無軌膠輪車安全駕駛管控系統的研究

張瑞青

（晉煤集團成莊礦， 山西 澤州 048021）

引言

隨著科學化、自動化發展，現在我國煤礦井下輔助運輸對無軌膠輪車的運輸提出了更高的要求，國內很多礦井都會同時使用數十輛無軌膠輪車同時運輸，而井下巷道環境的狹窄、復雜給無軌膠輪車運輸帶來了安全風險。如果不利用科學、自動化的新裝備新技術實現對無軌膠輪車的精準管控，極易影響無軌膠輪車物料的運輸效率和引發安全事故，因此加強對無軌膠輪車駕駛管控建設勢在必行。

1 建立無軌膠輪車安全駕駛管控系統的必要性

煤礦井下用于運輸的機械設備除了輸送機之外，還需要專門的礦用機車運輸設備運送人員和相關輔料等，隨著煤礦產量的增長，對無軌膠輪車的運輸能力提出了更高的要求，很多礦井都會同時使用數十輛無軌膠輪車同時運輸，而井下巷道環境的狹窄、復雜給無軌膠輪車的運輸帶來了安全風險。如果不利用有效的新裝備新技術實現對無軌膠輪車運行的精準調度和安全駕駛管控，極易影響無軌膠輪車物料的運輸效率和引發安全事故。

目前，國內建立膠輪車駕駛管控系統的礦井不多，大多數沒有安裝相應的管控和監測系統對井下無軌膠輪車進行安全駕駛管控，而大巷只有簡單的紅綠信號燈，同時利用現有的3G 無線通信系統，為部分無軌膠輪車配置了手機，但手機必須帶到地面進行充電，無法與車輛進行關系捆綁，現有的3G 無線信號只能在運輸大巷使用，順槽巷道未鋪設3G無線信號，無軌膠輪車進入順槽巷道內無法正常使用，而且在無軌膠輪車運輸過程中如果有電話呼入，由于無軌膠輪車運輸噪音大無法聽到來電聲音，不能及時接聽電話，在信息溝通方面造成一定的影響，因為缺乏有效及時的通信手段，車輛的調度效率無法提高。

紅綠燈信號方面無軌膠輪車大巷運輸紅綠燈控制系統不能實現閉鎖，在大巷運輸大件物料時必須安排專人在車輛前面指揮車輛，運輸過程中膠輪車容易出現兩車碰頭，因巷道寬度有限無法錯車，導致要長距離倒車，在倒車時需有專人進行指揮，給膠輪車運輸帶來安全隱患，同時給指揮人員方面也帶來不安全因素，無法提高膠輪車運輸效率。

膠輪車速度方面，煤礦安全規程規定運行速度，運人時不超過25 km/h，運送物料時不超過40 km/h，目前無法實現實時監控車輛速度，部分司機在駕駛無軌膠輪車運輸時速度過快，如果在車輛速度方面未進行有效的控制，極易發生車輛碰撞事故，同時也給乘坐人員帶來安全隱患。

我國煤炭行業的輔助運輸工作中，無軌膠輪車具有無軌道限制、機動靈活、適應性強、安全高效、應用范圍廣的優點，是運送材料、設備、人員的一種較先進的輔助運輸方式。無軌膠輪車運輸大大降低了工人的勞動強度，提高了運輸工作效率。

為此，非常有必要建立一套無軌膠輪車安全駕駛管控系統，實現隨車通信和車輛的精確位置管理、紅綠燈控制、速度告警、車輛速度實時監測，在保障車輛安全駕駛的同時，提高車輛調度和運輸效率，提升車輛日常管理水平。

2 無軌膠輪車駕駛管控系統框架

如下頁圖1 所示為成莊煤礦無軌膠輪車安全駕駛管控系統。根據煤礦安全規程的規定，結合煤礦無軌膠輪車管理的需求，研究一套無軌膠輪車安全駕駛管控系統，實現對井下無軌膠輪車精確定位和調度、紅綠燈閉鎖管理、車載隨車專用通信，同時實現車輛行駛速度的實時監測和告警，提高井下行車安全，控制司機違規超速駕駛行為。

圖1 成莊煤礦無軌膠輪車安全駕駛管控系統

3 無軌膠輪車駕駛管理系統功能

1）研究選用一種本安型多功能基站，具有車輛測速、精確定位、無線傳輸、無線通信及紅綠燈控制等功能，支持標準的以太網傳輸協議和接口。

2）研究選用一種車載專用通信終端，具有一鍵直呼功能，實現無軌膠輪車與地面無障礙通信，方便調度室指揮、調度工作。

3）研究一種本安型車輛測速卡，安裝在無軌膠輪車上，通過電池進行供電，供電時間不小于12 個月，無需頻繁充電。本安型車輛測速卡與本安型無線基站進行數據交互，將車輛實時速度通過地面軟件進行顯示跟蹤及預警。

4）研究一套無軌膠輪車安全駕駛管控系統，可實時監測井下所有車輛行駛速度，對超速行為進行實時告警提醒，并支持生產統計報表進行分析和處理。同時可以實時監控、查詢車輛位置；針對井下巷道特點，通過軟件設立井下輔運巷避讓區間，根據車輛位置控制紅綠燈切換閉鎖，進行交通管制以保證運行暢通，保證車輛運行安全，提高效率。

4 實施方案

4.1 中心機房的設計

中心機房設計無軌膠輪車管理服務器，對系統數據進行存儲和管理。

設計語音交換機和管理主機，主要針對井下本安型無線分站、車載通訊信號器和機車調度電話進行管理、數據配置及通話路由分配等。

服務器和語音交換機通過網線接入工業以太網交換機，通過工業以太網和井下分站連接，形成系統主干傳輸網絡。

4.2 值班室的設計

值班室安裝系統管理計算機，觸摸屏調度臺，通過礦局域網連接系統服務器。

管理計算機主要實現井下車輛位置、井下紅綠燈管理、車輛運行速度監測、車輛超速報警、LED 顯示屏等狀態查詢及管理。

22 寸工業級觸摸屏調度臺帶2 部坐席電話，通過接入語音交換機，實現和通訊信號器之間的車輛調度通信管理。

4.3 井下傳輸及分站的設計

在輔運巷區域安裝本安型多功能融合定位分站，按照不低于600 m 距離進行布置設計，實現車輛實時速度的數據采集，同時實現車輛精確位置信息采集和無線通信、無線傳輸覆蓋。

4.4 井下紅綠燈的設計

在井下車流量密集的避讓硐室、三叉路口及復雜路口安裝紅綠燈，正常情況下按照紅綠燈邏輯進行顯示，如生產過程中需要，隊組值班室可通過遠程操控紅綠燈狀態，便于生產管理需要。

4.5 車載通訊器的設計

安裝在駕駛室內，車內取電進行供電，支持一鍵直呼調度、通話，喇叭聲音不少于85 db，可調聲音大小，通信信號需為LTE；要求帶后備電源，支持不少于1 h 供電。

4.6 井下LED 顯示的設計

在井下關鍵部位安裝礦用本安LED 顯示屏，通過值班室管理計算機，實時發布車輛調度信息及井下巷道路況信息動態顯示在LED 顯示屏上，并可以滾動顯示，并支持聯機，可實時監控到設備狀態。本次設計礦用本安顯示屏PH12，通過通信電纜就近接入分站[2]。

5 結語

通過實現研究無軌膠輪車安全駕駛管控，真正實現煤礦車輛的精確定位、紅綠燈閉鎖管理、隨車專用通信、實時速度監控、車輛超速告，能夠第一時間查詢車輛準確位置，及時聯系跟車司機，在日常生產過程中，也可作為通訊聯絡的輔助手段，為礦井的安全生產提供保障。