盾构电机车障碍物监测装置及盾构电机车的制作方法

1.本实用新型属于隧道施工技术领域，更具体地说，是涉及一种盾构电机车障碍物监测装置及盾构电机车。


背景技术：

2.在盾构隧道施工过程中，盾构电机车在隧道内水平运输为隧道掘进提供施工材料，并承担着渣土外运的功能，在盾构隧道施工中具有关键的作用。盾构电机车作为水平运输的载体，是盾构隧道施工中的一个重要风险源。盾构电机车在水平运输中存在驾驶盲区，当盾构电机车倒向地驶入隧道内时，驾驶员经常无法观察到后视盲区内的作业人员或其他运输车辆等障碍物，尤其是隧道距离较长、湿度较大导致能见度低的情况下，轨行区内的作业人员和驾驶员等更容易对危险感知能力下降，无法及时观察到前方运输车辆和后方作业人员等而造成安全隐患。因此，如何使驾驶员能够及时地发现障碍物并及时采取停车措施，是亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种盾构电机车障碍物监测装置及盾构电机车，旨在解决如何使驾驶员能够及时地发现障碍物并及时采取停车措施的技术问题。
4.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种盾构电机车障碍物监测装置，包括：控制单元，设于驾驶室内；至少一个第一超声波测距传感器，设于车体尾端，且与所述控制单元的输入端电连接；至少一个第二超声波测距传感器，设于车体尾端，且与所述控制单元的输入端电连接，所述第二超声波测距传感器的量程小于所述第一超声波测距传感器的量程；报警单元，设于驾驶室内，且与所述控制单元的输出端电连接；以及停车单元，设于车体，且与所述控制单元的输出端电连接；其中，当所述第一超声波测距传感器监测到障碍物时，所述控制单元控制所述报警单元报警，当所述第二超声波测距传感器监测到障碍物时，所述控制单元控制所述停车单元停车。
5.进一步地，所述第一超声波测距传感器和所述第二超声波测距传感器共用同一所述控制单元；
6.或者，所述第一超声波测距传感器和所述第二超声波测距传感器分别配置一个所述控制单元，两个所述控制单元分别定义为第一控制子单元和第二控制子单元，所述报警单元与所述第一控制子单元的输出端电连接，所述停车单元与所述第二控制子单元的输出端电连接。
7.进一步地，所述停车单元包括与所述控制单元的输出端电连接的牵引变频器，以及与所述控制单元的输出端电连接的气动电磁阀，所述牵引变频器与牵引电机电连接，所述气动电磁阀与刹车气路连接。
8.进一步地，所述盾构电机车障碍物监测装置还包括设于车体尾端的安装座，所述第一超声波测距传感器和所述第二超声波测距传感器均设于所述安装座。
9.进一步地，所述安装座包括多个与所述第一超声波测距传感器和所述第二超声波测距传感器相匹配的第一容置部和第二容置部，所述第一容置部和所述第二容置部位于同一竖直面。
10.进一步地，所述第一容置部和所述第二容置部的内壁和外壁均设有保护套。
11.进一步地，所述安装座设有多个分别用于夹持所述第一超声波测距传感器和所述第二超声波测距传感器的夹爪。
12.进一步地，所述盾构电机车障碍物监测装置还包括设于驾驶室内的固定座，所述报警单元设于所述固定座。
13.进一步地，所述固定座包括可升降的支架，所述报警单元设于所述支架。
14.本实用新型提供的盾构电机车障碍物监测装置至少具有以下技术效果：与传统技术相比，本实用新型提供的盾构电机车障碍物监测装置中，在车体尾端设置了两套不同量程的第一超声波测距传感器和第二超声波测距传感器，能够对不同距离的障碍物进行预警，当第一超声波测距传感器监测到障碍物时，控制单元控制报警单元进行报警工作，提醒驾驶员后方有障碍物，及时减速行驶；当第二超声波测距传感器监测到障碍物时，控制单元控制停车单元进行刹车停车工作，防止驾驶员操作时间过短不及时刹车停车的情况，如此设置，可以使得驾驶员及时发现障碍物并采取措施，减少安全事故的发生。
15.本实用新型还提供一种盾构电机车，包括如上任一实施例所述的盾构电机车障碍物监测装置。
16.本实用新型提供的盾构电机车采用如上实施例所述的盾构电机车障碍物监测装置，二者技术效果相同，在此不再赘述。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型一实施例盾构电机车障碍物监测装置的结构示意图；
19.图2为本实用新型一实施例盾构电机车障碍物监测装置的工作流程示意图；
20.图3为本实用新型一实施例中安装座的结构示意图；
21.图4为本实用新型另一实施例中安装座的结构示意图；
22.图5为本实用新型一实施例中固定座的结构示意图；
23.图6为本实用新型一实施例盾构电机车的示意图。
24.图中：
25.100、盾构电机车障碍物监测装置
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110、控制单元
26.112、第一子控制单元
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114、第二子控制单元
27.120、第一超声波测距传感器
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130、第二超声波测距传感器
28.140、报警单元
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150、停车单元
29.160、安装座
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162、第一容置部
30.164、第二容置部
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166、保护套
31.168、夹爪
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170、固定座
32.172、支架
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200、盾构电机车
33.210、驾驶室
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220、车体
具体实施方式
34.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
35.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，理解为机械构造连接关系。当一个元件被认为是“电连接”另一个元件时，理解为线路构造连接关系。
36.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
37.请一并参阅图1至图6，现对本实用新型实施例提供的盾构电机车障碍物监测装置100及盾构电机车200进行说明。
38.请参阅图1、图2和图6，本实用新型实施例提供了一种盾构电机车障碍物监测装置100，包括：控制单元110，设于驾驶室210内；至少一个第一超声波测距传感器120，设于车体220尾端，且与控制单元110的输入端电连接；至少一个第二超声波测距传感器130，设于车体220尾端，且与控制单元110的输入端电连接，第二超声波测距传感器130的量程小于第一超声波测距传感器120的量程；报警单元140，设于驾驶室210内，且与控制单元110的输出端电连接；以及停车单元150，设于车体220，且与控制单元110的输出端电连接；其中，当第一超声波测距传感器120监测到障碍物时，控制单元110控制报警单元140报警，当第二超声波测距传感器130监测到障碍物时，控制单元110控制停车单元150停车。
39.需要说明的是，基于本实用新型实施例的发明构思，该障碍物监测装置100可以应用于盾构电机车200以外的车辆中，例如，工程货车、普通汽车等。
40.可以理解的是，控制单元110具体可以是控制器、控制芯片等现有技术，能够接收信号和发送信号，起到控制各个部件之间的交互关系的作用。第一超声波测距传感器120和第二超声波测距传感器130可以分别设有一个，也可以分别设有两个，三个等以上数量，防止单个传感器发生损坏或监测不准确的情况。控制单元110能够接收第一超声波测距传感器120和第二超声波测距传感器130的距离信号，并分别为报警单元140和停车单元150发送报警信号和停车信号。报警单元140具体可以是声音报警器、光报警器和声光蜂鸣器等。
41.第一超声波测距传感器120和第二超声波测距传感器130均设于车体220尾端，能够监测车体220尾端与障碍物之间的距离，二者的量程可以分别是10米和5米，或者12米和8米，或者15米和10米等，根据现有技术中的规格进行选择。由于第一超声波测距传感器120和第二超声波测距传感器130的量程不同，因而可以实现由远及近地逐步采取对应措施，即，当第一超声波测距传感器120未发送距离信号时，盾构电机车200正常行驶；当第一超声波测距传感器120发送距离信号时，控制单元110控制报警单元140工作，驾驶员采取措施，盾构电机车200减速行驶；当第二超声波测距传感器130发送距离信号时，控制单元110控制停车单元150实现自动刹车停车操作。通过由远及近地监测障碍物的距离，为驾驶员提供更
充分的反应时间，及时地采取措施，加强了隧道施工过程中的安全保护。
42.此外，本实用新型实施例采用超声波测距传感器对轨行区内的障碍物进行监测，超声波测距传感器具有对外界光线和电磁场不敏感的优点，适用于黑暗、有灰尘或烟雾、电磁干扰强、有毒等恶劣环境中。
43.本实用新型实施例提供的盾构电机车障碍物监测装置100至少具有以下技术效果：与传统技术相比，本实用新型实施例提供的盾构电机车障碍物监测装置100中，在车体220尾端设置了两套不同量程的第一超声波测距传感器120和第二超声波测距传感器130，能够对不同距离的障碍物进行预警，当第一超声波测距传感器120监测到障碍物时，控制单元110控制报警单元140进行报警工作，提醒驾驶员后方有障碍物，及时减速行驶；当第二超声波测距传感器130监测到障碍物时，控制单元110控制停车单元150进行刹车停车工作，防止驾驶员操作时间过短不及时刹车停车的情况，如此设置，可以使得驾驶员及时发现障碍物并采取措施，减少安全事故的发生。
44.对于控制单元110的控制方式不做限制，下面具体说明。
45.作为一种具体实施方式，第一超声波测距传感器120和第二超声波测距传感器130共用同一控制单元110。本实施例中，控制单元110与第一超声波测距传感器120、报警单元140构成一条控制线路，同时，控制单元110与第二超声波测距传感器130、停车单元150构成一条控制线路，分别实现报警、刹车停车的效果。
46.作为另一种具体实施方式，第一超声波测距传感器120和第二超声波测距传感器130分别配置一个控制单元110，两个控制单元110分别定义为第一控制子单元112和第二控制子单元114，报警单元140与第一控制子单元112的输出端电连接，停车单元150与第二控制子单元114的输出端电连接。本实施例中，控制单元110分为第一控制子单元112和第二控制子单元114，分别构成两条控制线路，分别实现报警、刹车停车的效果。
47.对于停车单元150的具体组成不做限制，作为一种具体实施方式，停车单元150包括与控制单元110的输出端电连接的牵引变频器，以及与控制单元110的输出端电连接的气动电磁阀，牵引变频器与牵引电机电连接，气动电磁阀与刹车气路连接。具体地，当第二超声波测距传感器130发送距离信号给控制单元110之后，控制单元110同时发送急停信号给牵引变频器，发送电源信号给气动电磁阀，牵引变频器接收到急停信号之后停止输出，牵引电机制动；气动电磁阀接收到电源信号之后截断刹车气路，气动刹车系统制动，从而实现盾构电机车200的双级制动，实现盾构电机车200的自动刹车停车效果。电源信号具体可以是24v的，对应气动电磁阀也是24v的。
48.对于第一超声波测距传感器120和第二超声波测距传感器130的设置方式不做限制，请参阅图3和图4，作为一种具体实施方式，盾构电机车障碍物监测装置100还包括设于车体220尾端的安装座160，第一超声波测距传感器120和第二超声波测距传感器130均设于安装座160。具体地，安装座160通过螺纹连接、焊接等方式固定在车体220尾端，为第一超声波测距传感器120和第二超声波测距传感器130提供安装空间，减少对车体220原有构造的机械损伤，也便于拆卸更换不同类型的超声波测距传感器。
49.进一步地，请参阅图3，安装座160包括多个与第一超声波测距传感器120和第二超声波测距传感器130相匹配的第一容置部162和第二容置部164，第一容置部162和第二容置部164位于同一竖直面。本实施例中，第一容置部162和第二容置部164为具有开口的腔体，
能够对应地收容第一超声波测距传感器120和第二超声波测距传感器130。为了保证多个超声波测距传感器监测距离的一致性，第一容置部162和第二容置部164位于同一竖直面。
50.在第一容置部162和第二容置部164的内壁均设有容置槽，在容置槽内设有弹簧及滚珠，滚珠限位于容置槽内，对应传感器可以直接插接在第一容置部162和第二容置部164内，利用弹簧及滚珠的作用力卡紧对应传感器，避免对应传感器的脱落，便于拆卸更换不同类型的传感器。当然，对应传感器也可以采用焊接、螺纹锁紧等方式固定于第一容置部162和第二容置部164。
51.在第一容置部162和第二容置部164邻近开口的位置，均设有绕第一超声波测距传感器120和第二超声波测距传感器130一圈的挡板，在挡板和对应传感器的接触面上设有花纹，用于增大二者之间的摩擦力，防止对应传感器的脱落。
52.更进一步地，第一容置部162和第二容置部164的内壁和外壁均设有保护套166。本实施例中，为了减少对第一超声波测距传感器120和第二超声波测距传感器130产生的机械损伤，在第一容置部162和第二容置部164的内壁和外壁均设有保护套166，保护套166一般采用橡胶材质，起到柔性缓冲的作用。
53.此外，请参阅图4，安装座160设有多个分别用于夹持第一超声波测距传感器120和第二超声波测距传感器130的夹爪168。本实施例中，安装座160具有一定空间的安装平台，在安装平台设置多个平齐设置的夹爪168，每个夹爪168握持较宽的距离，或者，每个夹爪168具有多个夹持端，间隔地握持对应传感器，如此设置，也能够便于拆卸更换不同类型的传感器。
54.对于报警单元140的设置方式不做限制，请参阅图5，作为一种具体实施方式，盾构电机车障碍物监测装置100还包括设于驾驶室210内的固定座170，报警单元140设于固定座170。本实施例中，固定座170通过螺纹连接、焊接等方式固定在驾驶室210内，为报警单元140提供安装空间，减少对驾驶室210原有构造的机械损伤，也便于拆卸更换不同类型的报警单元140。
55.进一步地，固定座170包括可升降的支架172，报警单元140设于支架172。本实施例中，报警单元140设置在可升降的支架172上，能够根据驾驶员的坐姿高度，适当地调整报警单元140的高度，使得报警单元140能够在驾驶员的视线范围内，尤其是光报警器。可升降的支架172可以通过微型电机和常见的齿条传动实现，控制单元110与微型电机电连接，当控制单元110向报警单元140发送报警信号时，同步地控制微型电机启动，实现支架172及报警单元140的升降动作。
56.基于上述实施例，请参阅图2，下面以10米量程和5米量程的超声波测距传感器、声光蜂鸣器、牵引变频器和气动电磁阀为例，进行工作流程的说明。
57.当车辆行驶距离障碍物大于10米时，盾构电机车障碍物监测装置100无报警，盾构电机车200正常行驶；当车辆行驶距离障碍物小于等于10米时，声光蜂鸣器进行声光报警，盾构电机车200减速行驶；当车辆行驶距离障碍物小于等于5米时，牵引变频器和气动电磁阀分别同时停止输出和截断，进行自动刹车，盾构电机车200停车。
58.请参阅图6，本实用新型实施例还提供一种盾构电机车200，包括如上任一实施例所述的盾构电机车障碍物监测装置100。盾构电机车200具体包括驾驶室210和车体220等常规构造。
59.本实用新型实施例提供的盾构电机车200采用如上实施例所述的盾构电机车障碍物监测装置100，二者技术效果相同，在此不再赘述。
60.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。