發布時間：2021-09-17所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：升魚機系統是近年來水電站建設為滿足環保要求而建設的專用建筑物。結合云南瀾滄江烏弄龍水電站升魚機集運魚系統大荷重自動行駛運魚車開發及應用實際，介紹了運魚車車輛選型、系統配置、控制原理、運行方式，提供了水電站升魚機集運魚系統運魚車應用實
摘 要：升魚機系統是近年來水電站建設為滿足環保要求而建設的專用建筑物。結合云南瀾滄江烏弄龍水電站升魚機集運魚系統大荷重自動行駛運魚車開發及應用實際，介紹了運魚車車輛選型、系統配置、控制原理、運行方式，提供了水電站升魚機集運魚系統運魚車應用實踐經驗，該技術的成功應運，解決了水電站運魚車運行道路具有一定坡度、轉彎偏多且具有較多直角轉彎的復雜道路適應性難題，成果實施不需建設專用道路，節省了道路建設投資。車輛自動化程度高，能夠滿足升魚機系統魚類運輸無人干預的要求。
關鍵詞：水電站;升魚機;集運魚系統;運魚車
0引言
升魚機系統是近年來水電站建設為滿足環保要求而建設的專用建筑物。國內對水電站升魚機等過魚設施的設計和研究還處于起始階段，已經建成的集運魚系統還比較少[1]。烏弄龍水電站升魚機系統是根據電站建設環境批復的有關要求進行建設的建筑物，是針對魚類保護建設的專用建筑物。其中，無人駕駛自動行駛運魚車是升魚機過魚系統中的一項專項系統設備，負責將升魚機系統捕撈到的魚類運輸到大壩上游水庫放生，運魚車上載有專用運魚箱，運魚箱設置有魚類養生系統[2]。
1概況
按照烏弄龍水電站升魚機集運魚系統設計，自動行駛運魚車結合電站交通路線布設，從升魚機誘魚建筑物出發，需通過電站尾水隧洞、進場交通洞、過壩交通洞，到達上游專用碼頭。整個運輸線路全長2100m，最大坡比i=6.254%，路面橫向坡比i=2%，線路有8處轉彎點，其中有5處屬于直角轉彎。
2運魚車開發應用面臨問題
1)路況復雜，車輛選型及系統配置困難。電站運魚車未設置專用運輸通道，利用電站既有交通路線布設，道路坡比大，彎道多，從升魚機誘魚建筑物出發，需通過電站3條交通洞，到達上游專用碼頭，且道路兼具當地村民日常出行交通路線。
2)需解決自動行駛車輛導航配置問題。車輛行駛道路多數在隧洞內(1500m)，需要配置1種抗干擾能力強的導航系統。
3)大荷重自動行駛車國內專業、系統車輛生產廠家不多，車輛系統配置及參數選擇無比擬性。自動行駛運魚車選型、系統及其參數配置、自動控制系統開發應用成為升魚機系統建設難題之一，事關電站環保建設要求及設備長期、安全穩定運行。
3解決方案
3.1 運魚車選型
在升魚機系統設計階段，通過市場調研，目前自動行駛車輛有智能軌道車及自動引導車輛兩種形式。通過對比，智能軌道車存在的局限性為：對道路爬坡角度有要求，一般爬坡角不超過3°;轉彎半徑要求大，無法實現直角轉彎。自動引導車為普通路面輪式驅動車輛，人工智能自動化程度高，配備合適的驅動及轉向系統可以適應烏弄龍電站運魚車道路運行環境，小荷重車輛在物流系統已經成功應用。綜合上述特點，從市場應運成熟度、制造條件、運行條件等方面綜合考慮，烏弄龍電站升魚機系統運魚車選用了AGV(AutomatedGuidedVehicle)自動引導車[3-4]。
3.2 運魚車系統設置
運魚車設計采用基于單片機的直流伺服電機控制系統，匯集多項傳感器組成車輛智能運行控制系統[5-7]。車輛由車架系統、導引系統、行走機構與轉向系統、動力系統、控制系統、安全系統、照明、安全警示系統及運魚箱系統組成。
1)車架系統。烏弄龍電站集運魚系統運魚車為大荷重車輛，設計固定載重量10t，因此車架主要由Q345C低合金高強度結構鋼焊接形成，通過主橫梁及水平連接梁系，將運魚箱荷載傳遞至臺車架及車輪組。
2)導引系統。永磁導引。運魚車運行線路埋設合成永磁條，車架固定磁導航接受系統，引導運魚車按照固定線路行走[4]。其優點是抗干擾能力強，不受溫、濕度影響，運行維護方便。
3)行走與轉向系統。行走系統由惰輪及平橫輪系組成，惰輪系統為驅動輪，通過配備的7.5kW直流伺服電機及變速系統驅動。轉向系統通過配備的3kW直流伺服電機及減速系統，驅動惰輪系統在其軸線上旋轉實現轉向。行走與轉向系統集成在1個鋼制平臺上，通過彈性支撐裝置與車架固定，前后各設置1套。行走與轉向系統聯動，可實現車輛90°橫向行走，解決車輛直角轉彎問題。運魚車平衡輪沿車架前后各設2個，輔助支撐車身重量，車輪采用偏心軸及一對推力軸承與車架固定，支撐車重，轉彎靠地面摩擦力產生偏轉力矩實現。
4)動力系統。通過對當前市場鎳鎘電池、鋰電池、超級電容電池性能的對比研究，基于鋰電池能量密度高，體積小、重量輕的特點，運魚車選擇了48V鋰電池組作為動力系統，容量300AH，運行線路兩端設自動存電站[8-9]。
5)控制系統的組成。控制系統采用全自動、無線遙控和計算機程序控制相結合的方式，由視頻監控系統、行程檢測系統、數據存儲、信號收發系統等組成，并集成安裝在小車上，同時在觀察室配置1套上位機系統，與小車采用無線通訊，進行控制及監視。
6)安全系統。運魚車設置有激光傳感避障、機械防撞、急停按鈕3重安全保險系統，3套系統相互備用，優先執行激光傳感系統，激光傳感避障系統障礙物感應范圍及距離可調，當掃描到設置區域有障礙物時車輛自動停止，障礙物移除后車輛自動回復行駛。
7)照明及安全警示系統。運魚車前后設置照明系統及聲光報警系統，車輛行駛中用于警示及辨識。
8)運魚箱系統。運魚箱承載結構由鋼結構骨架，支承點及橡皮墊塊等組成，設置有溫控系統、養生系統、水位標識，進出魚閘閥自動控制系統，系統由自帶的鋰電池通過逆變系統單獨供電，離開運魚車可獨立運行。
4控制原理及運行方式
烏弄龍水電站無人駕駛運魚車運行環境為室外、交通洞內沿公路運行，運行時道路上同時有社會車輛。車輛設置有人工無線操作行駛及自動行駛兩種模式，人工無線操作行駛通過遙控器操作，直接操作計算機調用控制模塊執行動作，不受傳感器控制，可在路面上執行車輛行駛所有動作指令。自動行駛采用永磁條導引技術引導車輛沿固定路線行駛，導引精度±10mm，通過計算機程序控制伺服電機執行各種行駛動作指令。車輛安裝有磁導航接受器、高頻信息收集器、光電發射接受器、無線發射及接收器等器件，這些器件組成執行動作的傳感器系統及信息交換系統，負責收集車輛行駛路面及四周條件，將收到的信息交由計算機處理。計算機程序設計有若干動作模塊，當計算機接收到行駛條件信息后進行動作甄別，調用程序不同模塊執行行駛動作指令。在觀察室配置有1臺上位機，小車的現地控制單元與上位機采用無線通訊，小車上位機與電站升魚機監控系統進行有線通訊，實現小車的全過程監控。
1)加減速及轉向。為實現運魚車在復雜道路條件運行，且保持較高的車輛底盤高度，車輛采用高頻信號收集系統，在轉彎路段分別設置加減速站點及轉彎站點，站點地面內鑲嵌埋設信息卡，卡片區別車輛來回程編制不同的站點信息，車輛到達站點后高頻信號收集器讀取信息后傳導給計算機，計算機甄別信號發出指令給伺服電機，分別執行加減速及轉彎動作。
2)自動停車及充電。在運魚車起點及終點設置充電站，運魚車實現自動充電功能。充電樁與車輛通過磁導條、高頻卡進行充電位置精確定位。車輛上安裝無線收發裝置進行自動充電指令交換，當運魚車到達站點停車后，計算機發出充電指令，車輛切換到充電模式，充電樁極點自動伸出與車輛極板對接充電，充電完成后模式自動切換。
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5結語
烏弄龍水電站升魚機系統運魚車采用AGV車輛，是水電站集運魚系統魚類過壩的一種方式的成功實踐。該技術的成功應運，解決了水電站運魚車運行道路具有一定坡度、轉彎偏多且具有較多直角轉彎的復雜道路適應性難題，成果實施不需建設專用道路，節省了道路建設投資。車輛自動化程度高，能夠滿足升魚機系統魚類運輸無人干預的要求。——論文作者：雷寶民，黃偉，李燦東
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