兖州煤业鄂尔多斯能化有限公司技术中心 内蒙古鄂尔多斯 017000
摘要：煤矿运输上主要有两种运输方式，一种是主运输，另一种是辅助运输，其中辅助运输又分为轨道辅助运输和无轨辅助运输两种。轨道辅助运输以悬吊单轨和铺设双轨为主要特征；无轨辅助运输以机动车辆为主要特征，其中胶轮车运输是无轨辅助运输的其中一种，目前我国的许多新型煤矿采用这种运输模式，但是由于煤矿成本与井下工作空间的限制，辅助运输巷道较窄，一般只能容纳单个车辆通行，因而容易在某区域内出现交通阻塞，导致车辆频繁的倒车，造成很多问题，更为严重的是会导致某些安全事故的发生。为了解决这些问题，设计研究煤矿胶轮车自动调度监控系统是非常必要的。
关键词：胶轮车；自动调动系统；控制策略算法
引言
在煤矿生产过程中，运输是很重要的组成部分。设计一套自动调度系统，可以让调度员在控制室中就可以监控所有车辆的运行情况，并且及时发出指令对车辆进行调度，可以有效防止交通堵塞的发生，大大提高了运输效率。
1 监控调度控制系统概述
1.1 系统功能概述
根据煤矿辅助运输的条件，要求无轨胶轮机车自动控制与调度系统能够完成对井下无轨胶轮机车的实时监测、自动控制和定位指挥调度等，实行自动交通管制，使车辆司机按照设定的行车规则进行行驶，可以有效地解决车辆的避让问题，彻底排除由撞车或追尾所带来的安全隐患，同时可以提高井下车辆的工作运行效率。该系统可以使井上调度人员及时地掌握井下车辆的动态实时分布与作业情况，让管理人员和生产人员有机地结合在一起，加强安全部门管理的科学化、制度化和信息化。
自动控制与调度系统的方案功能是：
（1）车辆监测定位功能
可以监测井下所有无轨胶轮车的运行位置，即某号车在井下所处的区段（位置），来判断车辆的行驶方向。
（2）自动控制与调度功能
根据煤矿运输工艺要求，具体自动调度控制功能如下：
①根据反方向（进路或区段）车辆占道的实际情况，以及煤矿井下车辆行驶的工艺要求，自动发放红、绿灯控制信号以指挥车辆的通行与躲避，当反方向占道情况解除可自动为躲避车辆开绿灯指示放行。
②可以实现车辆运行优先级的设定，当车辆运行冲突时，自动允许优先级高的车辆通行，对于具有特殊任务的车辆，可以设定其为最高优先级，即行进路线上的所有车辆均要避让特殊任务的车辆；
③为了防止追尾，在同方向上每个区段只允许有一辆车通行。
（3）显示功能
对车辆的行驶位置、路线、交通灯亮灭，上位监控主机实时显示。
1.2 系统介绍
（1）巷道结构
结构划分：煤矿无轨胶轮车工作运输活动范围在井下运输直巷道和斜巷道区域内，实现井下之间以及井下与地面之间的设备、人员及材料的运输任务。为了保证行车的安全与提高运输线路的运输能力，井下运输巷道中每隔一段距离需设置1个避车点，用于相互对开的车辆之间进行错车让路，相同水平运输巷道之间的相互交错形成了交叉口，避车点与交叉口把运输巷道分隔成长短不一的区段，许许多多的区段、交叉口与避车点相互连接，构成了井下无轨运输的线路结构分布。
（2）胶轮车检测点布局
实现区段内胶轮车数量及信息的采集，在设计实现上需在每个区段的出入口处放置检测胶轮车信息的无线装置。目前用于胶轮车位置检测的手段有许多，比如有源RFD技术、无源RFD技术、红外传感、图像识别等。基于ZigBee无线通信这种技术在地面机车定位、井下安全监控、井下人员跟踪等方面已有较为成熟的应用，本文研究的胶轮车运输监控与调度系统采用无线检测技术，下面说明采用这种技术时的检测装置布置要求。
（3）控制信号灯布置
为了保证胶轮车进入区段能安全运行，需在每个区段入口处向行车司机提供是否可以驶入的信息，提供信息的有效方法就是在区段的两侧分别设置1架信号灯，即红绿灯显示装置，以信号灯的工作状态作为胶轮车是否可以驶入区段的调度依据。信号灯的布置如图1所示，其中信号灯1X防护A向驶来的车辆，2X防护B向驶来的车辆。
图1信号灯布置示意图
2 系统控制策略
根据煤矿井下的实际情况，在工程上实现胶轮机车所处区段及行驶方向的检测，无线传输信息经过检测基站进行处理运算后才能得到准确的车辆所处位置以及车辆的行驶方向。发射节点、检测点、检测基站和发放控制信息的交通信号灯构成了控制子系统。系统同时要求对车辆的行驶路线和交通灯亮灭状态进行实时显示，并发送控制命令，这些由上位监控主机来实现。子系统内部以及子系统与监控主机的通信通过CAN总线完成。为实现系统监测、自动控制与调度和显示等功能，该监控系统图如图2所示。
图2监控系统框图
监控系统具体包括五方面，具体如图3所示。
图3监控系统构成框图
各部分功能介绍如下
车辆检测定位单元：该部分是通过在井下合适位置安装定点接收装置，同时在车上安装发射装置，由接收和发送装置来精确的检测到车辆的信息，再通过该单元采集到的信息来判断出车辆信息并通过总线发送给上位机。
网络通信单元：用来完成上位机与下位机之间的信息传递，达到实时控制目的，稳定可靠的通信网络在该监控系统在那个起到非常重要的作用，其包括无线采集通信部分和有线通信部分。
人工干预控制单元：该部分功能是在井下系统运行过程中，当出现诸如车辆运行事故，信息采集模块不正常工作，控制设备不正常工作等状况时，通过该单元的报警控制、语音控制来认为调整，使事故不影响正常的系统运行。
车辆运行显示单元：该部分的功能是通过软件的设计开发，可以实时的显示整个井下巷道中的系统运行状况，包括静态的巷道及动态的车辆、红绿灯等实时情况，使调度人员能实时查看井下真实运行的状况。
控制系统单元：该部分的功能是通过设计井下控制策略算法，达到自动控制运输系统的运行，包括控制算法设计、红绿灯控制规则、事故处理报警灯。
结束语
本文介绍了煤矿井下调度运输系统的发展现状，并阅读煤矿井下胶轮机车运行调度相关文献的基础上，根据目前的煤矿井下的实际情况提出了煤矿胶轮车自动调度系统的设计方案，针对设计方案主要介绍了控制策略的设计及实现。
参考文献：
[1] 王江南.煤矿井下胶轮机车自动调度系统—监控基站的研制[D].西安科技大学，2012.
论文作者:王新伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/16
标签：胶轮论文; 井下论文; 车辆论文; 区段论文; 煤矿论文; 系统论文; 巷道论文; 《基层建设》2018年第16期论文;