矿井无人驾驶电机车系统应用
矿井无人驾驶电机车系统应用
发表时间：2019-10-23T15:02:10.370Z 来源：《基层建设》2019年第21期作者：陈雄伟
[导读] 摘要：随着国民经济的高速发展，各类矿产能源需求量与日俱增。
陕西长武亭南煤业有限责任公司陕西省咸阳市 713602
摘要：随着国民经济的高速发展，各类矿产能源需求量与日俱增。当前，煤矿井下运输方式发展以带式输送机运输方式为主，原有轨道机车运输成为矿井生产的辅助运输。辅助运输系统的移动目标分散，机车行车规律性差，多为物料车、载车、空车、空机头作业任务，通常无明显的时间限制，行车路线不固定，每列车司机单点作业，经常会随意停放物料空车，造成运输轨道区段被长时间占用，其他车辆经过时需人工判断，临时避让，现有技术手段又无法实现规则化、程序化的可统筹调度有机整体。自动化减人是煤矿发展的必然趋势，从经济效益和环境效益看，无人驾驶的电机车运输技术是一种好的解决方案。
关键词：矿井；无人驾驶电机车系统；应用
引言
现阶段，矿山常用的井下运输方式包括三种，即皮带运输方式、无轨运输方式以及有轨道运输方式，以电机车提供地下运输牵引力。但是，轨道运输方面存在许多问题，例如无人运输主要采用的信、集、闭调度系统仅能对电机车运行发挥指挥作用，无法起到控制效能。并且信、集、闭硬件无法精确获取电机车位置，导致其调度效率较低。某些电机车仍然需要人工操作，致使矿石运输过程仍然受制于人为因素，人员疲惫、操作失误现象时有发生，严重者酿成安全事故。伴随着矿产资源需求的不断扩大，有些矿山处于超深度、高海拔区域，涌水量大，危险度高，这样便对电机车运输能力有着较高的要求。而无人驾驶电机车运输技术的出现就为矿山开采提供了新的极具可行性与安全性的运输方案，不仅可以满足当前与日俱增的开采需求，同时节约人工成本，提高生产安全程度。本文对陕西长武亭南煤业有限责任公司无人驾驶电机车进行研究。
1无人驾驶电机车系统功能概述
1、实现电机车运输作业的可视化监控与自动调度，通过信号机、道岔的自动或远程闭锁控制，确保运输安全。
2、实现车皮物料的自动跟踪与管理，促进矿井物流运输信息化水平的提升。
3、建立一套开放式的WIFI无线网络,为系统数据、移动视频的实时传输提供无线通道。
4、系统的所有过程数据存储在配备的数据服务器中，后期根据后续集成需求，设相应标准的数据接口和数据格式，便于数据共享，为智慧化矿山建设提供相关数据基础。
以电机车自动驾驶系统为主体，轨道监控、调度指挥和视频监控为辅助，将井下机车的运行状态、监测参数、机车位置、动态视频、信号灯状态、道岔状态、重要地点视频、装矿机状态、调度信息等直观的在控制室内上位机显示器集中监视。机车操作人员可根据上位机画面的反馈，通过上位机或操作台实现井下电机车的自动或遥控运行、自动或远程遥控装矿等功能。所有机车操作者可安排在同一个房间内进行操作机车，方便调度人员下达生产运输指令，并迅速得到机车操作者的回应信息。从而更能保障运输安全、提高运输效率，推动实现矿山的自动化。系统自动运行或遥控运行时，应禁止人员进入，从根本上杜绝安全事故的发生。在控制室系统停电时，UPS稳压电源可提供两个小时以上的后备供电。
2矿井无人驾驶电机车系统的应用
2.1机车跟踪定位系统
系统根据读卡设备感应接收车辆标识卡的信息，能识别出机车的车号、车类及位置信息。其中对运输大巷内电机车的跟踪定位采用UWB技术进行高精度定位，行进中的定位精度不大于5米，关键道岔口、车场的定位精度不大于50厘米。对于车皮物料的跟踪定位采用RFID定位方式,实现区域定位。
2.2自动驾驶功能系统
系统监控范围内实现4台电机车的自动驾驶功能（4台智能化电机车由矿方另购），具有手动驾驶、遥控驾驶（远程或就近）、自动驾驶等三种工作模式。
（1）手动模式：该模式由司机在电机车驾驶室内驾驶电机车，电机车驾驶模式为本地控制模式，此时远地控制中心处于对电机车的监测状态。由电机车驾驶室司机按照指令起止点轨道线路，观察巷道信号机红绿灯，驾驶电机车运行，红灯停绿灯行。
（2）遥控驾驶模式：该模式运行于列车装卸摘挂钩作业区，在必须由人工参与的运输作业环节，设置在遥控驾驶模式，将指定编号的手持式遥控器与电机车编组授权关联，电机车处于视距遥控控制状态，此时手持式遥控器与电机车车载通信控制器传输测控指令，遥控电机车实现前进、后退、停车等驾驶操作，装卸摘挂钩作业完成后，通过手持式遥控器将确认结果发送至控制中心，并将控制权限转移到控制中心，控制台按照轨道线路起止点指令，并结合调度信号系统传来信号指示状态，遥控控制电机车运行至指定位置，实现对电机车驾驶的远程拟人化操作。
（3）自动驾驶模式：对于确定了起点和终点的已编组完成且运输沿途不需要人工参与的列车，电机车在“确认可以发车点”到“到达目的地”之间的运输区域可以设置在自动驾驶模式，控制中心计算机监控软件与电机车编组授权关联，电机车处于远程自动控制模式，此时控制中心与电机车车载通信控制器传输测控指令，结合调度信号系统传来信号指示状态，红灯停绿灯行，自动控制电机车实现前进、后退、停车等驾驶操作，计算机按照指令起止点轨道线路，控制电机车运行到指定位置，实现对电机车的自动驾驶。在该作业模式下，仅需在装卸点设置摘挂钩转运岗位，即可实现对井下所有处于该模式下的多台电机车在主运输巷道内的自动驾驶。
2.3网络通讯系统
整个通讯网络包含工业光纤环网和无线WiFi网络，核心部分采用光缆传输，通过百兆、千兆、万兆交换机构建一个工业光纤环网。通过在巷道顶或巷道壁安装轨旁基站，实现井下无线WiFi信号的全覆盖。机车车头安装有车载基站，采用双模块设计，实现车载基站在漫游过程中稳定过渡，不断线不丢包。保证无线通信的稳定可靠。
2.4信集闭系统
(1)运输调度指挥系统软件。智能车载控制器将位置信息和车号传回调度中心，系统主机软件以电子地图形式直观显示机车位置和车号，实现机车实时动态跟踪。系统主机软件还具有实时监控信号机、道岔、区段以及整流变、分区开关功能。监控室生产调度人员能实
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防爆电机的基本参数和知识 一、防爆原理 1、为什么要用防爆电机？ 在一些具有爆炸危险的场所，当气体或粉尘遇着点火源或高温，就会发生燃烧或爆炸。而电机在运行中，可能会发生电弧或电火花，这些都是强点火源，遇到爆炸性的粉尘或气体，就可能要发生爆炸。 2、隔爆电机的隔爆原理 隔爆型电机的防爆原理是：将电机的带电部件放在特制的外壳内，该外壳具有将壳内电气部件产生的火花和电弧与壳外爆炸性混合物隔离开的作用，并能承受进入壳内的爆炸性混合物被壳内电气设备的火花、电弧引爆时所产生的爆炸压力，而外壳不被破坏；同时能防止壳内爆炸生成物向壳外爆炸性混合物传爆，不会引起壳外爆炸性混合物燃烧和爆炸。这种特殊的外壳叫“隔爆外壳”。具有隔爆外壳的电机称为“隔爆型电机”。隔爆型电机的标志为“d”，为了实现隔爆外壳耐爆和隔爆性能，对隔爆外壳的形状、材质、容积、结构等均有特殊的要求。3、隔爆电机的分类 爆炸性气体环境用电气设备可分为两类: Ⅰ类:煤矿用电气设备; Ⅱ类:除煤矿外的其他爆炸性气体环境用电气设备。Ⅱ类电气设备可以按爆炸性气体的特性分为ⅡA、ⅡB和ⅡC类。其中标志ⅡB的设备可适用于ⅡA设备的使用条件，标志ⅡC的设备可适用于ⅡA及ⅡB设备的使用条件。 4、几个术语的解释 1）、爆炸性环境 可能发生爆炸的环境。 2）、爆炸性气体环境 大气条件下，气体、蒸气或雾状的可燃物质与空气构成的混合物，在该混合物中点燃后，燃烧将传遍整个未燃混合物的环境。 3）、最高表面温度 电气设备在允许的最不利条件下运行时，其表面或任一部分可能达到的并有可能引燃周围爆炸性气体环境的最高温度。
4）、引燃温度 能够引燃爆炸性气体与空气混合物的热表面最低温度。 5、表面最高温度 对于Ⅰ类电机： 当电气设备表面可能堆积煤尘时,最高表面温度不应超过150℃。 当电气设备表面不会堆积或采取措施可以防止堆积煤尘时，最高表面温度不应超过450℃。 爆炸性粉尘环境用电气设备 爆炸性粉尘环境安装的防爆电气设备的设计原理是用防尘外壳将电气部件密封的方法。 执行标准：GB12476.1-2000 爆炸性粉尘环境用电气设备第1部分：用外壳和限制表面温度保护的电气设备第1节：电气设备的技术要求；GB12476.2-2000 爆炸性粉尘环境用电气设备用外壳保护的电气设备第2部分电气设备的选择、安装和维护。 根据爆炸性粉尘出现的频率和持续时间及粉尘层厚将爆炸性粉尘环境分为20区、21区、22区三个级别。 防尘外壳（IP5X）：适用于22区域； 尘密外壳（IP6X）：适用于21、20区域； 为便于国际贸易和交流，在标志和试验方法上加A/B＋区域代号，其中：A—IEC、欧州共同体的标志和试验方法； B—北美的标志和试验方法。 我国的粉尘防爆电气设备铭牌上出现的防爆标志应如：DIP A21 TAT3，DIP 21 TBT3。其中T3为粉尘分级表上规定的引燃温度组别。 在GB12476.1-2000 第13款中规定了使用在20区、21区的B型电气设备的外壳接合面的设计参数，包括平面接合面，衬垫接合面、操纵杆，芯轴或转轴的最小接合面长度及最大允许间隙，可作设计参考。 其它技术要求同爆炸性气体环境用电气设备的通用要求相同。 采用塑料材料作粉尘防爆电气设备外壳时，同样要考虑防静电措施。
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防爆基础知识介绍 2012-09-14 防爆基础知识普及第一章之，爆炸性环境用电气分类；危险场所的分类；气体和蒸气的分级方法。 爆炸性环境用电气分类： I类：I类电气设备用于煤矿瓦斯气体环境。 II类：II类电气设备用于除煤矿甲烷气体之外的其它爆炸性气体环境。II类电气设备用按照其拟使用的爆炸性环境的种类可进一步分为IIA类、IIB类、IIC类。 III类:III类电气设备用于除煤矿以外的粉尘环境。III类电气设备按照其拟使用的爆炸性粉尘环境的特性可进一步分为IIIA类、IIIB类、IIIC类。 危险性场所分类： 一、爆炸性气体环境： 0区爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所； 1区在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所； 2区在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的场所。二、可燃性粉尘环境： 20区在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物和/或可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内； 21区在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物但未划入20区的场所，该区域包括，与允入或排放粉尘点直接相邻的场所、出现粉尘层和正常操作情况下可能产生可燃浓度的可燃性粉尘与空气混合物的场所； 22区在异常情况下，可燃性粉尘层偶尔出现并且只是短时间存在、或可燃性粉尘偶尔出现堆积或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘空气混合物的场所。如果不能保证排除可燃性粉尘堆积或粉尘层时，则应划分为21区。 气体和蒸气的分级方法： 根据国家标准GB 3836.1的规定，II类隔爆型“d”和本质安全型“i”电气设备分为IIA、IIB、IIC级。对于隔爆型电气而言，气体和蒸气的分级是以最大试验安全间隙（MESG）为基础确定的。其极限值为：A 级MESG大于0.9mm；B级MESG 0.5mm~0.9mm；C级：MESG小于0.5mm。 对于本质安全型电气设备，气体和蒸气的分级是以它们的最小点燃电流（MIC）与实验室用甲烷的最小点燃电流之比为基础确定的。其极限值为：A级 MIC比值大于0.8；B级 MIC比值0.45~0.8；C级 MIC比值小于0.45 注释：标志IIB的设备也可适用于IIA设备的使用条件，标志IIC的设备也可适用于IIA及IIB设备的使用条件。 爆炸性气体环境电气工程的安装和使用 2012-09-28 一电气设备的选型二防爆电气设备非带电金属部件的等电位连接三电源的接地类型及保护措施四电气保护五电气系统的布线 防爆电气工程的安装设备和使用遵守GB3836.15-2000和GB50058-1992的标准要求。 一电气设备的选型 1. 按危险环境的区域选用防爆电气设备类型 0区：ia、S； 1区：ia、ib、d、e（部分）、m、p、O、q； 2区：ia、ib、d、e、m、p、O、q、n. 以上符号代表：ia、ib-本质安全型；d-隔爆型；e-增安型；m-浇封型；p-正压型；O-充油型；q-充沙型；n-无火花型；S-特殊型。 S型防爆电气设备是指不符合上述防爆型式标准的电气设备，但经检验单位认可。一般由检验单位确认使用的危险区域。
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《“无人驾驶”》阅读练习及答案
阅读下面的文字，完成各题。 材料一： 无人驾驶的研究开始于20世纪70年代，从美国谷歌、英国Venturer联盟和阿联酋的“EZ10”等，到中国的百度，无人驾驶都已经进入到路试阶段。虽然无人驾驶汽车也属于移动机器人和人工智能的一种，但是在市场应用上，与普通机器人及通用人工智能相比，无人驾驶汽车将在更短时间内得以普及。 无人驾驶汽车的各单元性能已满足当下的物流市场需求，其精度的提升主要依赖于导航技术的提升。配合互联网、物联网及持续提升的信息化平台技术的智能导航系统将会进一步提高无人驾驶汽车的市场应用能力。当然人工智能发展虽然神速，但无人驾驶汽车依然处于技术储备期，其性能全面提升尚需时日当路试完成后，为了进一步实现物流业降本增效，提升物流行业的全球竞争力，政府一纸行文全面鼓励无人驾驶或将成为大概率事件。 无人驾驶汽车极大地提升运输速度和运输效率，将会给物流业和物流企业带来较大冲击，智能装备替代有人司机，货运车辆变成了自动化运输网络中的智能装备。无人驾驶汽车带来物流的网络化、规模化和标准化将改善超限超载的低价运营状态，由此成为物流企业竞争的核心手段。 （摘编自《经济参考报》2018年5月29日）材料二：
（摘编自《2018—2024年中国互联网+无人驾驶行业市场监测分 析报告》）材料三： 创新工场董事长李开复表示，无人驾驶落地除了技术，还需考虑到车辆、人员的保险和理赔等问题，在未来交通解决方案中，Hyperloop Kitty Hawk的飞车都给我们提供了无限想象。创新工场目前已经投资了4家无人驾驶公司。无人驾驶是以高效、便捷和可靠为具体目标的驾驶行为，需要人、车、路高度协同。广州公交集团董事长谢振东表示，无人驾驶整个生态是由各种产业链交织在一起形成的，目前无人驾驶的产业链尚未建立起来，未来需要从技术等各个方面做更多工作。在广州联通总经理廖江看来，无人驾驶要求车路协同，特别需要可靠的网络，5G技术和5G网络非常契合车路协同的要求。他说：“5G网络建设对自动驾驶发展很重要，然而5G本身建设有难度，它要求建更密集的基站，对运营商有很大的挑战。”广汽研究院郭继舜透露，广汽即将量产第一辆L3智能驾驶汽车，“但到现在为止，我们的主芯片由国外的一个供应商提供，有延期的风险。我们非常需要中国能先研发出合格的人工智能芯片，拥有足够的算力和功能安全。” （摘编自《科技日报》2018年11月28日）
矿井无人驾驶电机车系统应用
矿井无人驾驶电机车系统应用 发表时间：2019-10-23T15:02:10.370Z 来源：《基层建设》2019年第21期作者：陈雄伟 [导读] 摘要：随着国民经济的高速发展，各类矿产能源需求量与日俱增。 陕西长武亭南煤业有限责任公司陕西省咸阳市 713602 摘要：随着国民经济的高速发展，各类矿产能源需求量与日俱增。当前，煤矿井下运输方式发展以带式输送机运输方式为主，原有轨道机车运输成为矿井生产的辅助运输。辅助运输系统的移动目标分散，机车行车规律性差，多为物料车、载车、空车、空机头作业任务，通常无明显的时间限制，行车路线不固定，每列车司机单点作业，经常会随意停放物料空车，造成运输轨道区段被长时间占用，其他车辆经过时需人工判断，临时避让，现有技术手段又无法实现规则化、程序化的可统筹调度有机整体。自动化减人是煤矿发展的必然趋势，从经济效益和环境效益看，无人驾驶的电机车运输技术是一种好的解决方案。 关键词：矿井；无人驾驶电机车系统；应用 引言 现阶段，矿山常用的井下运输方式包括三种，即皮带运输方式、无轨运输方式以及有轨道运输方式，以电机车提供地下运输牵引力。但是，轨道运输方面存在许多问题，例如无人运输主要采用的信、集、闭调度系统仅能对电机车运行发挥指挥作用，无法起到控制效能。并且信、集、闭硬件无法精确获取电机车位置，导致其调度效率较低。某些电机车仍然需要人工操作，致使矿石运输过程仍然受制于人为因素，人员疲惫、操作失误现象时有发生，严重者酿成安全事故。伴随着矿产资源需求的不断扩大，有些矿山处于超深度、高海拔区域，涌水量大，危险度高，这样便对电机车运输能力有着较高的要求。而无人驾驶电机车运输技术的出现就为矿山开采提供了新的极具可行性与安全性的运输方案，不仅可以满足当前与日俱增的开采需求，同时节约人工成本，提高生产安全程度。本文对陕西长武亭南煤业有限责任公司无人驾驶电机车进行研究。 1无人驾驶电机车系统功能概述 1、实现电机车运输作业的可视化监控与自动调度，通过信号机、道岔的自动或远程闭锁控制，确保运输安全。 2、实现车皮物料的自动跟踪与管理，促进矿井物流运输信息化水平的提升。 3、建立一套开放式的WIFI无线网络,为系统数据、移动视频的实时传输提供无线通道。 4、系统的所有过程数据存储在配备的数据服务器中，后期根据后续集成需求，设相应标准的数据接口和数据格式，便于数据共享，为智慧化矿山建设提供相关数据基础。 以电机车自动驾驶系统为主体，轨道监控、调度指挥和视频监控为辅助，将井下机车的运行状态、监测参数、机车位置、动态视频、信号灯状态、道岔状态、重要地点视频、装矿机状态、调度信息等直观的在控制室内上位机显示器集中监视。机车操作人员可根据上位机画面的反馈，通过上位机或操作台实现井下电机车的自动或遥控运行、自动或远程遥控装矿等功能。所有机车操作者可安排在同一个房间内进行操作机车，方便调度人员下达生产运输指令，并迅速得到机车操作者的回应信息。从而更能保障运输安全、提高运输效率，推动实现矿山的自动化。系统自动运行或遥控运行时，应禁止人员进入，从根本上杜绝安全事故的发生。在控制室系统停电时，UPS稳压电源可提供两个小时以上的后备供电。 2矿井无人驾驶电机车系统的应用 2.1机车跟踪定位系统 系统根据读卡设备感应接收车辆标识卡的信息，能识别出机车的车号、车类及位置信息。其中对运输大巷内电机车的跟踪定位采用UWB技术进行高精度定位，行进中的定位精度不大于5米，关键道岔口、车场的定位精度不大于50厘米。对于车皮物料的跟踪定位采用RFID定位方式,实现区域定位。 2.2自动驾驶功能系统 系统监控范围内实现4台电机车的自动驾驶功能（4台智能化电机车由矿方另购），具有手动驾驶、遥控驾驶（远程或就近）、自动驾驶等三种工作模式。 （1）手动模式：该模式由司机在电机车驾驶室内驾驶电机车，电机车驾驶模式为本地控制模式，此时远地控制中心处于对电机车的监测状态。由电机车驾驶室司机按照指令起止点轨道线路，观察巷道信号机红绿灯，驾驶电机车运行，红灯停绿灯行。 （2）遥控驾驶模式：该模式运行于列车装卸摘挂钩作业区，在必须由人工参与的运输作业环节，设置在遥控驾驶模式，将指定编号的手持式遥控器与电机车编组授权关联，电机车处于视距遥控控制状态，此时手持式遥控器与电机车车载通信控制器传输测控指令，遥控电机车实现前进、后退、停车等驾驶操作，装卸摘挂钩作业完成后，通过手持式遥控器将确认结果发送至控制中心，并将控制权限转移到控制中心，控制台按照轨道线路起止点指令，并结合调度信号系统传来信号指示状态，遥控控制电机车运行至指定位置，实现对电机车驾驶的远程拟人化操作。 （3）自动驾驶模式：对于确定了起点和终点的已编组完成且运输沿途不需要人工参与的列车，电机车在“确认可以发车点”到“到达目的地”之间的运输区域可以设置在自动驾驶模式，控制中心计算机监控软件与电机车编组授权关联，电机车处于远程自动控制模式，此时控制中心与电机车车载通信控制器传输测控指令，结合调度信号系统传来信号指示状态，红灯停绿灯行，自动控制电机车实现前进、后退、停车等驾驶操作，计算机按照指令起止点轨道线路，控制电机车运行到指定位置，实现对电机车的自动驾驶。在该作业模式下，仅需在装卸点设置摘挂钩转运岗位，即可实现对井下所有处于该模式下的多台电机车在主运输巷道内的自动驾驶。 2.3网络通讯系统 整个通讯网络包含工业光纤环网和无线WiFi网络，核心部分采用光缆传输，通过百兆、千兆、万兆交换机构建一个工业光纤环网。通过在巷道顶或巷道壁安装轨旁基站，实现井下无线WiFi信号的全覆盖。机车车头安装有车载基站，采用双模块设计，实现车载基站在漫游过程中稳定过渡，不断线不丢包。保证无线通信的稳定可靠。 2.4信集闭系统 (1)运输调度指挥系统软件。智能车载控制器将位置信息和车号传回调度中心，系统主机软件以电子地图形式直观显示机车位置和车号，实现机车实时动态跟踪。系统主机软件还具有实时监控信号机、道岔、区段以及整流变、分区开关功能。监控室生产调度人员能实
无人驾驶地铁的发展
近年来自动化地铁在全球轨道交通领域口渐升温、)目前，巴黎、新加坡等城市全自动化地铁己正式投入运营，还有马赛、柏林等城市正在将原有的传统地铁改造为全自动化地铁连接美国曼哈顿和布鲁克林的纽约地铁L号线经过改造，正式启用自动控制系统迪拜地铁是阿联酋投巨资兴建的世界上最长的无人驾驶城市快速轨道交通系统、迪拜地铁有红、绿、橙、蓝四条线路，旨在解决迪拜严重的交通拥堵问题、目前城市人口迅速膨胀，据世界铁路研究所预测，到2016年，全球将有500多个城市的居民超过百万，地铁线路口益拥挤带来的运营安全挑战成为轨道交通发展的难题、而实现信号和地铁自动化将有效解决轨道交通网络饱和的问题，同时有效地提高城市运输能力、一种全自动的地铁列车己投入使用。 1全自动无人驾驶地铁 目前无人自动驾驶轨道交通大致可以分为四类:APM(Automated people mover，自动旅客捷运系统)、AutomatedMonorails(自动单轨铁路)、Automated Metros(自动城市地铁)以及ART(Advanced Rapid Transit，高级快速公交)、自动城市地铁系统就是常说的全自动无人驾驶地铁。 全自动无人驾驶列车系统是将列车驾驶员执行的工作完全自动化、高度集中控制的列车运行系统该系统包括车辆段列车自动唤醒、车站准备、进入正线服务、正线列车运行、折返站折返、退出正线服务、进段、洗车和休眠等作业、列车的启动、牵引、巡航、惰行和制动，以及车门和屏蔽门的开关;车站和车载广播等控制都是在无人的状态下自动运行。 它的自动列车运行系统可以精确地调整列车运行速度，控制加速和制动，进行列车调度管理。而自动列车防护系统可以控制列车速度和安全制动，还可以在车站打开车门等等。当然自动化地铁系统的成功实施需要非常小心注意安全问题，严格的系统的工程是必不可少的，包括车辆，航管，轨道，供配电，通讯和安全系统，月台幕门，自动售检票等许多子系统。 全自动化地铁较理想的应用场所是有较大的客流量，并且客流量均衡的短途客运。例如:大型机场中，从总候机大楼到登机的卫星候机楼;大楼展览馆中各场馆的联系;游乐场中各景点的来往;大学校区之间的短途交通等。 2我国发展全自动无人驾驶地铁的必要性 2.1全自动无人驾驶地铁优势决定 地铁自动化系统拥有众多优势，在综合运用多项先进技术的基础上，可实现列车自动唤醒启动和休眠、自动出入停车场、自动清洗、自动行驶、自动停车、自动开关车门、故障自动恢复等功能，并具有常规运行、降级运行、运行中断等多种运行模式，这些高度自动化功能，能有效增加运能，大大提高了系统效率，节省了人力，而且自动化可以使列车调度更加灵便，不会与其他旧有路线混杂。例如可以根据高峰和非高峰时段自动调整发车频率和运行车辆数，在班次延误或客流高峰时可以多插入一组列车运行;在执行特殊任务时，列车则可以自动不停靠相关车站，并能保持速度不变。无人驾驶地铁乘坐起来更为稳当，不会有明显加速和减速的感觉，在起动和制动时乘客不会感到不适。另外，由于特殊的线路走向和站距，列车最高时速可达80公里，从技术方面保障了和提高了运营水平。 当然由于全自动无人驾驶地铁自动化程度较高，相应减少工作人员。人员的减少，管理费用，培养费用也相对于传统非自动模式的少，真正意义上起到了节省人力和财力。自动化地铁的初期成木会高一些，而随着后期维护成木的减少，总体运营成木会逐渐降低。尤其随着劳动力成木的攀升，自动化地铁的优势会口渐显现。正是诸如此类的优势，全自动无人驾驶地铁逐步取代传统的非自动化驾驶模式，也是势在必行的结果。目前根据位于布鲁塞尔的国际公共交通联合会的预测，全球大约40%的地铁系统可能将在未来13年内选择自动化，因此在我国发展全自动无人驾驶地铁更具有必要和紧迫性. 2.2技术发展的必然结果
电机基本知识及故障诊断
电机基本知识及故障诊断 南阳防爆集团有限公司 赵泰忠 二00四年五月
电机基本知识及故障诊断 一、电机基本知识 电机是电动机和发电机的统称，通常分为直流电机和交流电机两大类，交流电机分为异步电机与同步电机两类。 1、同步电机 转子转速与旋转磁场的转速相同的一种交流电机，它具有可逆性。可作发电机运行，也可作电动机运行，还可作补偿机运行。 2、异步电动机 异步电动机是一种基于电与磁相互依存又相互作用而达到能量转换目的的机械。它的定子、转子在电路上是彼此独立的，但又是通过电磁感应而相互联系的，其转子转速永远低于旋转磁场的转速，即存在有转差率，故称为异步电动机。 工作原理：电机定子通入三相交流电时即可产生旋转磁场，假设旋转磁场为顺时针转动，静止的笼形转子切割磁力线产生感应电流，通电导体在磁场中受力，且此转矩与磁场旋转方向一致，所以转子便顺着旋转磁场方向转动起来。 3、电机产品型号编制方法 产品型号由产品代号、规格代号、特殊环境代号和补充代号等四个部分组成，示例： YB2 - 200L-2 WF1 特殊环境代号（户外防中等腐蚀） 规格代号（中心高-铁心长度-极数/大 型电机用功率-极数/铁心外径表示） 产品代号（隔爆型三相异步电动机）
我公司低压电机（1140V及以下）主要产品代号有：Y、YDDC、YA、YB2、YXn、YAXn、YBXn、YW、YBF、 YBK2、YBS、YBJ、YBI、YBSP、YZ、YZR等；高压电机（3000V及以上）主要产品代号有：Y、YKK、YKS、Y2、YA、YB、YB2、YAKK、YAKS、YBF、YR、YRKK、YRKS、TAW、YFKS、QFW等。 常用特殊环境代号有：W（户外型）、WF1（户外防中等腐蚀型）、WF2（户外防强腐蚀型）、F1（户内防中等腐蚀型）、F2（户内防强腐蚀型）、TH（湿热带型）、WTH（户外湿热带型）、TA（干热带型）、T（干、湿热合型）、H（船或海用）、G（高原用）。 4、工作制（S类） S1—连续工作制 S2—短时工作制 S3--断续周期工作制 S4—包括起动的断续工作制 S5—包括电制动的断续工作制 S6—连续周期工作制 S7—包括电制动的连续周期工作制 S8—包括变速负载的连续周期工作制 S9—负载和转速非周期变化工作制 5、防护型式：IPXX 第一位数字表示：防止人体触及或接近壳内带电部分及壳内转动部件，以及防止固体防异物进入电机。第二位数字表示：防止由于电机进水而引起的有害影响。第一位数字、第二位数字含义见下表；
防爆电机基础知识
防爆电机基础知识 一、防爆电机基础知识 我国防爆电气标准对电机来说，主要有： GB3836.1-2011《爆炸性环境第1部分：设备通用要求》 GB3836.2-2011《爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备》GB3836.3-2011《爆炸性环境第3部分：由增安型“e”保护的设备》 还有其它一些标准，例如：本质安全型“i”；正压型“p”；充油型“o”；充砂型“q”；无火花型“n”；浇封型“m”；粉尘防爆型等等。 我公司正在开发的电机有高压隔爆型YB2和增安型YAKK。 主要开发的品种有：高压YB、YB2、YAKK、YAKS、YZKK和YZKS。 低压隔爆型YB电机。 隔爆型的防爆级别：ExdⅡBT4 Gb，代表的意义： Ex：防爆标志； d：隔爆型； ⅡB：电动机类别级别(Ⅱ类B 级)； T4：温度组别。 增安型的防爆级别：ExeⅡT3 Ex：防爆标志； e：增安型； Ⅱ：Ⅱ类 T3：温度组别。 Gb级：EPL Gb 爆炸性气体环境用设备，具有“高”的保护级别，在正常运行或预期故障条件下不是点燃源。 EPL：设备保护级别：根据设备成为点燃源的可能性和爆炸性气体环境、爆炸性粉尘环境及煤矿甲烷爆炸性环境所具有的不同特征而对设备规定的保护级别。有EPL Ma，EPL Mb。EPL Ga；EPL Gb； EPL Gc；EPL Da；EPL Db；EPL Dc。ⅡB的设备可使用于ⅡA设备的使用条件。
二、防爆电机基础概念 1.1 爆炸性环境用电气设备的类别：按照电气设备使用的爆炸性环境而划分的类别：Ⅰ类：用于煤矿瓦斯气体环境；Ⅱ类：除煤矿瓦斯气体之外的其他爆炸性气体环境；Ⅲ类：除煤矿以外的爆炸性粉尘环境。 Ⅱ类：标志为ExdIIAT4、ExdIIBT4、ExdIICT4；在II类产品中，IIB的电动机可代替IIA电动机，IIC的电动机可代替IIB及IIA电动机。 1.2 最高表面温度：在最不利运行条件下（但在规定的容许范围内）工作时，电气设备的任何部件或任何表面所达到的最高温度。 注1：对于爆炸性气体环境用电气设备来说，该温度可出现在设备内部零部件上或外壳表面，视防爆型式而定。 1.3 温度组别：爆炸性环境用电气设备按其最高表面温度划分的组别。 1.4 爆炸性环境：在大气条件下，可燃性物质以气体、蒸气、粉尘、纤维或飞絮的形式与空气形成的混合物，被点燃后，能够保持燃烧自行传播的环境。 1.5 爆炸性气体环境：在大气条件下，可燃性物质以气体或蒸气的形式与空气形成的混合物，被点燃后，能够保持燃烧自行传播的环境。 1.6 危险区域划分中的0区：连续或长期出现爆炸性气体环境的区域。 1.7 危险区域划分中的1区：正常运行时可能出现爆炸性气体环境的区域。 1.8 危险区域划分中的2区：正常运行时不大可能出现爆炸性气体环境的区域，如果出现，只是存在很短时间。 1.8 隔爆外壳“d”：电气设备的一种防爆型式，其外壳能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙进入外壳内部的爆炸性混合物在内部爆炸而不损坏，并且不会引起外部由一种、多种气体或蒸气形成的爆炸性气体环境的点燃。 1.9 增安型电气设备“e”： 电气设备的一种防爆型式，即对电气设备采取一些附加措施，以提高其安全程度，防止在正常运行或规定的异常条件下产生危险温度、电弧和火花的可能性。 注1：这种保护型式用“e”表示。附加的措施是那些符合本部分要求的措施。 注2：增安型“e”的定义不包括在正常运行情况下产生火花或电弧的设备。 1.10 增安型电气设备的极限温度：电气设备或其部件的最高允许温度。它等于按下列条件确定的两个温度中的较低温度： a）爆炸性气体环境点燃的危险温度；
自动化(无人驾驶)矿用卡车技术
自动化（无人驾驶）矿用卡车技术 地表采矿的自动化卡车（无人驾驶）是矿山自动化运行的主要组成部分，在受到采矿行业越来越多的关注，它可以在一定程度上改善安全健康业绩指标，还能降低运行成本和提高生产率等，本帖大家来一起讨论一下这项技术（应用）。 “没有什么比看到这样一辆无人驾驶的巨型卡车更让人惊奇了” 生产者、进程、技术特点和使用 自动化卡车的基本概念简单点说就是：在无驾驶人员的情况下，能按特定路线行驶和装载、卸载，自动地完成工作循环，有意外情况时能减速或停车——就是用控制装置、GPS导航、无线通信技术和软件来取代原来坐在驾驶室内的司机。
现在的自动化卡车是在现有的车型上改装的——驾驶室仍然保留——将来进一步发展成熟后，它们的样子会不会改变
全副武装、无人驾驶的930E 市场需求是制造商开发和生产的动力，在此领域，世界排名前两位的工程巨头美国CAT和日本KOMATSU走在了前面，白俄罗斯的BELAZ最近也展示了其产品。使用自动化卡车的矿山比例还很小，当前模式为工程机械制造商与矿业公司合作并为后者提供解决方案——最主要的是卡特与必和必拓，小松和力拓。 小松的Autonomous Haulage System（自动运输系统，AHS，名为FrontRunner) 无人驾驶卡车方面的研究已经有大约20年的历史了，当时是同时可控制50-100辆车的系统。 小松自动化卡车现在是AHS的组成部分。 关于AHS：小松的AHS是一个综合性的矿山车队管理系统，此系统下每一台卡车都安装有车辆控制器、一个高精度GPS（全球定位系统）、一个障碍物侦测系统和一个无线网络系统（由小松、小松美国和Modular Mining Systems公司联合开发），由一个装备了高精度定位能力GPS系统的车队监测中心管理，为每辆车指定运输目的地，车辆通过接收无线指令以合适的速度按照目标路线运行，卡车由GPS、控制中心无线指令（信息）和其它导引装置来确定车辆在矿山的准确坐标以及周围的情况，使得自卸车能在无人操作的情况下实现复杂的装载、运输和卸载循环的自动运行。装载时，由同样安装了GPS的挖掘机或装载机来计算并引导卡车至正确的位置，监控计算机发送卸载点的路线信息保证准确卸载。安全方面，此系统可避免与在矿山内工件的其它卡车、平地机、推土机、服务车和别的设备相撞，在AHS运行下如果障碍物侦测系统发现行走路线上有其它车辆或人，就会马上减速或停车——安全可靠。此外，小松的AHS还可以在高海拔、人烟稀少的沙漠地区稳定运行，同时还能节省维修成本、节约能源和减少二氧化碳的排放。 小松是第一个在采矿行业将自动运输系统商行化的制造商，并能将自动化卡车与作为此系统组成部分的推土机、装载机和铲配合。AHS系统为用户提供以下优势： ---减少卡车司机费用 ---增加效率和生产率，能深入更危险的地方载运矿石 ---增强矿山的安全性，减少工作意外 ---降低运行成本，延长轮胎寿命 ---节省燃油和减少排放
煤矿井下电机车运输安全基础知识简易版
In Order To Simplify The Management Process And Improve The Management Efficiency, It Is Necessary To Make Effective Use Of Production Resources And Carry Out Production Activities. 编订：XXXXXXXX 20XX年XX月XX日 煤矿井下电机车运输安全基础知识简易版
煤矿井下电机车运输安全基础知识 简易版 温馨提示：本安全管理文件应用在平时合理组织的生产过程中，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到实现简化管理过程，提高管理效率，实现预期的生产目标。文档下载完成后可以直接编辑，请根据自己的需求进行套用。 第一节概述 一、矿井电机车的分类 窄轨电机车（轨距小于1435mm的铁轨称为 窄轨），以后简称电机车。 井下电机车分类： （1）按供电方式分，可分为架线式、蓄 电池式和复式能源式三种。 蓄电池式电机按安全性能可分为增安、隔 爆型和防爆特殊型三种。 （2）按粘着质量分为1.5、2.5、3、5、 7、8、10、12、14、20t等。
（3）按轨距区分为600、726、900mm轨距三种。 （4）按电压等级可分为48、90、110、132、140、250和550V等。 二、电机车的适用条件 （一）适用条件 架线电机车是由牵引变流所供给电源。它的适用条件为周围空气温度最高+40℃，最低为-25℃。海拨不超过1000m。空气相对湿度为最湿月月平均最大相对湿度不大于90%，同时该月的月平均最低温度不高于25℃。巷道坡度一般限制在3‰~5‰之间，局部轨道坡度不超过30‰。 蓄电池式电机车的适用条件为周围环境温度-20~+40℃，最湿月月平均最大相对湿度为
防爆电机按防爆原理分
防爆电机按防爆原理分 可分为隔爆型电机、增安型电机、正压型电机、无火花型电机及粉尘防爆电机等。1．隔爆型电机 它采用隔爆外壳把可能产生火花、电弧和危险温度的电气部分与周围的爆炸性气体混合物隔开。但是，这种外壳并非是密封的，周围的爆炸性气体混合物可以通过外壳的各部分接合面间隙进入电机内部。当与外壳内的火花、电弧、危险高温等引燃源接触时就可能发生爆炸，这时电机的隔爆外壳不仅不会损坏或变形，而且爆炸火焰或炽热气体通过接合面间隙传出时，也不能引燃周围的爆炸性气体混合物。其主要特点是： (1) 功率等级、安装尺寸及转速的对应关系与DIN42673一致，同时考虑到与YB系列的继承性和Y2系列的互换性，作了必要调整，更加有效和适用。 (2) 全系列采用F级绝缘，温升按B级考核。 (3) 噪声限值比YB系列低，接近YB系列的I级噪声，振动限值与YB系列相当。 (4) 外壳防护等级提高到IP55。 (5) 全系列选用低噪声深沟球轴承，机座中心高在180mm以上电机设注排油装置。 (6) 电机散热片有平行水平分布和辐射分布两种，以平行水平分布为主。 (7) 主要性能指标达到20世纪90年代初国际先进水平。 2.增安型电机它是在正常运行条件下不会产生电弧、火花或危险高温的电机结构上，再采取一些机械、电气和热的保护措施，使之进一步避免在正常或认可的过载条件下出现电弧、火花或高温的危险，从而确保 其防爆安全性。 其主要特点是： (1)满足增安型防爆电机的要求，采取一系列可靠的防止火花、电弧和危险高温的措施，可以安全运行于2区爆炸危险场所。 (2)采用无刷励磁，设置旋转整流盘和静态励磁柜，励磁控制系统可靠；顺极性转差投励准确，无冲击；励磁系统失步保护可靠，再整步能力强；线路设计合理，放电电阻在工作中不发热；励磁电流调节范围宽。 (3)同步机、交流励磁机及旋转整流盘同轴。整流盘位于主电机和励磁机之间，或置于轴承座之外。 (4)外壳防护等级为IP54。 (5)采用F级绝缘，温升按B级考核。 (6)改变传统的下水冷为上水冷，即水冷却器置于电机上部。 (7)设增安型防潮加热器，固定在电机底部的罩内，用于停机时加热防潮用。 (8) 选优质原材料，电气及机械计算留有较大裕度，能满足运行可靠性和增安型电机的温度要求。 (9)设置有完善的监控措施；主接线盒内设置用于差动保护的增安型自平衡电流互感器；定子绕组埋设工作和备用的铂热电阻，分度号为Pt100；设漏水监控仪，监控水冷却器的泄漏；两端座式滑动轴承分别设现场温度显示仪表和远传信号端子
一种矿山有轨电机车无人自动驾驶系统
ISSN 1671-2900采矿技术第19卷第2期 2019年3月CN 43-1347/TD Mining Technology，Vol.19，No.2 Mar. 2019 一种矿山有轨电机车无人自动驾驶系统 冯迭腾 (厦门矿通科技有限公司，福建厦门市 361000) 摘要：随着我国经济发展的稳中向好，建设智慧矿山，大力发展矿山信息化和智能化，已经成为矿山企业发展的趋势。根据原国家安监总局开展的“机械化换人、自动化减人”科技强安专项行动工作目标，目前为实现高危作业场所减少作业人员，大幅度提高企业安全生产水平的关键时期。为此，提出了一种矿山有轨电机车无人自动驾驶系统解决方案，通过运行该系统，将大大减少井下现场岗位人员，提高整个矿山生产运输的效率和安全性，实现矿山减员增效的目的。 关键词：智慧矿山；有轨机车；无人驾驶；减员增效 0 引言 目前，国内大部分矿山井下轨道运输均采用人工现场驾驶操控，只有少数几家矿山采用人工地面远程遥控驾驶。采用人工现场驾驶操控，每台电机车需配一名电机车司机、一名放矿工和清矿工，通过相互配合才能完成装矿、运输、卸矿过程。生产工艺十分落后，作业人员密度大，劳动强度和危险性高，造成生产效率低下及人为事故等问题，存在很大的安全隐患，并且有人员上下井换班时间，使得运输有效时间大大缩短，直接影响产量。采用人工地面远程遥控驾驶的运输系统仅实现了部分运输线路的自动无人驾驶，运输线路是采用固定区间闭塞的方法实现安全机制，采用这种技术车与车之间的间隔变长，运输时间也相应变长，影响生产效率；系统机车没有采用或采用单一传感器的前视障碍物监测技术，监测效果不理想，存在安全隐患。系统放矿作业车厢定位采用人工远程驾驶机车前进或后退进行定位，定位时间长，影响生产效率。整个系统的机车运行控制是以调度指挥系统软件为主，机车与调度指挥系统软件必须保持实时的通信，如果通信中断，线路所有机车必须紧急停车，否则有追尾的安全隐患。随着用工成本的不断增大，以及人们对井下恶劣环境造成各种职业病的担忧，井下招工越来越难。若要解决以上存在的问题，达到减员增效的目的，就必须有一套高效而且安全可靠的自动化运输系统来保证，因此，实施有轨电机车无人自动驾驶系统意义非常重大。 1 井下无人驾驶的难点 在矿井轨道上，需要识别的障碍物包括人、机车、矿石、岩石、木头、遗落的工具等。系统识别的物体体积更小，一个10 cm×10 cm的岩石就有可能影响机车运行。系统判断障碍物的距离更远，重载电机车的制动距离需要近100 m才能刹停，判断难度和反应速度要求更高更快。轨道框架净空和巷道壁的距离余量更窄，障碍物距离轨道20 cm时就需要判断物体是否造成危险。误判会成为一个棘手的问题，在矿井轨道拐弯视觉前方就是巷道壁，布满了不规则的矿石，很容易导致障碍物识别的误判，造成机车紧急制动。在井下轨道上有大量的铁，需要有效区别铁和障碍物。井下轨道地面高度会频繁变化，对无人驾驶系统设备的抗震要求更高。电机车与调度系统通信的稳定性要求更高，需要做到漫游不掉包，时延小，否则将影响系统对电机车的控制。一般通常认为，无人驾驶汽车所面临的环境非常复杂，轨道环境比较单一，所以技术上应该是无人驾驶汽车的技术更难，但实际上是轨道机车无人驾驶比无人驾驶汽车更具备挑战性，难度更高。 目前井下电机车自动装矿功能，国内外均未做到。虽然从理论上自动装矿控制技术已经不是难题，但在实际使用上因为现场生产工艺、现场环境和安全保障的要求上，还是存在很大难度，尤其在检测反馈方面，要实现真正的自动装矿，确保自动装矿的安全可靠，需长时间采集实际生产中的各项检测数据、放矿控制执行数据和机车运行情况，然后建立相关数学模型并优化算法。最后把模型化的数据应用到放矿控制和电机车控制中，来实现全自动装矿。 2自动驾驶系统解决方案 系统电机车能根据运输调度指挥系统配矿计划自