的事實。在卡車意外轉向脫離或接觸滑觸線的情況下產生的維護、修理和電故障會需要滑觸線臨時斷電，中斷礦區操作的平穩和可預測流程。

授予Takei等人的美國專利號4,694,125針對一種用于具有受電弓電路的滑觸輔助車輛的收集器裝置。電路在駕駛員離開車輛時使得控制受電弓位置的閥斷電。換言之，Takei等人似乎提出了在操作者停止卡車并打算離開時使受電弓與滑觸線脫離連接。雖然防止操作者受到電擊當然是有用的目的，Takei等人似乎沒有提供現代礦區的能源消耗、成本和效率的挑戰的解決方案。

發明內容

在一個方面，用于控制滑觸輔助啟用礦用卡車中的功率系統的方法包括接收指示用于開啟滑觸操作的礦用卡車的適宜性的期望變化的數據，并響應于數據并在期望適宜性變化出現之前，輸出控制指令到用于功率系統的受電弓的致動機構。該方法還包括響應于控制指令，在用于經由來自架空滑觸線的電功率為礦用卡車的電推進馬達供能的開啟滑觸構型和靜置構型之間調節受電弓。