i引言
隨著冶金企業(yè)生產(chǎn)自動化水平的不斷提高，生產(chǎn)的集約化程度也不斷得以加強，新建的現(xiàn)代化工廠往往集成了多條生產(chǎn)線。各生產(chǎn)線之聞物流關(guān)系變得更加緊密和復雜，對物流運輸系,統(tǒng)的可靠性、安全性及自動化程度的要求也越:來越高。
長期以來冶金企業(yè)的重載運輸設(shè)備的供電方式主要是：滑觸線、電纜卷筒和蓄電池等。這些供電方式都有著諸多的缺點。蓄電池供電需專門的充電電源；重載運輸車蓄電池重量較大，増加了運輸車本身的重量；同時蓄電池需要較長的充電時間，無法滿足運輸車24小時連續(xù)^作的要求；廢舊電池的無害化處理困難等《電纜卷筒供電不適合長距離運輸?；|線供電不適合潮濕、塵土等室外運行的場合。同時，處于電纜卷筒供電、滑觸線供電均為接觸式供電，還容易出現(xiàn)面接觸磨損和電流載體不.安全露造成擔-電安全問題。此外，^有冶金重載運輸車（通II指過跨車）自動化水平較低，通常是專人手動跟車操作，這完全不符合當今冶金生產(chǎn)現(xiàn)代化和工廠物流現(xiàn)代化的趨勢，為了解決上述移動供電問題，以新西蘭奧克蘭大學波依斯(Prof.T.BoyS)教授為首的課題組在20世紀90年代提.出的一種基于電磁耦合技術(shù)實現(xiàn)電力能量傳導的模式，即非接觸式供電，弁已成功投入輕載運輸領(lǐng)域的應(yīng)用。
非接觸式供電采用感應(yīng)耦合原理供電，取電過程無物理接觸，不會產(chǎn)生接觸磨撤，不會產(chǎn)生：電火花，是一種安全的供電方式。而且由于其供電系統(tǒng)與移動用電系統(tǒng)相對獨立，可單獨密閉，因此對外畀環(huán)境要求不高，.可應(yīng)甩于潮濕、多塵，甚至是水下等場食。
經(jīng)過近二十年的發(fā)展，非接觸式供電技術(shù)已廣泛應(yīng)用f輕載AGV?起童機、貨物分揀和EMS單軌輸送物流系統(tǒng)中。目前_內(nèi)已經(jīng)投入運行的非接觸供電運輸車大多運輸噸位較小，一般載重量在3噸以下。重載非接觸供電運輸車在國內(nèi)尚無應(yīng)用的例子并鮮有這方面的報道&近兩年來，北京首鋼續(xù)標工頻技術(shù)有限公司以滿足工程實際需要為契機，通過踉蹤界先進的非接觸式供電技術(shù)并將其應(yīng)用于冶金童載運輸車，成功開發(fā)出了適A冶金工廠運輸環(huán)'境，可自動安全運行重載非接觸__式供電運輸車。
2011年5月，由嘗鋼國際工程公司自主研發(fā)設(shè)計和設(shè)備成套的國內(nèi)首例60噸非接觸供電鋼卷運輸車順利通過了工程模擬實驗（見圖IX各項測試指標表明，該重載非接觸式供電運輸車供電穩(wěn)定，自動化控制7JL平高，運行安全可靠，在：貴載運輸領(lǐng)域技術(shù)上實現(xiàn)了新的突破。
2重載非接觸式供電運輸車的技術(shù)特點
2.1采用了新型的非接觸供電技術(shù)
2.1.1非接觸式供電的原理
非接觸供電技術(shù)是基于電磁稱合感應(yīng)原理，通過非機械接觸的方式進行電力和信號樓輸?shù)募夹g(shù)，特別適合于電SFE和信號由固定翁：滅向糝動電減的傳輸。圖_ 2所示的為非接觸式供電系統(tǒng)原理圖。系統(tǒng)主要由初級供電柜、主通訊模塊、埋于地下的高頻電纜和通訊電纜、車上的拾電器、數(shù)據(jù)天線及逆變器等元件組成。首先初級供電柜將380V?50Hz的交流屯轉(zhuǎn)化成地下電繢中的20KHz左右的高頻電流，車上拾電器因與此高頻電流感應(yīng)親合而獲得電能，輸出560VDC的直流電，*后通過逆變器等電源、轉(zhuǎn)換裝置將直流電轉(zhuǎn)換成電機及車上用電設(shè)備所需電源類型，通常是380VAC或24VDC?眞于運輸車的通劫或續(xù)制。
如果需要，還可通過主通訊模塊、通訊電纜及車上的數(shù)據(jù)天線來完成車上PLC與地菌PLC的通訊，實現(xiàn)埯JO? PLC對纖車纖制。
圖3為輕載非接觸式供電RGV運輸車在使垣中的照片^從圖_片可以看到，此運輸車可以運行在露天環(huán)德中。
2.1.2非接觸式供電的特點
非接觸供電技術(shù)是上世紀九十年代才發(fā)展起來的新型的供電方式，這種供電方式可以有效克服蓄電池、電纜卷筒、滑觸線等傳統(tǒng)供電方式的諸多缺點，.具有安全免維護、供電距離長、可以露天環(huán)境下運行等優(yōu)點。
具體如下：
(1)無物理接觸，幾乎100%免維護，可以在低維護成本的愔況下發(fā)揮設(shè)備的功能；
(2)對設(shè)備行走趣：離、速.魔和加逮度沒有瑯制；
(3)不會有電火花和觸電等安全隱患；
(4)可工作于露天、潮濕、結(jié)冰、多塵等惡劣環(huán)境；
(5)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)集成在初級電纜中，無需另外裝設(shè)通訊線；
(6)無噪音和粉塵，對環(huán)境無污染，節(jié)能環(huán)保；
(7)不需蓄電池、電纜卷筒等移動供電設(shè)備，減小了車體_自重，同時環(huán)境惠加于凈、整潔。
2.2采用軌道式運輸
首例重載非接觸供電運輸單采用了軌道運輸，主要是考慮到重載情況下軌遣運行阻力小，承載能力高，
節(jié)電節(jié)能，控制簡單；同時，軌道不但控制了運行方向，而且還特別限制了非接觸式供電過程中車上拾電器
對感應(yīng)電纜的偏移，使拾電器拾電效率得以保證。
2.3自動化水平可以滿足不同的用戶需求
首例重載非接觸供電運輸車采用了變頻電機驅(qū)動，運行速度0-40 m/mm?速度分檔可調(diào)。行?走驅(qū)動電機
配有編碼器，運行線路地,面下埋有位置傳感器.(Mark),可以實現(xiàn)固定位置或任意位置的停車控制。
操作控制摸式有以下3種：
(1)手動樓式，根據(jù)需要，操作工可手動控制車的前進、后退、停止。
(2)本地自:動》運行路線兩端及中間各設(shè)有固定停止點(Mark A, B, C，....），操作控制面板置于車上，操作工可通過車上的按鈕或遙控器讓車從3質(zhì)點JT動運行至任一停止點。
(3)在線自動。所有運輸車的控制可瓖入全廠物流自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)全廠物流運輸?shù)腳動化。此次開蒙S為用戶配備了此功能。
2.4完備的安全防護系統(tǒng)
對于全自動運行的運輸車，其安全系統(tǒng)必須是可靠的和龕備的，一般應(yīng)有多重保護，如.圖4所示。
(1)聲光報警器。用于安全報警和提示s
(2)安全防撞桿。位于車體前后方并探出車體，當物體接觸車體前的防時，防續(xù)觸動桿內(nèi)的微_開關(guān)并立卽發(fā)出停車指令。
(3)接地靴。接地靴保證了車體的安全接地，防止雷電對車上的電氣設(shè)備損壞。
(4)激光安全保護裝置。每臺運輸車.前后可裝激光安全掃描儀。當激光安全掃描裝置掃描到警示區(qū)域內(nèi)(4?7m?數(shù)值可根撂需要設(shè)定.）有物體時，聲光報警器警1示音報警；當進入安全區(qū)域（0?4m_,可設(shè)定）時無條件停車；物體出安全區(qū)域后運輸車自動恢復運行。
(5.)急停裝置。審#上設(shè)有急停按顧> 逋過“芋 .1 一聲光報警器；2-防撞桿、3-接地Ik. 4一激光安全掃描儀按”等簡單的操作就可實現(xiàn)緊急停止的功能。這些安全防護系統(tǒng)在開發(fā)的首套60噸非接觸式鋼卷運輸車上均已實現(xiàn)。
3首例非接觸式供電童載運輸車的實驗驗證
3.1實驗樣車參數(shù)
3.2樣車實驗
3.2.1 測試
(1)使用工業(yè)電源(380V, 50Hz)$空載和滿載情況下分別對機械及電氣進行測試，以確定驅(qū)動系統(tǒng)選
型是否滿足承載及速度要求。
(2)非接觸式供電系統(tǒng)及牢載拾電器測試，確保樣車能夠得到足夠的560VDC的電能。
(3)電源轉(zhuǎn)換測試。主要是電源轉(zhuǎn)換元件的選型和轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計是否恰當，包括采用逆變器和直難轉(zhuǎn)換器將拾電器獲得的560VDC電能轉(zhuǎn)換成電機所需的380V的交流電和控制系統(tǒng)所需的24V宣流電。車載的供電系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有加電緩沖電路和制動電阻，以便對系統(tǒng)元件進:行保護
(4)自動化系統(tǒng)測試，樣車軌道長20m?地面上設(shè)有A?B?C三個停止點，采用手動及本地自動兩種操作。在本地自動的情況下，按下A?B?C中任一個按鈕，運輸車都應(yīng)由當前所在位置運行到按鈕代表的位置停止。自動化系統(tǒng)測試還包括T聲光報警器、激光區(qū)域掃描儀等安全運行方面的控制。
(5)**的可靠性實驗。在帶載的情況下進行24小時的i式車，隨時監(jiān)控機械和電氣的運行情況，如噪音、_機溫度、電壓、電:流等參數(shù)《
3,2.2側(cè)試結(jié)果
雖然在重載非接觸供電運輸車研發(fā)過輕中遇到了一些問題，但在攻關(guān)組的不懈的努力下，先后通過了工業(yè)用電帶載實驗、非接觸供電系統(tǒng)取電實驗、電源轉(zhuǎn)換實驗、自動化系統(tǒng)測試及*終的帶載可靠性實驗，其實驗結(jié)果是令人滿意的，堯全達到了設(shè)計要求。
4 結(jié) 語
首鋼興際工程公司開發(fā)的重載非接觸供電運輸車，供電電纜埋在地下，可很好的解決由于環(huán)境、運輸距離長以及接觸磨損所引起的運輸車供電問題。實現(xiàn)了在露天、復雜工況下的長距離全自動穩(wěn)定運行。在安全方面除了在車IT設(shè)置了傳統(tǒng)的聲光報警和防撞桿外，還特別配置了激光安全識別裝置，解決了車輛自動運行過程中的安全問題，可適用冶金、倉儲、物流等各種重載運輸行業(yè)，有很好的應(yīng)用前景。
