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综采工作面隔爆巡检机器人设计及工程实践

煤炭科学技术 2024年

作者：关士远北京天玛智控科技股份有限公司

针对目前由于综采工作面工况恶劣，本安型巡检机器人存在通过性差、防护能力弱、感知技术手段有限，不能实现常态化运行等问题，本文提出隔爆巡检机器人方案，以应对综采工作面严苛工作环境。分析了轨道式巡检机器人在该环境下遇到的三... 详细信息

针对目前由于综采工作面工况恶劣，本安型巡检机器人存在通过性差、防护能力弱、感知技术手段有限，不能实现常态化运行等问题，本文提出隔爆巡检机器人方案，以应对综采工作面严苛工作环境。分析了轨道式巡检机器人在该环境下遇到的三种典型的工况：爬坡、错切、扭转。基于轨道式巡检机器人遇到的三种典型工况，设计了一种具有多自由度的隔爆巡检机器人，该巡检机器人除具有视频感知手段外，还增加了激光slam实时建图能力，能提供精确的三维感知能力，并且其感知能力不受光照条件的影响，能在无光条件下使用。针对爬坡工况，采用履带式行走机构；针对错切工况，设计了具有前后两组差速驱动的行走机构，其具有主动转向功能；针对扭转工况，在车身中部增加了纵向转轴。为了对其进行有效的控制，确保其在综采工作面平稳运行，充分考虑其具有约束的特点，分析得出其具有轨迹及底盘约束的运动学模型。同时介绍了该巡检机器人的控制方法，依据激光slam所建的实时三维激光点云地图，提取参考轨迹，根据参考轨迹实时计算各个履带主动轮的速度给定。基于运动学模型，提出一种模型预测控制算法，采用主从控制策略，模型预测控制只在前组驱动实现，后组驱动的控制量根据前组的速度给定及约束计算得出。该控制算法在计算复杂度及实时性方面做了平衡，控制算法基于ROS系统实现。最后，通过充分的井下工业性实验，验证了该控制方法能有效地解决爬坡、错切、扭转等综采工作面的苛刻工况，能在综采工作面执行常态化巡检任务。

关键词：巡检机器人运动学模型差速驱动 slam 轨迹模型预测控制

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基于光纤陀螺的工程结构形变检测精度分析

中国惯性技术学报 2024年第3期32卷 314-318页

作者：郭朝风浙江大立科技股份有限公司杭州310053

针对光纤陀螺形变检测系统在应用中遇到的形变精度难以评估和运行速度难以选择问题,对形变检测精度和光纤陀螺性能之间的关系进行了分析。从光纤陀螺的工程结构形变检测机理出发,基于光纤陀螺误差模型,分析了光纤陀螺零偏重复性误差和... 详细信息

针对光纤陀螺形变检测系统在应用中遇到的形变精度难以评估和运行速度难以选择问题,对形变检测精度和光纤陀螺性能之间的关系进行了分析。从光纤陀螺的工程结构形变检测机理出发,基于光纤陀螺误差模型,分析了光纤陀螺零偏重复性误差和稳定性误差与形变检测误差的对应关系,在此基础上还仿真分析了检测系统的运行速度与检测精度的关系。仿真结果表明,当运行速度较快时,稳定性误差是影响检测精度的主要因素,当运行速度较低时,重复性误差是影响检测精度的主要因素,若采用中精度光纤陀螺,运行速度2 m/s时,可实现均方根为8.514μm的形变测量精度。研究成果可为光纤陀螺工程结构形变检测技术的工程应用提供理论指导。

关键词：光纤陀螺形变检测运行速度仿真分析

高散热铝背板光伏组件的设计及其工作温度的研究

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太阳能学报 2024年第3期45卷 549-554页

作者：孙爱祥魏青竹姬明良陈进永臻科技股份有限公司常州213000

以铝板作为光伏组件的背板材料,从绝缘安全性角度进行组件设计,并对铝背板组件工作温度性能进行研究。结果表明,铝背板组件通过做整版隔离,组件绝缘性能满足IEC 61215-2021标准,且散热性优异,实验结果与理论模拟匹配。

关键词：铝板光伏组件绝缘散热背板材料

一种适用于多列车虚拟编组控制系统的列车定位误差估计方法

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城市轨道交通研究 2024年第6期27卷 270-275页

作者：范莹温博为王志卓交控科技股份有限公司北京100070

[目的]虚拟编组技术对列车定位精度和准确性的要求极高,传统定位技术手段难以满足虚拟编组SIL4(安全完整性等级为4级)的安全需求,因此有必要对定位算法进一步研究,估算出更加精确的定位误差包络,缩短虚拟编组追车距离,提高编组安全性。... 详细信息

[目的]虚拟编组技术对列车定位精度和准确性的要求极高,传统定位技术手段难以满足虚拟编组SIL4(安全完整性等级为4级)的安全需求,因此有必要对定位算法进一步研究,估算出更加精确的定位误差包络,缩短虚拟编组追车距离,提高编组安全性。[方法]基于传统列车定位技术,将定位过程拆分为列车测速、测距与初始定位3个部分,基于定位过程各部分中所存在的误差因素,提出一种新的列车定位误差包络计算方法,采用数理推导的方式,分别对各类误差因素进行推导计算,得到定位过程各部分的上下界包络。[结果及结论]所提方法充分考虑了列车测速、测距与初始定位中的误差因素,使得定位误差上下界包络更加精确,降低传统定位误差计算的保守性,同时所提方法能够满足SIL4要求,满足虚拟编组控制系统在近距离追车场景下的安全需求,并进一步缩短追车距离,提高运输效率。

关键词：轨道交通列车定位虚拟编组定位误差

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基于情景融合的全自动运行系统危害分析技术

都市快轨交通 2024年第3期37卷 141-148页

作者：薛维清丁奕李雁丁亚飞胡妃俨交控科技股份有限公司北京100070

为提高城市轨道交通全自动运行(fully automatic operation,FAO)系统的安全性,本文从FAO系统运维的角度,提出一种基于情景融合的FAO系统危害分析技术。该技术通过场景要素识别,融合生成FAO应用场景后,综合选取等比例分配法、先验信息分... 详细信息

为提高城市轨道交通全自动运行(fully automatic operation,FAO)系统的安全性,本文从FAO系统运维的角度,提出一种基于情景融合的FAO系统危害分析技术。该技术通过场景要素识别,融合生成FAO应用场景后,综合选取等比例分配法、先验信息分配法或组合逻辑分配法,采用半定量安全完整性等级(safety integrity level,SIL)分配技术完成核心子系统功能安全指标分配,解决传统功能故障模式影响及危害性分析(failure mode,effect and criticality analysis,FMECA)对多系统功能SIL分配存在局限性的问题,为后续FAO系统线路的危害分析及SIL分配工作提供参考。

关键词：城市轨道交通全自动运行危害分析安全需求情景融合

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大气红外波段的片上集成式偏振光谱成像器件

红外与激光工程 2024年第4期53卷 42-50页

作者：周健宇李全民王劲黄胜弟南京波长光电科技股份有限公司江苏南京211121

红外探测与遥感是气象观测的核心技术,红外辐射探测仪作为气象卫星的重要载荷,主要用于大气温度、湿度的定量化探测,其探测精度取决于光谱和偏振测量的通道数。常见的技术方案是通过组合滤光片与偏振片转轮实现光谱和偏振的探测,这造成... 详细信息

红外探测与遥感是气象观测的核心技术,红外辐射探测仪作为气象卫星的重要载荷,主要用于大气温度、湿度的定量化探测,其探测精度取决于光谱和偏振测量的通道数。常见的技术方案是通过组合滤光片与偏振片转轮实现光谱和偏振的探测,这造成了系统体积大、功耗高、通道数少的问题。发展片上集成式偏振光谱成像器件是解决上述问题的有效方法,已有研究主要采用薄膜谐振腔或共振微结构的阵列化方案,但二者都无法兼顾光谱和偏振选择的要求。有鉴于此,提出了一种基于薄膜微结构耦合调控的设计新思路,以13μm附近的大气红外波段为例,实现了片上集成式的偏振光谱成像,6个通道的平均透过率和消光比分别达到了94%和30。该器件有望在将来被广泛应用于偏振光谱成像领域中,同时,由于该器件对基底折射率并不敏感,基底的选择也会更加自由。

关键词：大气红外片上集成薄膜微结构偏振光谱成像

基于自主感知和车车通信技术的全自动运行系统

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城市轨道交通研究 2024年第6期27卷 314-317页

作者：张扬张晋恺刘桂宏刘合叶交控科技股份有限公司北京100070

[目的]为了解决基于传统车地通信技术的全自动运行线路所面临的高峰期运能不足、系统设备繁多、故障影响范围广等问题。[方法]提出了基于自主感知和车车通信技术的全自动运行系统设计方案,介绍了该系统的架构及各子系统的功能,分析了该... 详细信息

[目的]为了解决基于传统车地通信技术的全自动运行线路所面临的高峰期运能不足、系统设备繁多、故障影响范围广等问题。[方法]提出了基于自主感知和车车通信技术的全自动运行系统设计方案,介绍了该系统的架构及各子系统的功能,分析了该系统的优势。[结果及结论]基于自主感知和车车通信技术的全自动运行系统采用基于相对速度的安全防护模型,实现了列车追踪运行间隔的进一步缩短;采用车车通信方式结合自主感知技术,实现了系统架构的进一步精简,减少了运营维护工作量;构建了具备智能感知的后备系统,可保障系统故障下的列车运行安全,并提升了故障情况下的运营恢复效率。该系统已在北京地铁11号线示范工程中完成现场单车及多车调试、测试,取得了试运行授权。

关键词：城市轨道交通自主感知车车通信全自动运行系统

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支持虚拟编组技术的列车运行控制系统方案研究

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城市轨道交通研究 2024年第6期27卷 310-313页

作者：张扬李旭邬江刘合叶贾庆东交控科技股份有限公司北京100070

[目的]随着城市轨道交通网络化发展,线网客流时空分布不均衡的特性逐渐凸显,既有列车固定编组方式难以实现“按需运输”。为充分利用线路运力,需研究新一代列车运行控制系统。[方法]提出了一种支持虚拟编组技术的列车运行控制系统设计方... 详细信息

[目的]随着城市轨道交通网络化发展,线网客流时空分布不均衡的特性逐渐凸显,既有列车固定编组方式难以实现“按需运输”。为充分利用线路运力,需研究新一代列车运行控制系统。[方法]提出了一种支持虚拟编组技术的列车运行控制系统设计方案,并从列车运行逻辑控制、线路资源管理及调度指挥机制等方面分析了支持虚拟编组技术的列车运行控制系统与传统列车运行控制系统的性能差异;介绍了虚拟编组的关键技术;为实现虚拟编组技术在工程项目中的应用,提出了在项目规划和设计阶段,针对虚拟编组列车停车区域、正线站台区域及站台门接口等方面需要考虑的工程设计内容。[结果及结论]车车通信架构为虚拟编组技术的实现提供了更合理的系统架构设计基础;基于“撞软墙”模型协同运行控制及智能感知的列车运行控制是虚拟编组列车运行控制系统的关键技术。随着虚拟编组技术的大规模应用,列车运行控制系统能够在客流变化时快速调整在线列车编组长度,提高了运输组织的灵活性,提升了乘客服务水平。

关键词：城市轨道交通虚拟编组列车运行控制系统协同运行控制群体智能

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基于Kano模型的车厢服务配置效用评价

城市轨道交通研究 2024年第4期27卷 256-261页

作者：毛新德闫子悦刘英杰交控科技股份有限公司北京100070 山东交控科技有限公司济南250022

[目的]调查并分析车厢服务需求,优化车厢服务设施配置,提升乘客在乘车过程中的综合体验。[方法]通过研究乘客对车厢服务配置需求,构建典型的乘客服务需求空间。以Kano模型为核心建立需求评价模型,结合满意度计算方法,将感性认知进行量化... 详细信息

[目的]调查并分析车厢服务需求,优化车厢服务设施配置,提升乘客在乘车过程中的综合体验。[方法]通过研究乘客对车厢服务配置需求,构建典型的乘客服务需求空间。以Kano模型为核心建立需求评价模型,结合满意度计算方法,将感性认知进行量化,分析乘客对车厢服务配置需求的效用水平。[结果及结论]基于Kano模型并结合Better-Worse系数分析,总结出了6个魅力属性、4个期望属性、2个无差异属性和7个必备属性的乘客车厢服务配置需求清单。通过此方法清晰地展示了各种需求的重要程度,提出了在长线路列车车厢中配置充电设施、在客流量较多线路列车车厢中配置可折叠式座椅、在机场线路列车车厢中配置置物架等设计策略。

关键词：城市轨道交通车厢服务设施 Kano模型效用评价

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