神東煤炭集團(tuán)設(shè)備管理中心 李 明

煤礦井下交通信號(hào)控制系統(tǒng)在神東礦區(qū)的應(yīng)用

神東煤炭集團(tuán)設(shè)備管理中心 李 明

神東煤炭集團(tuán)井下運(yùn)輸采用無(wú)軌膠輪車(chē)，由于巷道寬度及光線(xiàn)強(qiáng)度的局限性，一旦兩車(chē)在巷道內(nèi)交會(huì)，極易產(chǎn)生兩車(chē)相撞以及車(chē)輛堵塞等情況，造成交通癱瘓，不僅嚴(yán)重地影響了車(chē)輛的運(yùn)行效率，而且也存在著較大的安全隱患。為了在一定程度上保障車(chē)輛的順暢通行，提高道路運(yùn)輸效率，減少交通事故發(fā)生，滿(mǎn)足煤礦的安全生產(chǎn)需求，針對(duì)井下的實(shí)際情況設(shè)計(jì)使用了井下交通信號(hào)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)具備反應(yīng)快、性能可靠、操作簡(jiǎn)單、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。

車(chē)輛檢測(cè)傳感器；PLC控制柜；LED信號(hào)燈

1. 前言

神東煤炭集團(tuán)神東礦區(qū)地處陜北、蒙南、晉西三省交界，作為中國(guó)神華能源股份有限公司下屬的核心煤炭生產(chǎn)基地，自1998年陜西神府、內(nèi)蒙東勝兩公司合并以來(lái)，神華神東礦區(qū)煤炭產(chǎn)量連年以千萬(wàn)噸速度增長(zhǎng)，并于2005年率先成為中國(guó)第一個(gè)億噸級(jí)煤炭生產(chǎn)基地。目前擁有13個(gè)礦井，整體產(chǎn)能近2億噸/年。近年來(lái)隨著公司高產(chǎn)高效的發(fā)展，神東礦區(qū)井下綜采工作面距離井口越來(lái)越遠(yuǎn)，巷道延伸距離加長(zhǎng)，巷道復(fù)雜多樣，井下運(yùn)輸車(chē)輛數(shù)量眾多，對(duì)井下人員、材料及設(shè)備的運(yùn)輸提出了更高的要求。

神東煤炭集團(tuán)井下運(yùn)輸全部采用無(wú)軌膠輪車(chē)，包括工程車(chē)、材料車(chē)、指揮車(chē)、運(yùn)人車(chē)、特種設(shè)備運(yùn)輸車(chē)等主要類(lèi)型，車(chē)輛總計(jì)在用2000余臺(tái)，巷道內(nèi)路面寬度一般為4～6M，且工程車(chē)、特種設(shè)備運(yùn)輸車(chē)等車(chē)輛本身體積較大，車(chē)輛無(wú)法在巷內(nèi)進(jìn)行錯(cuò)車(chē)、掉頭等動(dòng)作，只能直行；一旦兩車(chē)在巷道內(nèi)交會(huì)，極易產(chǎn)生兩車(chē)相撞以及車(chē)輛堵塞等情況，造成交通癱瘓。不僅嚴(yán)重地影響了車(chē)輛的運(yùn)行效率，而且也存在著較大的安全隱患。為了在一定程度上保障車(chē)輛的順暢通行，提高道路運(yùn)輸效率，減少交通事故發(fā)生，滿(mǎn)足煤礦的安全生產(chǎn)需求，針對(duì)神東礦區(qū)井下的實(shí)際情況設(shè)計(jì)使用了井下交通信號(hào)控制系統(tǒng)。

2. 井下交通信號(hào)控制系統(tǒng)組成及原理

2.1系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)車(chē)輛檢測(cè)傳感器、PLC控制柜、PLC控制柜架子、LED信號(hào)燈顯示屏、本安接線(xiàn)盒和電纜等組成，在復(fù)雜路口位置安裝交通信號(hào)控制系統(tǒng)，用以提示入井及出井車(chē)輛的行駛及停止。

1）現(xiàn)場(chǎng)車(chē)輛檢測(cè)傳感器

主要由地感線(xiàn)圈成套傳感器部件組成，有統(tǒng)一的安裝標(biāo)準(zhǔn)和尺寸比例要求，地感線(xiàn)圈有特殊的繞制方式，將傳感器事先預(yù)埋在地面以下，當(dāng)有大的金屬物如汽車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)，由于空間介質(zhì)發(fā)生變化引起了振蕩頻率的變化，采集到這個(gè)變化，經(jīng)過(guò)處理后送到PLC控制柜?？梢愿鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)節(jié)檢測(cè)裝置靈敏度，能夠獨(dú)立判斷車(chē)輛行駛方向，可根據(jù)需要設(shè)置觸發(fā)模式。

2）PLC控制柜

采用可編程控制器，根據(jù)來(lái)自幾個(gè)路口采集器的信號(hào)，判斷目前的情況，控制LED交通燈。預(yù)留有網(wǎng)絡(luò)接口，信號(hào)輸入輸出經(jīng)過(guò)有效隔離，防止信號(hào)干擾。

3）PLC控制柜架子

用于擺放PLC控制柜。4）LED信號(hào)燈顯示屏

采用高亮紅綠燈，亮度鮮艷，100米可見(jiàn)；通行用綠色箭頭型LED燈指示，禁止通行用紅色叉型LED燈指示。

5）本安接線(xiàn)盒

連接車(chē)輛檢測(cè)傳感器與PLC控制柜。6）電纜

包括電源電纜和通訊電纜。

2.2系統(tǒng)原理

以井下丁字路口交通信號(hào)控制系統(tǒng)為例說(shuō)明。

圖1 丁字路口系統(tǒng)安裝示意圖

如圖1所示：1、2、3各鋪設(shè)一個(gè)地感線(xiàn)圈，各安裝一套紅綠燈。平常狀態(tài)無(wú)車(chē)時(shí)，1、2、3三端均亮綠燈；當(dāng)有車(chē)先壓到1端地感時(shí)，2和3端亮紅燈，當(dāng)該車(chē)通過(guò)窄通道到達(dá)2或3端地感時(shí)，2和3端恢復(fù)為綠燈；當(dāng)有車(chē)先壓到2端地感時(shí)，1和3端亮紅燈，當(dāng)該車(chē)通過(guò)窄通道到達(dá)1或3端地感時(shí)，1和3端恢復(fù)為綠燈；當(dāng)有車(chē)先壓到3端地感時(shí)，1和2端亮紅燈，當(dāng)該車(chē)通過(guò)窄通道到達(dá)1或2端地感時(shí)，1和2端恢復(fù)為綠燈。紅綠燈系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)復(fù)位功能。當(dāng)發(fā)生誤觸發(fā)1端，2端或3端地感而引起另兩端亮紅燈時(shí)，30秒后另兩端均自動(dòng)恢復(fù)為綠燈。

圖2 丁字路口系統(tǒng)原理圖

2.3系統(tǒng)特點(diǎn)

該系統(tǒng)利用現(xiàn)場(chǎng)車(chē)輛檢測(cè)傳感器實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的位置測(cè)量，采集器采集數(shù)據(jù)后傳輸給PLC，利用PLC控制交通信號(hào)燈的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

系統(tǒng)留有以太網(wǎng)接口，可通過(guò)局域網(wǎng)與全礦的一體化監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)相連，從而使該系統(tǒng)做為一體化監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)具有相對(duì)獨(dú)立職能的子系統(tǒng)，既可以單獨(dú)使用，也可以連起網(wǎng)來(lái)統(tǒng)一規(guī)劃使用，還可以通過(guò)以太網(wǎng)接入綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度規(guī)劃。

系統(tǒng)反應(yīng)快、性能可靠、操作簡(jiǎn)單、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。

2.4主要技術(shù)參數(shù)

1）車(chē)輛檢測(cè)傳感器

額定電壓：DC12/24V；頻率范圍：20KHz—170KHz；反應(yīng)時(shí)間：100毫秒；信號(hào)傳輸距離：600米；可承載壓強(qiáng)：40N/㎜2；溫度適應(yīng)范圍：-40℃～105℃；防護(hù)等級(jí)：IP68。

2）PLC控制柜

額定電壓：AC127V；頻率：50Hz；輸入輸出：24點(diǎn)輸入，16點(diǎn)輸出，且有擴(kuò)展功能；防護(hù)等級(jí)：IP55。

3）LED信號(hào)燈

額定電壓：DC15V；供電電流：200mA。

3. 井下交通信號(hào)控制系統(tǒng)典型配置

3.1十字路口配置（見(jiàn)圖3）

圖3 十字路口配置圖

3.2丁字路口配置（見(jiàn)圖4）

圖4 丁字路口配置圖

4. 井下交通信號(hào)控制系統(tǒng)主要功能

目前神東礦區(qū)井下巷道中主要在十字路口、丁字路口和彎道處設(shè)置井下交通信號(hào)控制系統(tǒng)，其中設(shè)置最多的是丁字路口。

4.1十字路口控制功能

十字路口車(chē)輛較多且是車(chē)輛交匯處，也是安全隱患較為嚴(yán)重的地方，為了避免事故的發(fā)生，在十字路口位置安裝交通控制系統(tǒng)，用以提示入井及出井車(chē)輛的行駛及停止。

4.2丁字路口控制功能

在丁字路口設(shè)置三組紅綠信號(hào)燈，用于對(duì)不同方向來(lái)車(chē)進(jìn)行提示。避免車(chē)輛搶道通行，造成交通事故。

4.3彎道控制功能

由于在巷道彎度較大，來(lái)往車(chē)輛無(wú)法預(yù)知是否有對(duì)頭車(chē)輛，目前只能根據(jù)車(chē)輛的燈光進(jìn)行判斷，這就造成了兩方車(chē)輛搶道通行的問(wèn)題，極易造成安全隱患，為了有效的避免類(lèi)似情況的發(fā)生，在彎道兩側(cè)安裝交通控制系統(tǒng)，執(zhí)行先到先行原則。

井下交通信號(hào)控制系統(tǒng)主要功能要求如下：1）系統(tǒng)實(shí)行先到路口先觸發(fā)的車(chē)優(yōu)先通行原則。2）系統(tǒng)實(shí)行優(yōu)先上行原則，兩輛不同方向的車(chē)同時(shí)觸發(fā)優(yōu)先上行原則。 3）特殊情況下可實(shí)現(xiàn)交通管制，固定一方車(chē)輛優(yōu)先通行。 4）系統(tǒng)具備現(xiàn)場(chǎng)控制和遠(yuǎn)程控制功能，現(xiàn)場(chǎng)控制方式為自動(dòng)就地控制；遠(yuǎn)程控制方式由調(diào)度室統(tǒng)一控制。 5）系統(tǒng)具有闖紅燈記錄與報(bào)警功能。 6）系統(tǒng)預(yù)留以太網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)通訊接口，可與礦方環(huán)網(wǎng)連接。 7）系統(tǒng)具有對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的采集和顯示功能。 8）系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)顯示車(chē)輛闖紅燈、傳感器故障功能。 9）系統(tǒng)具備自動(dòng)復(fù)位功能。

5. 井下交通信號(hào)控制系統(tǒng)主要規(guī)定

神東煤炭集團(tuán)礦井輔助運(yùn)輸車(chē)輛管理辦法中對(duì)井下交通信號(hào)控制系統(tǒng)有如下規(guī)定：

1）各礦井井下主要行車(chē)的特殊路段，如：交叉路口、T型路口應(yīng)安裝紅緑燈裝置，在井下巷道拐彎處、變坡處應(yīng)安裝限速設(shè)施。

2）在交叉路口車(chē)輛必須遵守防爆信號(hào)燈的指示，紅燈停、綠燈行。綠燈信號(hào)是準(zhǔn)許通行信號(hào)，綠燈亮?xí)r，準(zhǔn)許車(chē)輛通行。紅燈信號(hào)絕對(duì)禁止通行信號(hào)，紅燈亮?xí)r，禁止車(chē)輛通行。

各礦井根據(jù)自身井下巷道及運(yùn)行車(chē)輛的實(shí)際情況進(jìn)行井下交通信號(hào)控制系統(tǒng)的設(shè)置。

6. 結(jié)語(yǔ)

井下交通信號(hào)控制系統(tǒng)自2012年開(kāi)始在神東礦區(qū)使用以來(lái)，在井下復(fù)雜路口實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)交通管制，促使車(chē)輛操作人員嚴(yán)格按照正常有序的行車(chē)規(guī)則進(jìn)行工作，正真有效地解決了車(chē)輛避讓問(wèn)題，徹底消除了復(fù)雜路口撞車(chē)、追尾等帶來(lái)的人員傷亡及嚴(yán)重影響生產(chǎn)的安全隱患，大大提高了車(chē)輛的生產(chǎn)效率，為井下車(chē)輛高效安全作業(yè)發(fā)揮了積極作用。目前井下交通信號(hào)控制系統(tǒng)已在神東礦區(qū)取得良好的使用效果，并先后在神東礦區(qū)所有礦井進(jìn)行了推廣使用。