盧艷君

(西山煤電 東曲煤礦，山西 古交 030200)

0 引言

礦用電機(jī)車是煤炭運輸過程中的重要機(jī)械設(shè)備，隨著煤礦開采量的不斷增加，電機(jī)車的運載任務(wù)也相應(yīng)增加，導(dǎo)致井下礦用電機(jī)車的數(shù)量增多，車輛使用頻率不斷提升，大大增加了電機(jī)車的運輸管理難度，而且在運輸過程中也產(chǎn)生了很多運輸安全事故，對煤礦的經(jīng)濟(jì)效益和安全管理產(chǎn)生了一定的影響，也使得礦用電機(jī)車的運輸調(diào)度系統(tǒng)面臨巨大的考驗[1]。礦用電機(jī)車在運輸過程中產(chǎn)生的安全事故主要有以下幾種[2]：①闖紅燈；②超速脫軌；③追尾碰撞；④誤倒車。這四種情況是目前電機(jī)車運輸系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生的安全事故，其中，追尾碰撞和超速脫軌事故發(fā)生頻率最高。一旦發(fā)生上述安全事故，不僅給電機(jī)車本身帶來了損壞，威脅到了工作人員的生命健康，也影響了煤礦的正常運營。目前，大部分電機(jī)車車載系統(tǒng)裝備了彈性緩沖器、過電流保護(hù)裝置以及車載瓦斯斷電儀等設(shè)備來保障電機(jī)車的運輸安全，但實際效果并不理想。

針對上述問題，本文在原有電機(jī)車信集閉系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)計了一套安全防護(hù)系統(tǒng)，主要具有防闖紅燈功能、防超速脫軌功能、防追尾碰撞功能、防誤倒車功能及視頻監(jiān)控功能。

1 電機(jī)車安全防護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計總體架構(gòu)

優(yōu)化后的礦用電機(jī)車安全防護(hù)系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1所示。在原有電機(jī)車信集閉系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了霍爾傳感器檢測、超聲波收發(fā)檢測、紅燈信號檢測、射頻識別檢測、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和聲光報警裝置。根據(jù)設(shè)計的具體方案，通過工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)將防闖紅燈、防誤倒車、防追尾碰撞、防超速脫軌、視頻監(jiān)控、報警各項功能融合到原有信集閉系統(tǒng)中，共同構(gòu)建一個礦用電機(jī)車井下軌道運輸安全保障系統(tǒng)，降低安全事故的發(fā)生率。井上監(jiān)控調(diào)度中心與車載監(jiān)控系統(tǒng)之間通過工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)通信，以太環(huán)網(wǎng)的建立提高了通信的擴(kuò)展性，可方便其他系統(tǒng)直接接入信集閉系統(tǒng)。

圖1 礦用電機(jī)車安全防護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計總體架構(gòu)

2 電機(jī)車安全防護(hù)系統(tǒng)功能的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 防闖紅燈功能設(shè)計與實現(xiàn)

防闖紅燈功能設(shè)計要求：電機(jī)車在煤礦運輸過程中遇到紅綠燈時，若綠燈亮，則電機(jī)車正常運輸和行駛；若紅色亮，則電機(jī)車停止運行，當(dāng)電機(jī)車因特殊情況發(fā)生不停車情況時，報警裝置觸發(fā)進(jìn)行報警，同時電機(jī)車在報警裝置的提示下被控斷電停止運行。

此項功能的實現(xiàn)需要原有信集閉系統(tǒng)、紅燈信號檢測器及電機(jī)車車載系統(tǒng)相配合。首先通過信集閉系統(tǒng)將電機(jī)車的運行路線設(shè)定好，電機(jī)車按照設(shè)定的路線行駛。當(dāng)電機(jī)車經(jīng)過紅綠燈路口時，由紅燈信號檢測器對紅綠燈狀態(tài)進(jìn)行檢測，并將檢測信號發(fā)送到電機(jī)車車載系統(tǒng)的主控制器上進(jìn)行處理。當(dāng)檢測到為綠燈時，主控制器輸出低電平信號，電機(jī)車正常行駛；當(dāng)檢測到為紅燈時，主控制器會輸出高電平信號，由該信號控制電機(jī)車的報警與制動，預(yù)防電機(jī)車闖紅燈情況的發(fā)生。

2.2 防超速脫軌功能設(shè)計與實現(xiàn)

防超速脫軌功能設(shè)計要求：電機(jī)車在煤礦運輸過程中，當(dāng)因運輸速度過快發(fā)生超速現(xiàn)象時，電機(jī)車車載監(jiān)控系統(tǒng)會輸出相應(yīng)的報警信號，同時控制調(diào)速器降低運行速度，防止超速脫軌情況發(fā)生。

為實現(xiàn)此功能，系統(tǒng)采用霍爾傳感器對電機(jī)車運行速度進(jìn)行檢測[3]，將其安裝在電機(jī)車的車軸上，通過車載控制器最終可將車軸轉(zhuǎn)動的速度轉(zhuǎn)化為電機(jī)車的實際運行速度。系統(tǒng)設(shè)置了電機(jī)車運行速度的限定范圍，基于該速度范圍來對實際運行速度進(jìn)行判定，當(dāng)電機(jī)車的實際運行速度超出設(shè)定的速度范圍時，則電機(jī)車車載系統(tǒng)觸發(fā)聲光報警裝置同時控制調(diào)速器降低電機(jī)車運行速度。

2.3 防追尾、碰撞功能設(shè)計與實現(xiàn)

防追尾、碰撞功能設(shè)計要求：電機(jī)車在煤炭運輸過程中，當(dāng)系統(tǒng)檢測到兩輛電機(jī)車之間車距小于預(yù)設(shè)的距離值時，自動觸發(fā)報警裝置，向監(jiān)控調(diào)度中心上傳信息同時自動運行剎車減速指令，確保電機(jī)車運行的安全性，防止追尾和相撞等安全事故的發(fā)生。

此項功能的實現(xiàn)采用了射頻識別檢測技術(shù)，需要安裝射頻通訊儀器，實現(xiàn)對電機(jī)車運行狀態(tài)的連續(xù)性檢測。通過射頻識別檢測技術(shù)，可對兩輛電機(jī)車之間的車距進(jìn)行判斷分析，保證車與車之間的安全運行距離，確保機(jī)車的行車安全。

2.4 防誤倒車功能設(shè)計與實現(xiàn)

防誤倒車功能設(shè)計要求：電機(jī)車在倒車過程中，當(dāng)電機(jī)車與障礙物之間的距離超過安全距離時，觸發(fā)報警裝置，提示監(jiān)控調(diào)度中心工作人員；當(dāng)遠(yuǎn)小于安全距離時，自動控制電機(jī)車停止運行。

此項功能通過超聲波收發(fā)器實現(xiàn)，將該裝置安裝在電機(jī)車兩側(cè)。當(dāng)電機(jī)車進(jìn)行倒車操作時，超聲波收發(fā)器開始工作，探頭自動開啟探測功能，面向各個方向進(jìn)行探測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)障礙物時，顯示屏上會實時顯示電機(jī)車與障礙物之間的距離，一旦超過事先設(shè)定好的安全距離，那么報警裝置將會被觸發(fā)，提醒監(jiān)控調(diào)度中心；當(dāng)遠(yuǎn)小于安全距離時，系統(tǒng)自動控制電機(jī)車停止運行。

3 實際應(yīng)用效果分析

將在原有電機(jī)車信集閉系統(tǒng)的基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計后的安全防護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用于實際礦井中，在安裝試運行三個月期間，電機(jī)車闖紅燈、超速行駛的情況大幅度減少，通過升級后的安全防護(hù)系統(tǒng)，工作人員可在顯示屏上實時掌握前后方電機(jī)車之間的運行狀態(tài)，防護(hù)系統(tǒng)可根據(jù)兩車之間的距離判斷是否有追尾碰撞事故發(fā)生。系統(tǒng)在試運行期間安全事故發(fā)生率大大減少，與無防護(hù)系統(tǒng)相比減少了90%左右，表明優(yōu)化設(shè)計后的安全防護(hù)系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期要求，提高了礦用電機(jī)車的安全管理能力，間接為煤礦企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

針對礦用電機(jī)車運輸過程中存在的安全事故問題，如闖紅燈、超速脫軌、誤倒車、追尾、碰撞等，為了防止此類事故的發(fā)生，在原有電機(jī)車信集閉系統(tǒng)的基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計了一套安全防護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)融合了霍爾傳感器檢測、超聲波收發(fā)檢測、紅燈信號檢測、射頻識別檢測等技術(shù)。實際應(yīng)用效果表明，新設(shè)計的安全防護(hù)系統(tǒng)大大降低了電機(jī)車安全事故的發(fā)生率，保障了煤礦運輸?shù)陌踩煽啃?，為礦井電機(jī)車安全防護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)化與設(shè)計提供了一定的參考。