无轨胶轮车调度系统设计研究

无轨胶轮车调度系统设计研究
摘要：为满足现代化高效煤矿的生产要求,柴油胶轮运输车被大量用于开采
作业。

煤矿无轨胶轮车主要用于人员、物料、设备等运输，由于其具有运输效率高、适应性强的特点，规模化应用越来越多，经过多年的快速发展，目前已经成
为煤矿辅助运输的主力设备。

无轨胶轮车作为矿井的辅助运输设备，已越来越广
泛应用于煤矿生产之中。

关键词：无轨胶轮车；调度系统；设计
引言
无轨胶轮车具有节省人力、物力，提高企业效果等优点，但由于井下巷道结
构复杂且巷道内十分狭窄，无轨胶轮车的拥堵现象越来越频繁，在特殊情况下还
会发生交通事故，严重影响企业生产秩序。

传统的无轨胶轮车监控系统功能单一、技术落后，已无法满足井下生产的实际需求。

1无轨胶轮车调度系统结构设计
1.1整体结构设计
依据无轨胶轮车调度系统设计要求与井下的实际应用条件，将无轨胶轮车调
度系统分为井上主站和井下分站两部分。

井上控制主站主要由四部分组成，分别
为主服务器、数据处理器、打印设备以及终端显示。

井上主站的主要功能为对车
辆运行状态进行显示与记录，依据控制策略对井下信号灯与各个分站进行控制，
实现调度系统各控制功能；井下分站主要由五部分组成，分别为检测节点、监测
基站、信号灯、移动节点以及传感器。

井下分站的主要功能为对井下车辆进行信
息检测、定位以及信息上传，通过监控井下车辆状态，分析区间控制策略，判断
车辆运行状态是否正常，是否可以顺利运行，通过信号灯对车辆运行进行合理调配。

井上主站与井下分站的合理配合可使井上的调度人员实时掌握无轨胶轮车的
运行轨迹，精确掌控车辆运行状态，使无轨胶轮车运输系统更加科学、高效、现代，提高煤炭企业运输效率。

1.2井下分站功能与结构设计
井下分站主要是对区段内的车辆进行信息控制与监测，是调度系统的重要组
成部分。

依据实际生产需求以及井下环境，井下分站应具备的功能主要有车辆信
息检测功能、车辆定位功能以及自动控制功能。

其中，车辆信息检测功能是对车
辆的油温、车速等车辆状态进行检测，超过设定值就会报警，提醒维修人员维修；车辆定位功能是对车辆位置与行驶方向的确定；自动控制功能为依据控制策略与
车辆实时运行状态对车辆进行自动控制，指令车辆是等待还是前行。

对井下控制
分站进行设计。

井下车辆定位的采集主要通过无线通信进行，车辆上会安装发射
装置，接收装置安装于井下巷道墙壁上，通过定位算法即可得到车辆定位信息。

在车辆上安装有油温与车速检测装置，车辆有油温过高或者超速等故障现象，报
警信号会通过无线信号传递至接收装置，从而使调度人员可以及时知晓。

自动控
制的实现需在巷道内进行信号灯安装。

司机应依据信号灯指示进行车辆控制，提
高车辆运行效率，减少事故发生概率。

2无轨胶轮车调度系统优化措施
2.1无轨胶轮车辅助运输系统构成
无轨胶轮车辅助运输系统经由设备层数据可传输到后端服务进行信息的保存
和管理，借助定位标识卡数据后端服务也能精准计算出工作人员和车辆的实际位置。

同时，车载终端在读取后端服务信息后可接收并响应服务器信息，后端服务
还可将运料信息发送到车载终端，这样处于闲置状态的车辆便可接受运输任务，
车辆资源的使用率以及运输效率都会随之提升。

2.1.1信号传输网络多接入点设计
车载终端系统是通过多接入点设计实现信息传送的。

由于整个数据传输网络
都采用了此设计，因此即使某一设备发生故障，其他设备还能正常、稳定的运行，且不会干扰到系统的数据传输。

2.1.2行车记录仪以及终端操作
为了确保执行任务车辆的运行安全，需要更完善的管理，车载终端还具备行
车记录的功能。

在实际工作中，调度人员可在线查看车辆的行驶状况，还可将视
频保存在云端，以便后续的调阅、查询。

此外，在车载终端设备上驾驶员还可通
过操作台调出设置以及通话等界面。

在操作底座还设有双击、长按的功能，这在
很大程度上都能防止驾驶员出现操作失误的现象。

而且因矿井施工作业的噪声较大，底座还配有麦克风与扩音功能，这样井下的通话质量也能得到保证。

2.2智能柔性无轨胶轮车失速拦截装置设置
智能柔性无轨胶轮车失速拦截装置主要由软件系统、自动控制系统和机械部
分三部分组成。

机械部分主要包括柔性拦车网、柔性吸能器、电气执行装置等。

自动控制系统监测车辆运行状态，当车辆正常行驶时，拦车网处于常闭式防护状态；当车辆速度失控时，雷达捕捉到超速信号或按下车载信号发射按钮后，车辆
的实时信息通过4G网络传至软件监控系统，软件监控系统将信息推送至阻拦控
制系统和巷道内的电子显示、语音提示牌，提醒其他车辆及时避让，避免二次事
故的发生。

同时系统通过射频技术和光电技术双重分析，计算出最佳拦截位置，
下放柔性阻拦装置，车辆撞在柔性阻拦装置上，缓冲吸能装置吸收车辆行驶过程
中产生的动能，对速度失控车辆进行柔性制动。

智能柔性无轨胶轮车失速拦截装
置的主要耗能拦截机构为纳米吸能拦车网和吸能盒。

拦车网由高性能纳米吸能材
料和纤维材料组成，具有优异的缓冲吸能效果，吸能器是该系统的主要耗能机构，车辆被拦车网拦截的行进过程中，由两侧吸能器摩擦缓冲耗能。

关于纳米流体吸
能材料已有大量的研究，该材料主要由功能流体和纳米多孔材料组成，在外力作
用（冲击、碰撞）下，随着功能流体在临界压力值以上进入纳米孔，可将外界机
械能转化为固-流体界面能和摩擦热能，由于纳米多孔材料巨大的比表面积，该
材料吸能密度可以达到30J/g以上。

纳米流体吸能材料需要与封装材料组合，因
此可以根据不同的适用场景来设计吸能结构。

通过新材料和缓冲吸能器配合来使用，均匀吸收车辆行驶过程中产生的动能，使整个制动过程平稳可靠，当失速车
辆撞击柔性阻拦网时能给车辆全方位保护，避免车辆受损以及人员伤亡。

2.3感应防撞装置结构
1）正常状态下自动防撞装置中的液压伸缩油缸处于伸缩状态，此时通过牵
引链将弹性防撞梁收起，收起后防撞梁距顶板间距为 2.5m。

2）车辆超速失控时，安装在立柱上的速度监测仪及时检测车辆行驶速度，当检测车辆行驶速度达
50km/h时，速度监测仪中的处理器及时对数据信号进行处理，并将数据信号发送
至PLC控制内。

3）PLC控制器接收信号后及时对液压伸缩油缸内的电控液压阀发
出启动指令，电控液压接收指令后对油缸进行供液，电控液阀供电电压为36V。

液压伸缩油缸在液压作用下伸缩杆伸出，伸缩杆伸出过程中通过牵引链逐渐放下
弹性防撞梁。

4）当防撞梁下放至距底板间距为1.2m时，防撞梁上的传感器与限
位槽上的限位器接触后，传感器及时将信号发送至PLC控制器，控制器接收信号
及时发出指令关闭伸缩油缸电磁阀，此时伸缩杆停止运动，防撞梁停止下放。

5）当装置中速度监测仪未检测到车辆，或者车辆行驶速度低于30km/h时，速度监
测仪中的处理器再次将信号发送至PLC控制器内，控制器接收信号后关闭液压伸
缩油缸中的电控液阀，伸缩杆复位收回，在复位过程中通过牵引链、滑轮带动防
撞梁上升收起。

结语
无轨胶轮车调度系统装置的设计与应用为井下行车安全防护设施的研究及煤
矿运输安全管理提供了参考，对进一步提高煤矿安全和智能化水平具有重要的指
导意义。

参考文献
[1]孙俊.矿用无轨胶轮车调度系统的设计与应用研究[J].机械管理开发，2021，36（9）：241-243.
[2]王瑜，康帆.煤矿无轨胶轮车调度系统设计与应用研究[J].能源与环保，2021，43（9）：213-218.。