楊 麗

（霍州煤電集團(tuán)汾河焦煤公司三交河煤礦，山西 洪洞 041600）

軌道運(yùn)輸存在運(yùn)輸環(huán)節(jié)多、適應(yīng)性差的問題，對(duì)礦井高效生產(chǎn)有一定制約[1]。無軌膠輪車運(yùn)輸具有運(yùn)行速度高、運(yùn)輸環(huán)節(jié)少等優(yōu)點(diǎn)[2]，符合煤礦高效生產(chǎn)需求。無軌膠輪車在運(yùn)輸過程中，需要高效的調(diào)度指揮系統(tǒng)，以確保該運(yùn)輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)真正的安全、高效運(yùn)輸。三交河煤礦針對(duì)無軌膠輪車運(yùn)輸存在的人工調(diào)度效率低問題，進(jìn)行調(diào)度指揮系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用，有效實(shí)現(xiàn)無軌膠輪車運(yùn)輸效率的最大化。

1 工程概況

三交河煤礦原輔助運(yùn)輸方式為軌道運(yùn)輸，主要負(fù)責(zé)人員及物料運(yùn)輸，存在運(yùn)輸效率低、物料轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)多等問題。三交河煤礦對(duì)輔助運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造后，輔助運(yùn)輸全部采用無軌膠輪車運(yùn)輸，有效提高運(yùn)輸效率。但在使用無軌膠輪車運(yùn)輸過程中，存在以下幾個(gè)方面問題：（1）原有軌運(yùn)輸巷道寬度不滿足兩輛無軌膠輪車并列運(yùn)行，因此，改造后的無軌膠輪車運(yùn)輸只能分段單車運(yùn)行；（2）沿用原有軌運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)行人工調(diào)度無軌膠輪車，調(diào)度效率低下；（3）沿用對(duì)講機(jī)聯(lián)絡(luò)傳話的人工調(diào)度方式存在信號(hào)差、信息轉(zhuǎn)述有誤等問題，影響運(yùn)輸效率，導(dǎo)致安全問題。因此，需利用電子和通信技術(shù)，研發(fā)一套針對(duì)三交河煤礦無軌膠輪車運(yùn)輸?shù)淖詣?dòng)高效調(diào)度指揮系統(tǒng)，以保證無軌膠輪車運(yùn)輸效率的最大化，并保證安全運(yùn)輸，為礦井高效生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

2 車輛調(diào)度系統(tǒng)整體方案

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體要求

無軌膠輪車調(diào)度指揮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)地面車輛調(diào)度指揮中心集中統(tǒng)一調(diào)度，要滿足井下工作環(huán)境以及長(zhǎng)期連續(xù)、穩(wěn)定工作的要求，系統(tǒng)能夠利用無線4G 網(wǎng)絡(luò)通訊實(shí)現(xiàn)車輛定位與調(diào)度，地面軟件監(jiān)控界面能夠直觀顯示，操作簡(jiǎn)便，具備車載視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，并具備車輛防追尾預(yù)警、信號(hào)燈控制、車輛調(diào)度自動(dòng)控制及司機(jī)管理等功能[2-6]，同時(shí)具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢功能，能夠不斷優(yōu)化車輛調(diào)度控制邏輯，確保運(yùn)輸效率實(shí)現(xiàn)最大化。

2.2 系統(tǒng)整體功能設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體要求，無軌膠輪車調(diào)度系統(tǒng)主要包含無線4G 通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、車輛定位系統(tǒng)、調(diào)度指揮系統(tǒng)和車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)。在各系統(tǒng)布置前，先根據(jù)礦井巷道布置、巷道長(zhǎng)度、交叉點(diǎn)分布等基本參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后對(duì)礦井原有運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試分析，查找存在的不足，對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸大巷的實(shí)際情況，通過理論分析、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、電腦模擬試驗(yàn)相結(jié)合的方法，將調(diào)度指揮系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。三交河煤礦無軌膠輪車調(diào)度系統(tǒng)整體功能設(shè)計(jì)如圖1。

圖1 膠輪車調(diào)度系統(tǒng)整體功能設(shè)計(jì)

2.3 車輛運(yùn)行安全程序設(shè)計(jì)

車輛運(yùn)行安全主要需解決車輛防碰撞、防追尾問題，安全程序設(shè)計(jì)采用定制的區(qū)間閉鎖裝置，對(duì)每臺(tái)無軌膠輪車安裝該閉鎖裝置后，采用抗干擾、控制距離遠(yuǎn)的無線數(shù)據(jù)傳輸方式進(jìn)行控制。該裝置具備倒車影像、運(yùn)行線路標(biāo)識(shí)等功能，當(dāng)車輛與障礙物之間距離較近時(shí)，車輛自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，當(dāng)車輛與車輛間距離過近時(shí)，兩車雙方均能收到預(yù)警信號(hào)。在車輛發(fā)出預(yù)警信號(hào)后，進(jìn)入程序處理流程，處理程序經(jīng)識(shí)別處理后，送入閉鎖裝置的邏輯控制電路，安全控制程序繼電器吸合啟動(dòng)，此時(shí)車輛喇叭發(fā)出報(bào)警，同時(shí)按照處理流程進(jìn)行減速或剎車，防止車輛發(fā)生碰撞。車輛防撞處理流程如圖2。

2.4 無線網(wǎng)絡(luò)通訊覆蓋設(shè)計(jì)

采用KT319 礦用4G 無線通信系統(tǒng)，對(duì)礦井地面辦公區(qū)域及井下輔助運(yùn)輸巷道進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋。該系統(tǒng)由eSCN230 核心網(wǎng)、KT319-Z 光電轉(zhuǎn)換器、大功率基站、礦用隔爆兼本安型基站、礦用隔爆兼本安型不間斷電源、融合通信調(diào)度系統(tǒng)、交換機(jī)、接入網(wǎng)關(guān)和礦用本安型手機(jī)等設(shè)備組成。覆蓋設(shè)計(jì)包括地面及井下兩個(gè)部分。

（1）地面無線網(wǎng)絡(luò)通訊覆蓋設(shè)計(jì)

地面無線網(wǎng)絡(luò)通訊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)地面辦公區(qū)域進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，接入網(wǎng)絡(luò)為礦用本安型網(wǎng)絡(luò)終端系統(tǒng)，由融合通信調(diào)度系統(tǒng)、交換機(jī)、接入網(wǎng)關(guān)、地面用大功率基站、地面用光電轉(zhuǎn)換器等設(shè)備組成。

（2）井下無線網(wǎng)絡(luò)通訊覆蓋設(shè)計(jì)

采用礦用隔爆兼本安型基站，以及礦用隔爆兼本安型電源不間斷供電?；静贾梦恢靡笤谙锏垒^平直、坡度變化較小的巷道內(nèi)，以確保每個(gè)基站都能覆蓋較大范圍?；咎炀€向巷道走向方向安設(shè)，根據(jù)基站的發(fā)射與接收半徑，直巷內(nèi)基站間距按1000 m/臺(tái)進(jìn)行布設(shè)，在巷道拐彎處增設(shè)一個(gè)基站，基站天線指向巷道變向前后的兩個(gè)方向?；景苍O(shè)后要在每?jī)膳_(tái)基站中部測(cè)試基站信號(hào)情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)信號(hào)弱、無信號(hào)現(xiàn)象時(shí)需根據(jù)情況增加基站。

針對(duì)三交河煤礦主要輔助運(yùn)輸大巷布置情況，井下現(xiàn)場(chǎng)在平硐運(yùn)輸大巷、平硐配風(fēng)大巷、三采區(qū)運(yùn)輸巷等巷道內(nèi)安設(shè)6 臺(tái)無線網(wǎng)絡(luò)通訊基站，各基站通過光纖傳輸，地面采用光電轉(zhuǎn)換器接收，并將數(shù)據(jù)導(dǎo)入地面無線網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)。

3 車輛調(diào)度系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 軟件控制設(shè)計(jì)

系統(tǒng)控制軟件包含服務(wù)端和客戶端，軟件運(yùn)行過程中，通過井下通訊設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)端的讀卡器上，從采集的數(shù)據(jù)計(jì)算各巷道內(nèi)的車輛分布情況，然后通過車輛運(yùn)行要求和控制邏輯，發(fā)送控制井下車輛通行的紅綠燈，從而控制車輛有序運(yùn)行。軟件控制邏輯程序架構(gòu)如圖3。

3.2 軟件各項(xiàng)功能

（1）巷道分類監(jiān)控。將輸入標(biāo)識(shí)層的各巷道標(biāo)識(shí)為不同的顏色，并顯示井下各巷道的布置及相對(duì)位置關(guān)系，同時(shí)顯示各巷道內(nèi)的人員情況、現(xiàn)有車輛及運(yùn)行或停滯時(shí)間。對(duì)停滯時(shí)間過長(zhǎng)或運(yùn)行異常的車輛設(shè)置為針對(duì)性問題的符號(hào)閃爍，并自動(dòng)生成各巷道內(nèi)車輛運(yùn)行的詳細(xì)報(bào)表。通過查看報(bào)表，即可掌握各巷道內(nèi)車輛運(yùn)行情況。

（2）車輛定位與追蹤。通過使用RFID 無線檢測(cè)技術(shù)，在地面車輛調(diào)度指揮中心監(jiān)測(cè)井下各巷道內(nèi)車輛的位置、運(yùn)行方向、運(yùn)行速度等參數(shù)，為井下車輛調(diào)度提供依據(jù)。地面車輛調(diào)度指揮中心可通過選定車輛號(hào)碼發(fā)送調(diào)車指令，發(fā)送的調(diào)車指令能夠立即顯示到車輛顯示屏上并發(fā)出信息提示。

（3）行車信號(hào)控制。車輛在巷道內(nèi)行駛過程中，系統(tǒng)主機(jī)通過各車輛位置信息有序控制紅綠燈，通過紅綠燈指揮車輛有序駛?cè)朐O(shè)定區(qū)域或控制在錯(cuò)車區(qū)會(huì)車，確保人員運(yùn)輸及車輛的高效通行。在遇到人員緊急運(yùn)輸或物資緊急運(yùn)送情況時(shí)，可設(shè)定運(yùn)輸車輛具有優(yōu)先通行權(quán)，其他車輛通過地面監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行調(diào)度避讓，保障應(yīng)急運(yùn)輸能力。

（4）車輛運(yùn)行信息統(tǒng)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)車輛運(yùn)行信息的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，利用RFID 及讀卡器將實(shí)時(shí)運(yùn)輸數(shù)據(jù)傳送至地面監(jiān)控主機(jī)，可通過地面監(jiān)控主機(jī)隨時(shí)查詢車輛是否存在異常運(yùn)輸、是否存在車輛違章，也可查詢車輛檢修、維護(hù)、行駛路線、里程、運(yùn)行速度、運(yùn)行時(shí)間等信息?？赏ㄟ^車載甲烷檢測(cè)報(bào)警儀，隨時(shí)查詢車輛通過各巷道內(nèi)的瓦斯含量。根據(jù)該信息統(tǒng)計(jì)，監(jiān)督各車輛的加油及維護(hù)保養(yǎng)工作，防止車輛帶病運(yùn)輸，保障車輛的安全運(yùn)行。

（5）高效運(yùn)輸管理。通過調(diào)度指揮系統(tǒng)軟件，可查詢車輛的行駛記錄、維護(hù)保養(yǎng)記錄、故障及維修記錄以及司機(jī)的檔案等詳細(xì)信息，并通過軟件科學(xué)、合理地調(diào)配車輛、匹配司機(jī)，同時(shí)可查詢車輛庫(kù)存及使用情況，實(shí)現(xiàn)高效派車。

4 效果分析

通過對(duì)三交河煤礦車輛調(diào)度指揮系統(tǒng)的研發(fā)與現(xiàn)場(chǎng)安裝，系統(tǒng)控制范圍覆蓋三交河煤礦的平硐運(yùn)輸大巷、平硐配風(fēng)大巷、三采區(qū)運(yùn)輸巷等主要輔助運(yùn)輸巷道，并對(duì)地面調(diào)度指揮中心、井下紅綠燈、各類讀卡器、信號(hào)基站、車載影像以及通訊手機(jī)等設(shè)備進(jìn)行了逐一現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)。試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果均符合要求，各軟件測(cè)試結(jié)果也符合設(shè)計(jì)需要，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，車輛調(diào)度指揮系統(tǒng)運(yùn)行正常，達(dá)到了車輛高效調(diào)度的預(yù)期目標(biāo)。投入使用后的前1 個(gè)月內(nèi)，通過不斷優(yōu)化車輛調(diào)度控制邏輯，逐步實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸效率最大化。

5 結(jié)語

根據(jù)三交河煤礦井下無軌膠輪車高效運(yùn)輸?shù)男枰?，研發(fā)一套針對(duì)三交河煤礦無軌膠輪車運(yùn)輸?shù)淖詣?dòng)高效調(diào)度指揮系統(tǒng)，系統(tǒng)具備自動(dòng)調(diào)度、實(shí)時(shí)監(jiān)控、信息查詢、車輛定位、安全閉鎖等功能。在系統(tǒng)試運(yùn)行過程中對(duì)車輛調(diào)度控制邏輯進(jìn)行不斷優(yōu)化，確保車輛有序、高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸效率最大化，并保證安全運(yùn)輸。