浅谈无轨胶轮车监控系统在煤矿生产中的应用

浅谈无轨胶轮车监控系统在煤矿生产中的应用[摘要]从组成、原理、调度方式、需要注意的问题几个方面介绍了一种胶轮车监控系统。该系统以调度控制分站为控制核心，实现对井下胶轮车的监控和调度，可以有效地减少安全事故的发生，提高了运输效率。

[关键词]矿井辅助运输；无轨胶轮车；监控系统

近年来，在我国矿井辅助运输中，无轨胶轮车应用越来越多。这种车由于无轨道限制，并具有机动灵活、适应性强、安全高效、应用范围广等特点，所以是运送材料、设备、人员的一种较先进的辅助运输车辆，在整体运送和安装支架时，其优越性更为突出。有资料统计，采用胶轮车运输，与传统轨道机车运输相比，辅助运输人员可减少70％，辅助运输效率可提高5倍以上。某煤矿是一座设计年产600万t的大型煤矿，采用立井开拓方式，其辅助运输以无轨运输为主，有轨运输、无轨运输并存。该矿巷道采用综掘机双巷掘进，锚网支护，回采工作面采用大功率采煤机回采，采掘工作面用人、用料数量少，因此其无轨运输选用了与高产高效工作面配套最有效且方便、灵活、快捷的无轨胶轮车辅助运输方式。

然而在井下各叉道口、错车场巷口未设信号牌的情况下，特别是在巷道存在一定坡度的情况下，行驶的车辆相互之间往往看不清对方，因而容易引起车辆在某区域内发生阻塞，导致车辆频繁倒车，造成运输效率低下、运输油料浪费、机械损耗等问题，严重的还将导致某些安全事故发生。因此，在矿井胶轮车运输作业中有必要安

装、使用监测监控装置。该煤矿结合井下巷道实际情况，采用了胶轮车监控系统。

1.监控系统的组成与工作原理

胶轮车监控系统地面设备主要有监控主机、监控备机、交换机等，井下设备主要有调度控制分站、位置识别分站、电源箱、信号牌、传感器等。系统主干传输网络为井下千兆光纤以太环网。系统结构如图1所示。

系统控制核心为井下调度控制分站。调度控制分站连续不断地轮流同与之关联的位置识别分站、信号牌、传感器通信，各设备将自身的相关信息传给调度控制分站以供其分析和处理。调度控制分站可以脱离地面监控主机独立运行，自行完成车辆信息的采集和分析、控制逻辑的决策以及对信号牌的控制功能，也可以通过总线与监控主机通信。监控主机向调度控制分站发送控制命令，调度控制分站识别命令并进行相应的控制工作；调度控制分站将分析处理后的相关信息发送给监控主机，监控主机对接收到的实时信号进行分析处理，并存储和显示，显示内容包括车辆位置、车辆运行状态、报警信息以及相应的历史曲线图、报表、运行轨迹重演等。

2.调度方式

系统在行车调度时可以根据车辆类型、车辆行进方向、巷道占用情况、巷道最大容纳车数等信息采取不同的调度控制方式，下面以车辆通过两个避车硐室之间的单向区间巷道2为例来进行说明。

巷道2信号牌布置如图2所示，信号牌1.1和2.1分别位于巷

道2两端的避车硐室处，并互为敌对。信号牌红、绿信号指示上下井车辆能否进入该巷道，以实现单向行车区间的车辆控制。

具体执行流程：

1）调度控制分站根据信号牌1.1前方的位置识别分站1.1所采集的车辆信息，综合该车辆的历史轨迹判断车辆行进方向。如果车辆行进方向为进入巷道2方向，即与信号牌所控制的方向一致，调度控制分站将查询巷道2内的当前信息。如果巷道内不存在逆向车辆并且同向车辆数不超过巷道最大容纳车数，则调度控制分站先控制敌对信号牌2.1显示红灯，不允许逆向车辆进入巷道，再控制信号牌1.1显示绿灯，允许该车辆进入巷道。如不符合上述条件，则调度控制分站将控制信号牌1.1显示红灯，不允许该车辆进入巷道，该车辆需在避车硐室处等待。

2）车辆进入巷道2且被位置识别分站1.2检测到后，调度控制分站保持敌对信号牌2.1为红灯，阻止逆向车辆进入，同时判断巷道内的同向车辆数目，如果大于巷道允许容纳的最大车数，则调度控制分站控制信号牌1.1显示红灯，限制同向车辆进入巷道。

3）车辆被位置识别分站2.2检测到后，表示车辆已经顺利通过巷道2。调度控制分站查询巷道2内是否还存在其它车辆，如存在则重复步骤（2），否则根据位置识别分站1.1和2.2的信息判断是否有车辆到达。如果有车辆到达则重复步骤（1），如果未检测到车辆信息，则调度控制分站将控制两信号牌定时切换红绿显示。

当两辆车同时从两端进入巷道2时，系统根据事先规定的优先

级执行优先控制：优先级较高的车辆优先通过巷道2，优先级较低的车辆在避车硐室处避让。

3.需要注意的两个问题

1）胶轮车、电机车混合运输区域行车规则

胶轮车、电机车混合运输区域路口多，线路交叉复杂，因此系统将电机车视为一种特殊的胶轮车来进行控制。在混合运输区域内，电机车和胶轮车均需按照信号牌的显示行车，同时要求各种车辆不得无故停留，以减少车辆对区段的占用时间，提高混合区域运输效率。

2）根据巷道及车辆宽度确定可行驶的车辆数

在井下运输中，由于巷道交叉口的空间较大，在该位置允许运输方向不同的车辆之间进行错车、调头，在功能上与专门设置的错车硐室相同，所以一般将错车硐室和巷道交叉口的位置统称为错车区。

由于井下主运输巷道、采区运输巷道和工作面顺槽运输巷道及其各自错车区的宽度不同，在设计系统行车和调度管理规则时可根据车辆宽度、巷道宽度、错车区面积制定不同的行车规范和调度方式，如有的巷道只可行驶一辆车，有的巷道可同向行驶多辆车等。

4.结束语

本文设计开发的矿井无轨胶轮车运输监控系统已经在全国多个煤矿得到了应用，效果良好。矿井胶轮车运输监控的下一步发展目标应是通过技术手段使得胶轮车前方信号状态自动传递到胶轮车

上，提前向司机进行提示，同时当胶轮车冒进信号时给予自动报警，以改善司机的劳动条件，减少事故发生隐患。另外，对于允许双向行驶的路段、机车与胶轮车混行的路段等复杂情况，胶轮车运输监控与调度都还存在着很多有待研究的问题。