礦井智能電車系統(tǒng)升級(jí)優(yōu)化

蘇 洋

（西山煤電官地礦運(yùn)輸區(qū)， 山西 太原 030053）

引言

物流運(yùn)輸效率是決定煤礦企業(yè)，尤其是地下開(kāi)采的煤礦企業(yè)生產(chǎn)效率上限的重要因素[1]。目前，我國(guó)地下煤礦的主要運(yùn)輸方式是帶式輸送機(jī)運(yùn)輸，而以往的有軌電車變成了輔助運(yùn)輸。當(dāng)前輔助運(yùn)輸存在運(yùn)輸?shù)攸c(diǎn)分散、電車運(yùn)行無(wú)規(guī)律和無(wú)人監(jiān)控等，如有軌電車主要是執(zhí)行物料運(yùn)輸、運(yùn)輸矸石、空車和空機(jī)頭任務(wù)，一般沒(méi)有時(shí)間要求，而且電車運(yùn)行路線不固定。電車司機(jī)在進(jìn)行單點(diǎn)作業(yè)時(shí)，時(shí)常會(huì)亂停亂放電車，占用軌道時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成其他電車在經(jīng)過(guò)時(shí)必須依靠司機(jī)預(yù)判停車，進(jìn)行人工調(diào)度錯(cuò)車，嚴(yán)重降低了電車的運(yùn)輸效率[2]。因此亟待一種智能電車運(yùn)輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)井下有軌電車的規(guī)范化、程序化和統(tǒng)籌化的整體調(diào)度，來(lái)提高煤礦經(jīng)濟(jì)效率。

1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研

對(duì)國(guó)投新集能源公司的劉莊煤礦進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研。雖然該礦擁有井下有軌電車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)，但只限于監(jiān)控電車的車頭，對(duì)于處于運(yùn)行狀態(tài)的空車無(wú)法進(jìn)行有效監(jiān)管，具體表現(xiàn)為：

1）電車占用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。各工作面的生產(chǎn)隊(duì)為了方便自己操作，時(shí)常在計(jì)劃時(shí)間前就裝運(yùn)材料，而且在材料到達(dá)后不及時(shí)卸料，導(dǎo)致電車被占用不能進(jìn)行下一步的工作；若運(yùn)出的材料不能及時(shí)升井，也會(huì)造成電車積壓；對(duì)于未卸盡物料的電車棄之不用，形成積壓。以上種種因素，使得煤礦電車調(diào)撥十分緊張。

2）監(jiān)控技術(shù)落后。電車運(yùn)輸物料時(shí)常會(huì)運(yùn)往錯(cuò)誤的地點(diǎn)，以及由于井下的交接手續(xù)太過(guò)簡(jiǎn)單，無(wú)法獲得裝載物料的詳細(xì)信息。

2 智能電車控制系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)構(gòu)建

1）依靠通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，實(shí)現(xiàn)信息安全監(jiān)控。智能電車控制系統(tǒng)能使井下有軌電車的運(yùn)行規(guī)范化、程序化、系統(tǒng)化。智能電車控制系統(tǒng)將信號(hào)安全監(jiān)控作為基礎(chǔ)，以通信網(wǎng)絡(luò)作為信息傳輸平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)電車物料裝運(yùn)與卸載的管理信息化，使有軌電車控制智能化，能減少電車司機(jī)和押運(yùn)人員的數(shù)量，有效提高礦井物料的運(yùn)輸效率，不僅避免電車積壓現(xiàn)象的出現(xiàn)，還能避免井下運(yùn)輸事故的發(fā)生，真正意義上實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)代化、自動(dòng)化和信息化[3]。

2）信號(hào)連鎖，依據(jù)控制優(yōu)先權(quán)運(yùn)行。信號(hào)機(jī)、計(jì)算軸器、轉(zhuǎn)轍機(jī)和電車等是智能電車控制系統(tǒng)的主要控制對(duì)象（信號(hào)接收端）。以工業(yè)級(jí)的千兆網(wǎng)絡(luò)作為傳輸平臺(tái)，在各運(yùn)輸巷道內(nèi)安裝設(shè)置Wi-Fi通信基站全面覆蓋信息傳輸用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)建完整的“信號(hào)、集中、閉塞”電車信息管理系統(tǒng)，使原本分散的軌道運(yùn)輸區(qū)間形成信號(hào)聯(lián)鎖，聯(lián)鎖控制道岔設(shè)備，可以使電車調(diào)度合理化，運(yùn)行更加安全有序；安設(shè)有用于電車調(diào)度管理和信號(hào)聯(lián)鎖的中央服務(wù)器，對(duì)數(shù)量眾多的電車實(shí)現(xiàn)區(qū)間閉塞、信號(hào)控制、合理調(diào)度和運(yùn)行權(quán)限管理等功能；在每部動(dòng)力車頭上安裝車載控制器，依據(jù)電車調(diào)度室設(shè)置的優(yōu)先控制權(quán)，結(jié)合中央服務(wù)器發(fā)出的操作指令，保證電車的運(yùn)行安全。

2.2 操作模式

經(jīng)過(guò)升級(jí)優(yōu)化后的礦井智能電車系統(tǒng)擁有人工駕駛、遙控器操控和自動(dòng)駕駛?cè)N運(yùn)行模式。可以根據(jù)工作要求和現(xiàn)場(chǎng)情況切換不同的列車運(yùn)行模式，如下頁(yè)圖1所示。

1）人工駕駛模式。在此模式下，主要依靠電車司機(jī)在駕駛室內(nèi)操控有軌電車，電車司機(jī)發(fā)出的操作信號(hào)的優(yōu)先等級(jí)最高，而遠(yuǎn)程控制中心主要執(zhí)行的是對(duì)電車的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控?？刂浦行木C合個(gè)區(qū)巷對(duì)電車的使用需求和電車停放狀況向電車司機(jī)發(fā)出工作指令，在收到指令后，司機(jī)手動(dòng)控制列車按指定路線運(yùn)行，觀察軌道前方的信號(hào)機(jī)的紅綠燈情況，按照紅燈停綠燈行的交通規(guī)則運(yùn)行。

圖1 三種列車運(yùn)行模式的操作示意圖

2）遙控器操控模式。將遙控器與電車的信號(hào)接收端形成關(guān)聯(lián)，此時(shí)遙控器發(fā)出的信號(hào)具有最高優(yōu)先級(jí)。工作面的工人操作遙控器發(fā)出運(yùn)行指令控制電車完成前進(jìn)、后退和停止等操作。在完成物料的裝卸和掛鉤工作后，工作人員將工作完成的信號(hào)通過(guò)電車駕駛室或遙控器發(fā)給控制中心，由控制中心決定運(yùn)行電車的駕駛模式。

3）自動(dòng)駕駛模式。對(duì)于已經(jīng)明確了列車運(yùn)行的路線，而且在運(yùn)輸過(guò)程中不需要人工輔助的任務(wù)，可以使電車在發(fā)車點(diǎn)與目的地之間運(yùn)行時(shí)切換為該模式。在自動(dòng)駕駛模式下，控制中心發(fā)出的指令具有最高優(yōu)先級(jí)，電車接受控制中心的直接控制，控制中心結(jié)合巷道中信號(hào)機(jī)發(fā)回的紅綠燈情況操控完成電車的前進(jìn)、后退與停止等。井下所有的電車都可在控制中心指定的軌道線路上運(yùn)行與停靠，這個(gè)過(guò)程中只需要控制中心的2名工作人員就可實(shí)現(xiàn)。

3 基本功能

1）實(shí)時(shí)信號(hào)傳輸。依靠在巷道內(nèi)架設(shè)的有線和無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，接收井下設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)（包括運(yùn)輸巷道內(nèi)的定點(diǎn)視頻、電車的行車視頻、電車的速度、運(yùn)輸物料的信息、電車的準(zhǔn)確位置和岔道設(shè)備工作狀態(tài)等），并在地面就能發(fā)出控制電車的指令和調(diào)度信息到電車駕駛室和機(jī)車室。

2）聯(lián)鎖控制。在不同的運(yùn)輸區(qū)間和敵對(duì)進(jìn)路之間構(gòu)建聯(lián)鎖控制，在信號(hào)機(jī)、計(jì)軸器和轉(zhuǎn)轍機(jī)之間通過(guò)聯(lián)鎖控制保證眾多電車運(yùn)行調(diào)度的安全[4]。

3）無(wú)人駕駛。依靠地面控制中心與井下運(yùn)輸巷道聯(lián)通的通信網(wǎng)絡(luò)向電車下達(dá)運(yùn)行指令，遠(yuǎn)程控制電車的運(yùn)行、速度、方向、撒砂、鳴笛等操作。

4）信息化管理。實(shí)時(shí)監(jiān)控物料的裝卸狀態(tài)和數(shù)量信息，在電車的運(yùn)輸與物料存放的全過(guò)程實(shí)現(xiàn)電子信息化管理。

4 效果分析

表1所示為劉莊煤礦進(jìn)行礦井智能電車系統(tǒng)升級(jí)優(yōu)化前后的對(duì)比表。

表1 系統(tǒng)升級(jí)優(yōu)化前后對(duì)比表

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)多數(shù)煤礦有軌電車的物料運(yùn)輸和生產(chǎn)調(diào)度仍處于人工管理的階段，而礦井智能電車系統(tǒng)以安全性和可靠性為前提，使電車的調(diào)度管理實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、信息化和無(wú)人化，因此應(yīng)大力推廣運(yùn)用。