礦用電機車安全防護系統的設計研究

趙 翔

（華陽集團新景公司，山西 陽泉 045000）

引言

目前，煤礦企業運輸煤炭中最關鍵的機械設備為礦用電機車，由于持續增加的采煤量，同時也持續增加了電機車所具有的運載量，不僅使越來越多的礦用電機車被應用到井下，而且車輛的使用次數也逐漸增多，同樣使運輸管理困難度也增大，并且有不少的安全事故發生在運輸期間，影響著煤礦對安全的管理與經濟效益，對礦用電機車在運輸調度體系帶來一定的考驗。當使用礦用電機來進行運輸時，經常會發生誤倒車、追尾碰撞、超速脫軌、闖紅燈等安全事故。其中產生超速脫軌與追尾碰撞的次數最多。上面這幾種安全事故的發生不但會損壞電機車，而且威脅到工作人員的人身安產生，對煤礦正常開采帶來很大的影響。基于之前的電機車信集閉系統，對安全防護系統進行設計與優化并深入展開分析。

1 優化所設計的電機車安全防護系統的總體架構

圖1為礦用頂級車安全防護優化設計的總體架構。基于之前的電機車信集閉系統，把聲光報警裝置、視頻監控系統、射頻識別檢測、紅燈信號檢測、超聲波收發檢測、霍爾傳感器檢測進行了增設。按照所設計的詳細方案，報警、視頻監控、防超速脫軌、防追尾碰撞、防誤倒車、防闖紅燈所有功能被工業以太網所融合，一直融合至之前的信集閉系統內，然后在井下軌道中創建礦用電機車安全運輸系統，該系統減少了安全事故的概率。工業以太環網可以讓車載監控系統和井上監控調度中心進行通信，而且創建的以太網可以把通信所具有的擴展性提高，這樣有利于信集閉系統有別的系統的接入。

2 實現和設計電機車安全防護系統功能

2.1 防闖紅燈功能

圖1 礦用電機車安全防護系統優化設計總體架構

在設計防闖紅燈功能時，當電機車運輸煤礦時，會遇到紅燈、綠燈，如果此時亮燈的是綠燈，那么電機車就會行駛與運輸；如果此時亮燈的是紅燈，那么電機車就會是停止狀態，若電機車由于特殊原因不能停止運行，那么就會觸發報警裝置并報警，而且，當處于報警裝置時，電機車就會由于控斷電而不能運行[1]。

若想實現這項功能，那么就要電機車車載系統、紅燈信號檢測器和之前的信集閉系統三者的配合。第一就是在設定電機車正常運行線路時，要由信集閉系統來實現，然后電機車在根據已經設定好的線路進行運行。在電機車從有紅綠燈的道口經過時，檢測紅綠燈所處狀態的是紅燈信號檢測器，在完成檢測之后，電機車的車載系統會接收其檢測信號，其主控器在對其信號處理。若檢測信號是綠燈時，信號為低電平被主控制器所輸出來，此時的電機車能夠運行；若檢測信號是紅燈時，信號為高電平的被主控器所輸出來，電機車的制動和報警被本信號進行控制，能夠防止電機車發生闖紅燈。

2.2 防超速脫軌功能

在設計防超速脫軌功能時，根據相關要求:當電機車運輸煤礦時，由于較快的運輸速度，所以就會發生超速，車載監控系統中發出報警信號，而且運行速度還會由控制調速器所下降，預防發生超速脫軌。

如果要想該功能得以實現，檢測電機車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軸中，經過車載控制器會把電機車行駛速度從車軸轉動的實際速度中逐漸轉化過來。在系統中對電機車行駛速度進行了范圍的限定，并以設定的速度范圍為基礎，來判定其運行的實際速度，在電機車運行的實際速度沒有在該范圍內時，那么聲光報警裝置就會被觸發，而且還是被車載系統所觸發，那么電機車實際的行駛速度由于控制調速器而下降[2]。

2.3 防碰撞、防追尾功能

在設計防碰撞、防追尾功能時，所需要的有關需求：當電機車運輸煤炭時，若對系統進行檢測時，發現相鄰電機車與電機車彼此之間的距離比之前設定的距離要小時，那么報警裝置就會被觸發，并把信息上傳到監控調度中心，而且把剎車減速命令發出來，保障電機車能夠安全的運行，預防發生碰撞與追尾。

如果要想該功能得以實現，那么需要使用的檢測技術就是射頻識別，該技術要把射頻通訊儀器進行安裝。使檢測電機車正常運行具有連續性得以實現。而且該技術能夠分析與判斷相鄰電機車與電機車彼此之間的距離，確保兩車彼此之間的運行的安全距離，使電機車能夠安全運行。

2.4 防誤倒車功能

在設計防誤倒車功能時，所需要的有關要求：當電機車正在倒車時，若障礙物距離電機車的距離在安全距離之上，那么報警裝置就會被觸發，然后監控調度中心的人員就會被提示；若比安全距離小很多時，那么電機車會由于控制而運行停止。

如果要想該功能得以實現，那么就要由超聲波發生器來實現，電機車的左右兩側安裝著該裝置。在電機車所實施的操作是倒車時，就會啟動超聲波收發器，而且探頭所具有的探測功能就會被開啟，探測的方向是所有的方向，若有障礙物被發現時，障礙物距離電機車的距離就會顯示到顯示屏中，若大于安全距離而且是已經進行設定的，則會觸發報警裝置，并對監控調度中心進行提醒；若比安全距離要小很多，那么電機車就會由于控制而運行停止[3]。

3 應用效果分析

基于電機車之前的信集閉系統，對安全防護系統的設計進行了優化，并在礦井內進行應用，經3個月的試運行時電機車發生超速運行、闖紅燈的次數減少。在對安全防護系統進行升級之后，前面和后面的電機車彼此之間所處的運行狀況可顯示到顯示屏中，使工作人員能夠隨時進行觀察，該系統若想判斷有沒有發生碰撞追尾等安全事故其依據的是車距離車的距離。當系統正在試運行時，大幅度降低了發生安全事故的次數，相比于沒有防護系統，下降了大概90%，這就說明，在對安全防護系統的設計進行優化之后，已經到達了預期的要求，不但提高了管理能力，還提高了煤礦企業的經濟效益。

4 結語

礦用電機車在礦井運輸中易出現安全事故，如碰撞、追尾、誤倒車、超速脫軌、闖紅燈等，由于要避免發生上述幾種安全事故，基于電機車之前的信集閉系統，對安全防護系統進行了設計與優化，而且該系統需要和以下技術相融合，包括射頻識別檢測、紅燈信號檢測、超聲波收發檢測、霍爾傳感器檢測等。經實際應用效果發現，在對安全防護系統進行升級之后，電機車發生安全事故的次數大幅度降低，使煤礦運輸更加可靠與安全。