KJ650胶轮车交通指挥系统

KJ650胶轮车交通指挥系统

张能成

天地（常州）自动化股份有限公司  江苏常州  213015

摘要：煤矿井下巷道是为了更好地服务于煤矿工作,使得胶轮车可以在煤矿巷道中自由运行,便于运输相关的设备和材料。但是由于地理环境的原因,煤矿井下巷道路宽比较窄小,为确保胶轮车的运输安全提高其工作效率,可以建立一个煤矿井下胶轮车交通调度指挥系统。因此本文将针对煤矿井下胶轮车交通调度指挥系统进行研究。

关键词：煤矿井下;胶轮车;交通调度;指挥系统;研究;

前言

KJ650胶轮车运输监控系统是自动化股份有限公司针对井下车辆运输研发的具有车辆位置识别、车辆状态监测、交通自动调度等功能的系统。开展矿井井下运输相关业务多年，经验丰富行状态以及车辆运行工况信息、监管司机行为，杜绝违章行车，具有交通调度管制功能，引导车辆避让、指挥车辆运行、提高运输效率。

第1章概述

1.1现状概述

**矿井采用无轨胶轮车运输作为主要运输方式，车辆运输无轨道限制，机动灵活、适应性强、安全高效、应用范围广，是运送材料、设备、人员的一种较先进的运输方式。伴随井下巷道延续及车辆在矿井下的大面积使用，运输范围、运输环节等均大量增加，但井下巷道窄、视线受限，行车状况复杂，极其容易出现车辆位置不明及造成车辆顶牛等现象。由于缺少可靠的调度手段，无法对车辆的自动调度和司机行为进行监管，严重影响运输效率，并带来安全隐患，运输过程时常发生超速行驶等违章驾驶事件，矿井车辆运输中的违章事件得不到有效的监管、违章操作不能有效地遏制、车辆保护措施不能有效实施，甚至危及到车辆、人员和矿井安全。

**矿井胶轮车运输监控系统是针对井下辅助运输设计的具有车辆监测、交通调度管制功能的系统，以先进的TOA无线通信技术、网络技术、计算机信息技术、自控技术为基础，由地面监控主机、系统软件、调度控制分站、矿用本安读卡器、信号灯、车辆标识卡、光端机等设备组成。

系统利用TOA通讯技术获取井下系统覆盖范围内车辆的位置、行进方向等车辆行驶信息。车辆安装车辆标识卡，与巷道沿线的矿用本安读卡器进行双向数据通信，上传车辆信息。车辆调度控制分站对车辆信息进行分析处理，按照车辆的位置、方向、数量等信息进行决策，控制信号灯信号，实现自动调度控制功能。车辆调度控制分站将实时信息发送到地面监控主机和其它分站。系统软件将实时显示当前信息并保存，能够查阅历史数据，重演车辆运行的历史轨迹。调度室可以根据现场情况通过监控主机向车辆调度控制分站发布调度指令，实现手动集中调度。

第2章系统架构原理

井下胶轮车运输监控系统根据车辆位置、行驶方向、区间占用等信息控制信号灯，指引车辆运行，达到调度指挥交通，保障运输安全的目的。系统基于信标的位置标定技术实现对车辆的定位。矿用本安读卡器作为信标设备，安装于信号灯的前、后方等关键位置，提供机车接近、占用、解锁等信号。矿用本安读卡器与车辆标识卡进行无线通讯，采集机车编号、电池电压等状态数据。

2.1系统架构

图1井下交通指挥系统架构图

煤矿胶轮车运输监控系统系供电缆、光缆、环网三种组网方式，系统设计可根据矿井具体条件选择组网方式。本次为**矿井规划的的组网拓扑采用光缆传输方式。

2.2系统原理

2.2.1车辆定位

矿井井下移动目标定位系统多采用精确定位技术，用于运输监控时定位信号的控制，巷道沿线安装控制分站及矿用本安读卡器，车辆安装标识卡，采用TOA检测矿用本安读卡器和标识卡间的位置，能够准确标识出车辆与信号灯的位置关系。

系统通过高速的分布式CAN总线向系统主机和其它分站发送定位信息，减小传输时间延迟造成定位误差增大；标识卡具有供电接口，可从车身获取电源，可以处于持续运行模式，避免休眠间歇造成定位误差增大。

2.2.2信号闭锁连锁

井下胶轮车交通信号系统采用DCS方式，由监控调度分站自行按照车辆的类型、位置、数量等信息进行信号闭锁，引导车辆避让。

图3行车信号常规布置原理图

井下行车巷道较宽时，可启用车型区分控制：井下宽阔巷道按照车辆类型进行敌对闭锁，小型车不闭锁、大型车闭锁，提高避让效率。信号定义如下：

绿色箭头图形显示通行信号；

红色叉号图形显示禁行信号；

闪烁的黄色灯光为系统故障信号，提醒司机减速慢行，注意观察。

系统采用DCS方式进行信号控制，能够避免集中控制产生的信息上传和下达传输延迟、响应速度，也可以避免传输通道故障引发的信号瘫痪、可靠性高。

第3章系统建设方案

3.1地面设备

系统在地面配置相应的主备机及客户机，主备机安装系统主控软件，并接入矿井网络，与井下通信网络相连。可以对系统进行配置、管理、执行调度等操作。其它用户可安装系统客户端软件根据用户权限查看系统内容。

3.2平台软件

系统平台软件基于Windows平台，并采用C/S模式，数据管理采用微软SQLServer数据库。承担系统的基础信息管理、权限管理、业务管理、设备管理、信息展示、数据存储于查询等功能。管理计算机或其他用户安装系统客户端软件访问系统，查看、管理系统运行，执行调度操作。

3.3供电设计

地面设备需要为其提供可靠的AC220V电源。

系统井下设备中需要为矿用电源箱提供AC127/660V电源，电源箱为车辆调度控制分站、矿用本安读卡器、信号灯提供电源。

车辆标识卡由电池供电。

3.4通信网络

本次方案设计系统单独光纤传输，井下共计安装4台数据光端机及矿用电源箱，车辆调度控制分站之间通过CAN总线连接，接入到就近的数据光端机，光端机之间通过光缆连接最后将主传输CAN信号转换成网络信号，通过传输光缆就近接入附近环网交换机或传输至地面监控室，完成网络的传输。

3.5车载设备

下井车辆必须装配车辆标识卡，并在系统软件进行编录。

车辆标识卡是与巷道沿线的车辆调度控制分站配合完成定位功能的设备，需要安装在不被车身全覆盖的位置。标识卡在全矿中有唯一编号，并在系统软件中注册。

3.6井下设备

井下胶轮车运输监控系统系统部署在井下的主要运输巷道，在井下布置3台KTG2A矿用本安型光端机。

整个运输巷的交叉位置及错车硐室需要安装信号灯，信号灯的前后方均须有逻辑位置关联的矿用本安读卡器、调度控制分站。矿用本安读卡器的定位最大范围100m半径，在不需要逻辑信号、但需要定位的巷道中，可以每间隔200-500m左右设置1台矿用本安读卡器。调度分站、矿用本安读卡器和信号灯的管理由系统软件远程实现，并实时监测。

3.7行车信号控制流程

系统在行车调度时可以根据车辆类型、行进方向、巷道占用情况、巷道最大容纳车数等信息采取不同的调度控制方式。如图4所示以两个避车硐室之间的巷道2为单向区间，允许上井车辆或者下井车辆单向通行。因此信号灯（1.1）和信号灯（2.1）分别位于该巷道两端避车硐室处，并互为敌对。信号灯红、绿信号指示上下井车辆能否进入该巷道，实现单向行车区间的车辆控制。

图4单向区间信号布置

3 结束语

在煤矿井下安装胶轮车交通调度指挥系统是非常必要的一件事。煤矿井下的环境比较复杂，如果再因为胶轮车的运输出现问题的话，就会增加井下作业的困难。所以有了胶轮车交通调度指挥系统，就能使得煤矿井下作业更加顺利地进行，胶轮车的运输行驶也能更加安全。因此相关人员要加强对胶轮车交通调度指挥系统的研究和设计，使其可以更好地应用在煤矿井下作业中，提高井下作业的安全性和可靠性，减少事故的发生。

参考文献

[1]赵鑫.矿用胶轮车调度分站定位监控系统研究[D].西安科技大学，2017.

[2]张博理.井下无轨胶轮车视频辅助识别研究[D].西安：西安科技大学，2016.

[3]丁静波，唐志媛，肖雅静，等.煤矿井下胶轮车交通调度指挥系统研究与设计[J].中国煤炭，2013，39（9）：63-65