地下礦無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸關(guān)鍵技術(shù)分析

王晶晶　張偉　李江

摘 要 本文主要分析了無(wú)人駕駛電機(jī)車技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題，并提出相應(yīng)的技術(shù)分析方案，這些方案主要包括了智能電機(jī)車技術(shù)方案和通訊技術(shù)方案。實(shí)驗(yàn)證明了地下礦無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸是切實(shí)可行的，并能取得良好的效果。

關(guān)鍵詞 地下礦 無(wú)人駕駛電機(jī)車 技術(shù)分析

中圖分類號(hào)：TD52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

礦石運(yùn)輸是地下礦運(yùn)輸?shù)闹匾こ讨?。目前我?guó)主要采取軌道運(yùn)輸、皮帶運(yùn)輸和無(wú)軌運(yùn)輸?shù)热N運(yùn)輸方法，其中軌道運(yùn)輸主要是以電機(jī)車作為牽引設(shè)備的。

國(guó)內(nèi)的軌道運(yùn)輸也存在一些問(wèn)題，如不能直接控制電機(jī)車的運(yùn)行，控制能力低；不能獲取電機(jī)車的準(zhǔn)確位置；對(duì)于人工操作的電機(jī)車在運(yùn)輸時(shí)容易受到人為因素的影響，操作人員易疲勞，容易發(fā)生交通事故。隨著時(shí)代的發(fā)展，采礦規(guī)模越來(lái)越大，對(duì)采礦技術(shù)的安全、效率的要求越來(lái)越高，尤其是一些高海拔、超深度的危險(xiǎn)礦區(qū)。同時(shí)，工作人員對(duì)工作環(huán)境的要求也不斷提高。這就說(shuō)明了急需一種無(wú)人采礦的新技術(shù)來(lái)解決這些現(xiàn)存的問(wèn)題，無(wú)人駕駛是地下礦電機(jī)車運(yùn)輸方式發(fā)展的新趨勢(shì)，而無(wú)人駕駛電機(jī)車技術(shù)則可以提供一種安全可靠地運(yùn)輸方式，可以滿足新時(shí)代的需求，可以很好地適用于一些大型的、較特殊的礦山。

目前我國(guó)使用無(wú)人駕駛電機(jī)車技術(shù)的礦山比較少，而在歐洲的少數(shù)國(guó)家已經(jīng)采用了該項(xiàng)技術(shù)。由于在世界范圍內(nèi)采礦業(yè)很少采用該技術(shù)，所以其報(bào)道及相關(guān)資料都比較少，使得該項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)難度很大。

1應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

無(wú)人駕駛電機(jī)車技術(shù)是一項(xiàng)集采礦技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、變頻拖動(dòng)技術(shù)、工程設(shè)計(jì)技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)等為一體的、多學(xué)科、涉及多個(gè)領(lǐng)域的綜合性技術(shù)。而這些技術(shù)主要可以分成兩類，一類為無(wú)人駕駛電機(jī)車的軟硬件技術(shù)系統(tǒng)，包括通訊技術(shù)、變頻拖動(dòng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、特殊傳感器技術(shù)等；另一類則主要包括采礦技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、工程設(shè)計(jì)技術(shù)等。

2電機(jī)車運(yùn)輸技術(shù)方案的確定

電機(jī)車是無(wú)人駕駛電機(jī)車的重要設(shè)備，是電機(jī)車運(yùn)輸中主要的監(jiān)控對(duì)象。其中要解決的主要技術(shù)包括驅(qū)動(dòng)技術(shù)和控制方案。

2.1電機(jī)車驅(qū)動(dòng)技術(shù)方案

由于無(wú)人駕駛電機(jī)車，這就說(shuō)明了電機(jī)車的實(shí)際情況很難根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，這就對(duì)電機(jī)車的控制的準(zhǔn)確性要求很高，因?yàn)檫@關(guān)系到了運(yùn)輸?shù)陌踩?。在目前的電機(jī)車驅(qū)動(dòng)方式中變頻器驅(qū)動(dòng)方式可以滿足該要求，并得到了廣泛的應(yīng)用。

2.2機(jī)車控制技術(shù)方案的確定

無(wú)人駕駛機(jī)動(dòng)車的控制是在地表的集中控制室進(jìn)行遙控操作的，這既可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，還可以保證運(yùn)輸?shù)陌踩@也說(shuō)明電機(jī)車必須具備智能控制系統(tǒng)，可以通過(guò)以下幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)智能化。

（1）按照調(diào)度指令自動(dòng)運(yùn)行，電機(jī)車接收到指令后，按程序自動(dòng)運(yùn)行，如在不同的路線選擇不同的運(yùn)行速度。

（2）電機(jī)車控制方式，電機(jī)車必須具有多種控制方式，如遙控方式、人工方式、自動(dòng)方式等，可以進(jìn)行有效的綜合控制。

（3）電機(jī)車自動(dòng)保護(hù)功能，如電機(jī)車可根據(jù)路線情況自動(dòng)停止，避免與其他車子碰撞。

（4）電機(jī)車同步控制，需要兩臺(tái)電機(jī)車保持同步操作功能。

（5）電機(jī)車事故處理，若果其中一臺(tái)電機(jī)車出現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)退出問(wèn)題設(shè)備，有控制室人員遙控操作。

（6）合適的電壓適應(yīng)范圍，變頻器的直流電壓保持在0-550V較合適。

3通訊技術(shù)方案的確定

3.1地下無(wú)人駕駛電機(jī)車無(wú)線通訊環(huán)境分析

根據(jù)無(wú)線通訊實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明狹長(zhǎng)的巷道對(duì)通訊的距離影響很大，在地表空曠的地帶通訊距離可達(dá)1-2km的設(shè)備，在地下巷道的通訊距離只有200-300m，其中彎巷道的通訊距離將會(huì)更短。 同時(shí)在狹長(zhǎng)的巷道采用無(wú)線電通訊，無(wú)線電波會(huì)進(jìn)行沒有規(guī)律的反射，會(huì)給通訊帶來(lái)不好的影響。

3.2無(wú)人駕駛機(jī)電車運(yùn)輸對(duì)無(wú)線通訊的需求分析

無(wú)人駕駛機(jī)電車運(yùn)輸必須具備兩條無(wú)線通訊線路，一條是連接車頭和車尾的通訊，對(duì)車頭車尾實(shí)現(xiàn)進(jìn)行同步控制；另外一條是電機(jī)車和控制室之間的無(wú)線通訊，以實(shí)現(xiàn)這兩者之間的數(shù)據(jù)傳輸。

無(wú)線通訊的數(shù)據(jù)容量。通訊對(duì)象的數(shù)據(jù)容量取決于電機(jī)車運(yùn)輸?shù)目刂埔?。在滿足要求的基礎(chǔ)上，把總的通訊數(shù)據(jù)容量壓縮到最小的字節(jié)。

無(wú)線通訊對(duì)象的數(shù)量。無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸時(shí)使用的無(wú)線通訊對(duì)象的特點(diǎn)是固定的而且數(shù)量少。

無(wú)線通訊的覆蓋范圍要求。必須在運(yùn)輸?shù)姆秶鷥?nèi)完全覆蓋無(wú)線通訊，以確保無(wú)人駕駛機(jī)電車的可靠安全。

3.3通訊方案確定

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，涌現(xiàn)了多種類型、多種用途的無(wú)線通訊技術(shù)。根據(jù)無(wú)人駕駛電機(jī)車對(duì)無(wú)線通訊的實(shí)際需求以及各方面特點(diǎn)的整體分析，采取以下方案：在控制室設(shè)置無(wú)線通訊的主站，再沿著巷道鋪設(shè)電纜，然后在電纜上接無(wú)線通訊的中繼器。通過(guò)中繼器與移動(dòng)電機(jī)車進(jìn)行通訊，從而形成完整的通訊系統(tǒng)。此方案特點(diǎn)有：沿巷道鋪設(shè)電纜所傳輸?shù)男盘?hào)安全可靠；采取的總線控制技術(shù)，有效解決的多種干擾問(wèn)題；無(wú)線信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)；采用增加中繼器的方案解決了車頭和車尾的通訊問(wèn)題。

4結(jié)論

無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸時(shí)是新時(shí)代下地下礦電機(jī)車運(yùn)輸發(fā)展的趨勢(shì)，可以滿足采礦業(yè)發(fā)展形成的多種需求。文章主要分析了無(wú)人駕駛電機(jī)車的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，并提出了相應(yīng)的技術(shù)方案，主要包括機(jī)車驅(qū)動(dòng)方案和通訊技術(shù)方案。

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