新街礦區井下智能交通系統研究

賈 楠，牛云鵬

(神華新街能源有限責任公司， 內蒙古 伊金霍洛旗 017211)

0 前 言

新街礦區設計6°緩坡副斜井，井筒斜長6563 m。副斜井為單車道，每隔800 m設置一條聯絡巷兼做會讓車點。輔助運輸巷道為單車道雙向行駛，每隔200 m設置一條聯絡巷兼做會讓車點。新街礦區井下輔助運輸全部采用無軌膠輪車運輸，根據新街臺格廟礦區產能規劃，初步計算每個礦井的輔助運輸車輛在87臺以上。新街礦區井下無軌膠輪車，按照用途分為3類：中、輕型無軌膠輪車，井下材料鏟運車、采掘工作面大型設備運輸車，不同類型的車輛在井下巷道中并行工作。車輛運輸系統由于受到井下巷道內空間尺寸、光線強度等多方面因素的影響，地面車輛交通系統的一些通用管理方式無法適用。再加上煤礦管理的粗放性，尚未把井下無軌膠輪車運輸系統在巷道網絡中的交通流運行狀態作為交通運輸控制的目標，出現堵車、撞車等現象，嚴重影響井下交通運輸系統正常的安全、高效、經濟運行，為煤礦安全生產帶來很大的困難。如何安全高效、節能環保的管理好這些車輛，是新街公司的一個重要任務，也是數字化礦區建設的需要。

新街礦區井下智能交通系統是在《建設神華數字礦山》及新街礦區數字化建設的規劃與要求下，在新街礦區綜合集中控制平臺框架下建設的專項控制子系統，旨在解決新街礦區井下長距離6°緩坡交通信號控制及指揮，對井下交通進行智能化跟蹤、監控、指揮、調度，以提高車輛運行過程的安全性、高效性。

1 新街礦區井下智能交通系統的功能

常規交通信號系統通常是一個開環定時系統，其定時的長短需事先人為測算再來設定，采用開環定時系統在運行車輛少時會降低企業生產效率。因此井下交通信號系統迫切需要采用車輛與交通信號連鎖的閉環系統，利用無線射頻定位技術，對井下車輛運行狀態進行自動跟蹤、定位，然后通過網絡將車輛的狀態信息反饋至后臺控制系統，后臺控制系統通過車輛的狀態信息，進行數據處理、邏輯判斷，控制紅綠燈狀態，從而指揮井下車輛正常運行。具體功能如下：

(1) 新街礦區的緩坡副斜井長約6.6 km，如果井下膠輪車還采用傳統的柴油作為動力，會產生大量的尾氣，對整個礦井的通風系統及礦工的身體健康造成很大壓力和影響，為了解決車輛在斜井巷道長距離運輸所產生的空氣污染問題，井下車輛應采用蓄電池做為動力，新街公司應與有關廠商進行大功率電動膠輪車的研發，從而達到礦井車輛的無污染、零排放、低能耗、低噪音的目標。

(2) 車輛要安裝車輛標識卡和機車保護監控儀，車輛標識卡唯一標識一輛車，相當于這輛車的身份證，車輛的信息存儲在卡中，車輛標識卡采用有源無線射頻技術，使井下運行車輛通過井下無線射頻測點時，無需直接接觸、無需光學可視、無需人為干預即可完成信息采集和處理。機車保護監控儀由顯示器、主機、各類傳感元件組成，可監測車輛的水溫、表溫、水位、車速、油溫、油壓(如果采用電車監測參數改為電壓、電流等)、里程及沿途瓦斯狀態，并實時上傳到地面集控中心主機。當發生監測超標或傳感元件故障時，顯示器進行聲光報警，并顯示相應的報警內容。如該報警達到停車條件，主機能夠啟動停車機構，迫使車輛熄火，防止安全事故發生。機車保護監控儀也應具有射頻接口或其它更先進、穩定、可靠的無線傳輸接口。

(3) 在井下需管制的各區段安裝射頻接收裝置(讀卡器)，巷道內合理、經濟的布置一定數量的分站，巷道十字路口、丁字路口等錯車區設置信號機，當帶有車輛標識卡的車輛通過讀卡器時，讀卡器實時接收車輛識別卡、機車保護監控儀發出的射頻信號然后傳至分站，分站對采集到的信息進行處理，接入井下防爆交換機，最終上傳到地面集控中心，集控中心通過下井車輛的運行狀態、位置狀態等，經分析處理后，再通過網絡指揮控制信號燈控制器控制紅綠燈，從而控制車輛的運行。

(4) 井下自動實現區間閉鎖、敵對進路的閉鎖、信號機閉鎖等類似“信集閉”系統的全部功能，保障車輛運行安全。

(5) 在新街礦區規劃的生產綜合監控平臺上集成智能交通運輸子系統，具體軟件功能主要包含有：井下交通監控圖(二、三維監控圖能一鍵切換)，能實時顯示各分站、讀卡器及信號燈、LED提示牌的狀態及各區段當前車輛的行駛方向、位置、車輛數、車型、車牌號、車速等；下井車輛及設備維護，包括：車輛編號、登記、車輛歸類等，分站設備、讀卡器、車輛標識卡的登記和維護等；井下機車管理一覽表，包括車輛上下井時間、卡號、車類型、位置、行車軌跡、違章記錄等諸多內容，形成車輛的各種統計報表，以便為事故分析提供依據。

(6) 地面集控中心分為自動控制和人工控制。在自動控制模式下，系統根據運輸大巷內車輛的當前位置，通過信號燈的自動控制，指揮車輛有序前進。在非正常運行模式下，由集控中心人員人工切換信號燈狀態進行交通調度。

(7) 違章或車輛在巷道內停留時間過長以及其它意外情況時，將引起系統的聲光報警。系統要實時顯示發生報警的時間、位置及類型等。

(8) 對車輛的維修保養過程進行跟蹤，輔助對車輛進行日常車輛管理。

(9) 井下系統設備要具有故障預警及自診斷功能，系統可自動檢測節點讀卡器故障，并向監控系統管理員發出預警，提醒監控系統管理員及時排除設備故障，避免由于節點讀卡器故障引起的信號燈失控和信息誤判。

(10) 借助生產監控平臺的優勢，與其它各子系統進行關聯，對其它子系統數據進行深度挖掘，使系統之間進行聯動：比如車輛發生故障和視頻監控的聯動；為避免巷道空氣污染超標和通風系統的聯動等。

2 新街礦區井下車輛行車規則

為了保障系統的良好使用和車輛運行安全，本系統遵循“統一發卡、統一裝備、統一管理”的原則，對準許下礦井的車輛實行“一車一卡”制。制定井下車輛行車規則，基本規則如下：

(1) 司機只有在區段入口信號機亮綠燈時，才可以駛入；

(2) 司機在正常情況下不允許在區段內倒車、調頭；

(3) 司機可以在錯車區內錯車、調頭；

(4) 在正常情況下，司機不允許在區段內停車；在運輸過程中，車輛在途經某一區段時，需完整駛出，禁止在內部停車；

(5) 當司機駛入錯車區內時，與該錯車區相連的任意區段的防護信號機亮綠燈時，司機可轉向駛入這一區段，而不必考慮其它區段的防護信號機情況；

(6) 當車輛所要經過的下一區段被其他車占用，其入口處信號機亮紅燈時，車輛只允許在鄰近下一區段的錯車區內準備錯車并等待信號機開放綠燈，此時，必須完全進入錯車等待位置，不允許占用對方行駛線路；

(7) 在區段入口的信號機亮綠燈時，一輛車不允許緊跟另一輛車之后進入該區段，兩車的行車間隔需保持在10 m以上，車量在井筒內的間距不得小于300 m。

3 結 論

新街礦區井下智能交通系統要充分的依托生產綜合監控平臺，要做到與其它子系統的無縫連接、數據共享，利用無線射頻、計算機自動控制、物聯網等先進技術，對井下各種運行車輛進行實時監測和定位指揮調度，自動控制信號燈的變換，使車輛司機嚴格按照正常有序的行車規則進行工作，真正有效地解決車輛避讓問題，排除了由撞車或追尾所帶來的人員傷亡及嚴重影響生產的安全隱患。

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