礦用電機(jī)車(chē)安全防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

趙 翔

（華陽(yáng)集團(tuán)新景公司，山西 陽(yáng)泉 045000）

引言

目前，煤礦企業(yè)運(yùn)輸煤炭中最關(guān)鍵的機(jī)械設(shè)備為礦用電機(jī)車(chē)，由于持續(xù)增加的采煤量，同時(shí)也持續(xù)增加了電機(jī)車(chē)所具有的運(yùn)載量，不僅使越來(lái)越多的礦用電機(jī)車(chē)被應(yīng)用到井下，而且車(chē)輛的使用次數(shù)也逐漸增多，同樣使運(yùn)輸管理困難度也增大，并且有不少的安全事故發(fā)生在運(yùn)輸期間，影響著煤礦對(duì)安全的管理與經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)礦用電機(jī)車(chē)在運(yùn)輸調(diào)度體系帶來(lái)一定的考驗(yàn)。當(dāng)使用礦用電機(jī)來(lái)進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生誤倒車(chē)、追尾碰撞、超速脫軌、闖紅燈等安全事故。其中產(chǎn)生超速脫軌與追尾碰撞的次數(shù)最多。上面這幾種安全事故的發(fā)生不但會(huì)損壞電機(jī)車(chē)，而且威脅到工作人員的人身安產(chǎn)生，對(duì)煤礦正常開(kāi)采帶來(lái)很大的影響。基于之前的電機(jī)車(chē)信集閉系統(tǒng)，對(duì)安全防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化并深入展開(kāi)分析。

1 優(yōu)化所設(shè)計(jì)的電機(jī)車(chē)安全防護(hù)系統(tǒng)的總體架構(gòu)

圖1為礦用頂級(jí)車(chē)安全防護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的總體架構(gòu)?；谥暗碾姍C(jī)車(chē)信集閉系統(tǒng)，把聲光報(bào)警裝置、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、射頻識(shí)別檢測(cè)、紅燈信號(hào)檢測(cè)、超聲波收發(fā)檢測(cè)、霍爾傳感器檢測(cè)進(jìn)行了增設(shè)。按照所設(shè)計(jì)的詳細(xì)方案，報(bào)警、視頻監(jiān)控、防超速脫軌、防追尾碰撞、防誤倒車(chē)、防闖紅燈所有功能被工業(yè)以太網(wǎng)所融合，一直融合至之前的信集閉系統(tǒng)內(nèi)，然后在井下軌道中創(chuàng)建礦用電機(jī)車(chē)安全運(yùn)輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)減少了安全事故的概率。工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)可以讓車(chē)載監(jiān)控系統(tǒng)和井上監(jiān)控調(diào)度中心進(jìn)行通信，而且創(chuàng)建的以太網(wǎng)可以把通信所具有的擴(kuò)展性提高，這樣有利于信集閉系統(tǒng)有別的系統(tǒng)的接入。

2 實(shí)現(xiàn)和設(shè)計(jì)電機(jī)車(chē)安全防護(hù)系統(tǒng)功能

2.1 防闖紅燈功能

圖1 礦用電機(jī)車(chē)安全防護(hù)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)總體架構(gòu)

在設(shè)計(jì)防闖紅燈功能時(shí)，當(dāng)電機(jī)車(chē)運(yùn)輸煤礦時(shí)，會(huì)遇到紅燈、綠燈，如果此時(shí)亮燈的是綠燈，那么電機(jī)車(chē)就會(huì)行駛與運(yùn)輸；如果此時(shí)亮燈的是紅燈，那么電機(jī)車(chē)就會(huì)是停止?fàn)顟B(tài)，若電機(jī)車(chē)由于特殊原因不能停止運(yùn)行，那么就會(huì)觸發(fā)報(bào)警裝置并報(bào)警，而且，當(dāng)處于報(bào)警裝置時(shí)，電機(jī)車(chē)就會(huì)由于控?cái)嚯姸荒苓\(yùn)行[1]。

若想實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)功能，那么就要電機(jī)車(chē)車(chē)載系統(tǒng)、紅燈信號(hào)檢測(cè)器和之前的信集閉系統(tǒng)三者的配合。第一就是在設(shè)定電機(jī)車(chē)正常運(yùn)行線路時(shí)，要由信集閉系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，然后電機(jī)車(chē)在根據(jù)已經(jīng)設(shè)定好的線路進(jìn)行運(yùn)行。在電機(jī)車(chē)從有紅綠燈的道口經(jīng)過(guò)時(shí)，檢測(cè)紅綠燈所處狀態(tài)的是紅燈信號(hào)檢測(cè)器，在完成檢測(cè)之后，電機(jī)車(chē)的車(chē)載系統(tǒng)會(huì)接收其檢測(cè)信號(hào)，其主控器在對(duì)其信號(hào)處理。若檢測(cè)信號(hào)是綠燈時(shí)，信號(hào)為低電平被主控制器所輸出來(lái)，此時(shí)的電機(jī)車(chē)能夠運(yùn)行；若檢測(cè)信號(hào)是紅燈時(shí)，信號(hào)為高電平的被主控器所輸出來(lái)，電機(jī)車(chē)的制動(dòng)和報(bào)警被本信號(hào)進(jìn)行控制，能夠防止電機(jī)車(chē)發(fā)生闖紅燈。

2.2 防超速脫軌功能

在設(shè)計(jì)防超速脫軌功能時(shí)，根據(jù)相關(guān)要求:當(dāng)電機(jī)車(chē)運(yùn)輸煤礦時(shí)，由于較快的運(yùn)輸速度，所以就會(huì)發(fā)生超速，車(chē)載監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)出報(bào)警信號(hào)，而且運(yùn)行速度還會(huì)由控制調(diào)速器所下降，預(yù)防發(fā)生超速脫軌。

如果要想該功能得以實(shí)現(xiàn)，檢測(cè)電機(jī)車(chē)正常行駛的速度的是霍爾傳感器，把霍爾傳感器安裝至其車(chē)軸中，經(jīng)過(guò)車(chē)載控制器會(huì)把電機(jī)車(chē)行駛速度從車(chē)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)際速度中逐漸轉(zhuǎn)化過(guò)來(lái)。在系統(tǒng)中對(duì)電機(jī)車(chē)行駛速度進(jìn)行了范圍的限定，并以設(shè)定的速度范圍為基礎(chǔ)，來(lái)判定其運(yùn)行的實(shí)際速度，在電機(jī)車(chē)運(yùn)行的實(shí)際速度沒(méi)有在該范圍內(nèi)時(shí)，那么聲光報(bào)警裝置就會(huì)被觸發(fā)，而且還是被車(chē)載系統(tǒng)所觸發(fā)，那么電機(jī)車(chē)實(shí)際的行駛速度由于控制調(diào)速器而下降[2]。

2.3 防碰撞、防追尾功能

在設(shè)計(jì)防碰撞、防追尾功能時(shí)，所需要的有關(guān)需求：當(dāng)電機(jī)車(chē)運(yùn)輸煤炭時(shí)，若對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)相鄰電機(jī)車(chē)與電機(jī)車(chē)彼此之間的距離比之前設(shè)定的距離要小時(shí)，那么報(bào)警裝置就會(huì)被觸發(fā)，并把信息上傳到監(jiān)控調(diào)度中心，而且把剎車(chē)減速命令發(fā)出來(lái)，保障電機(jī)車(chē)能夠安全的運(yùn)行，預(yù)防發(fā)生碰撞與追尾。

如果要想該功能得以實(shí)現(xiàn)，那么需要使用的檢測(cè)技術(shù)就是射頻識(shí)別，該技術(shù)要把射頻通訊儀器進(jìn)行安裝。使檢測(cè)電機(jī)車(chē)正常運(yùn)行具有連續(xù)性得以實(shí)現(xiàn)。而且該技術(shù)能夠分析與判斷相鄰電機(jī)車(chē)與電機(jī)車(chē)彼此之間的距離，確保兩車(chē)彼此之間的運(yùn)行的安全距離，使電機(jī)車(chē)能夠安全運(yùn)行。

2.4 防誤倒車(chē)功能

在設(shè)計(jì)防誤倒車(chē)功能時(shí)，所需要的有關(guān)要求：當(dāng)電機(jī)車(chē)正在倒車(chē)時(shí)，若障礙物距離電機(jī)車(chē)的距離在安全距離之上，那么報(bào)警裝置就會(huì)被觸發(fā)，然后監(jiān)控調(diào)度中心的人員就會(huì)被提示；若比安全距離小很多時(shí)，那么電機(jī)車(chē)會(huì)由于控制而運(yùn)行停止。

如果要想該功能得以實(shí)現(xiàn)，那么就要由超聲波發(fā)生器來(lái)實(shí)現(xiàn)，電機(jī)車(chē)的左右兩側(cè)安裝著該裝置。在電機(jī)車(chē)所實(shí)施的操作是倒車(chē)時(shí)，就會(huì)啟動(dòng)超聲波收發(fā)器，而且探頭所具有的探測(cè)功能就會(huì)被開(kāi)啟，探測(cè)的方向是所有的方向，若有障礙物被發(fā)現(xiàn)時(shí)，障礙物距離電機(jī)車(chē)的距離就會(huì)顯示到顯示屏中，若大于安全距離而且是已經(jīng)進(jìn)行設(shè)定的，則會(huì)觸發(fā)報(bào)警裝置，并對(duì)監(jiān)控調(diào)度中心進(jìn)行提醒；若比安全距離要小很多，那么電機(jī)車(chē)就會(huì)由于控制而運(yùn)行停止[3]。

3 應(yīng)用效果分析

基于電機(jī)車(chē)之前的信集閉系統(tǒng)，對(duì)安全防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化，并在礦井內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用，經(jīng)3個(gè)月的試運(yùn)行時(shí)電機(jī)車(chē)發(fā)生超速運(yùn)行、闖紅燈的次數(shù)減少。在對(duì)安全防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)之后，前面和后面的電機(jī)車(chē)彼此之間所處的運(yùn)行狀況可顯示到顯示屏中，使工作人員能夠隨時(shí)進(jìn)行觀察，該系統(tǒng)若想判斷有沒(méi)有發(fā)生碰撞追尾等安全事故其依據(jù)的是車(chē)距離車(chē)的距離。當(dāng)系統(tǒng)正在試運(yùn)行時(shí)，大幅度降低了發(fā)生安全事故的次數(shù)，相比于沒(méi)有防護(hù)系統(tǒng)，下降了大概90%，這就說(shuō)明，在對(duì)安全防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化之后，已經(jīng)到達(dá)了預(yù)期的要求，不但提高了管理能力，還提高了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

礦用電機(jī)車(chē)在礦井運(yùn)輸中易出現(xiàn)安全事故，如碰撞、追尾、誤倒車(chē)、超速脫軌、闖紅燈等，由于要避免發(fā)生上述幾種安全事故，基于電機(jī)車(chē)之前的信集閉系統(tǒng)，對(duì)安全防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與優(yōu)化，而且該系統(tǒng)需要和以下技術(shù)相融合，包括射頻識(shí)別檢測(cè)、紅燈信號(hào)檢測(cè)、超聲波收發(fā)檢測(cè)、霍爾傳感器檢測(cè)等。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用效果發(fā)現(xiàn)，在對(duì)安全防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)之后，電機(jī)車(chē)發(fā)生安全事故的次數(shù)大幅度降低，使煤礦運(yùn)輸更加可靠與安全。