三交河煤矿无轨胶轮车调度系统应用

杨 丽

（霍州煤电集团汾河焦煤公司三交河煤矿，山西 洪洞 041600）

轨道运输存在运输环节多、适应性差的问题，对矿井高效生产有一定制约[1]。无轨胶轮车运输具有运行速度高、运输环节少等优点[2]，符合煤矿高效生产需求。无轨胶轮车在运输过程中，需要高效的调度指挥系统，以确保该运输系统实现真正的安全、高效运输。三交河煤矿针对无轨胶轮车运输存在的人工调度效率低问题，进行调度指挥系统研发与应用，有效实现无轨胶轮车运输效率的最大化。

1 工程概况

三交河煤矿原辅助运输方式为轨道运输，主要负责人员及物料运输，存在运输效率低、物料转运环节多等问题。三交河煤矿对辅助运输系统进行改造，改造后，辅助运输全部采用无轨胶轮车运输，有效提高运输效率。但在使用无轨胶轮车运输过程中，存在以下几个方面问题：（1）原有轨运输巷道宽度不满足两辆无轨胶轮车并列运行，因此，改造后的无轨胶轮车运输只能分段单车运行；（2）沿用原有轨运输的方式进行人工调度无轨胶轮车，调度效率低下；（3）沿用对讲机联络传话的人工调度方式存在信号差、信息转述有误等问题，影响运输效率，导致安全问题。因此，需利用电子和通信技术，研发一套针对三交河煤矿无轨胶轮车运输的自动高效调度指挥系统，以保证无轨胶轮车运输效率的最大化，并保证安全运输，为矿井高效生产奠定基础。

2 车辆调度系统整体方案

2.1 系统设计的整体要求

无轨胶轮车调度指挥系统的设计能够实现地面车辆调度指挥中心集中统一调度，要满足井下工作环境以及长期连续、稳定工作的要求，系统能够利用无线4G 网络通讯实现车辆定位与调度，地面软件监控界面能够直观显示，操作简便，具备车载视频实时监控功能，并具备车辆防追尾预警、信号灯控制、车辆调度自动控制及司机管理等功能[2-6]，同时具备数据存储与查询功能，能够不断优化车辆调度控制逻辑，确保运输效率实现最大化。

2.2 系统整体功能设计

根据系统设计的整体要求，无轨胶轮车调度系统主要包含无线4G 通讯网络系统、车辆定位系统、调度指挥系统和车载视频监控系统。在各系统布置前，先根据矿井巷道布置、巷道长度、交叉点分布等基本参数进行统计，然后对矿井原有运输调度指挥系统进行测试分析，查找存在的不足，对比现场运输大巷的实际情况，通过理论分析、现场试验、电脑模拟试验相结合的方法，将调度指挥系统进行优化。三交河煤矿无轨胶轮车调度系统整体功能设计如图1。

图1 胶轮车调度系统整体功能设计

2.3 车辆运行安全程序设计

车辆运行安全主要需解决车辆防碰撞、防追尾问题，安全程序设计采用定制的区间闭锁装置，对每台无轨胶轮车安装该闭锁装置后，采用抗干扰、控制距离远的无线数据传输方式进行控制。该装置具备倒车影像、运行线路标识等功能，当车辆与障碍物之间距离较近时，车辆自动发出报警信号，当车辆与车辆间距离过近时，两车双方均能收到预警信号。在车辆发出预警信号后，进入程序处理流程，处理程序经识别处理后，送入闭锁装置的逻辑控制电路，安全控制程序继电器吸合启动，此时车辆喇叭发出报警，同时按照处理流程进行减速或刹车，防止车辆发生碰撞。车辆防撞处理流程如图2。

2.4 无线网络通讯覆盖设计

采用KT319 矿用4G 无线通信系统，对矿井地面办公区域及井下辅助运输巷道进行无线网络覆盖。该系统由eSCN230 核心网、KT319-Z 光电转换器、大功率基站、矿用隔爆兼本安型基站、矿用隔爆兼本安型不间断电源、融合通信调度系统、交换机、接入网关和矿用本安型手机等设备组成。覆盖设计包括地面及井下两个部分。

（1）地面无线网络通讯覆盖设计

地面无线网络通讯主要实现对地面办公区域进行无线网络覆盖，接入网络为矿用本安型网络终端系统，由融合通信调度系统、交换机、接入网关、地面用大功率基站、地面用光电转换器等设备组成。

（2）井下无线网络通讯覆盖设计

采用矿用隔爆兼本安型基站，以及矿用隔爆兼本安型电源不间断供电。基站布置位置要求在巷道较平直、坡度变化较小的巷道内，以确保每个基站都能覆盖较大范围。基站天线向巷道走向方向安设，根据基站的发射与接收半径，直巷内基站间距按1000 m/台进行布设，在巷道拐弯处增设一个基站，基站天线指向巷道变向前后的两个方向。基站安设后要在每两台基站中部测试基站信号情况，当发现信号弱、无信号现象时需根据情况增加基站。

针对三交河煤矿主要辅助运输大巷布置情况，井下现场在平硐运输大巷、平硐配风大巷、三采区运输巷等巷道内安设6 台无线网络通讯基站，各基站通过光纤传输，地面采用光电转换器接收，并将数据导入地面无线网络通讯系统。

3 车辆调度系统软件设计

3.1 软件控制设计

系统控制软件包含服务端和客户端，软件运行过程中，通过井下通讯设备的数据采集，并将数据传输到服务端的读卡器上，从采集的数据计算各巷道内的车辆分布情况，然后通过车辆运行要求和控制逻辑，发送控制井下车辆通行的红绿灯，从而控制车辆有序运行。软件控制逻辑程序架构如图3。

3.2 软件各项功能

（1）巷道分类监控。将输入标识层的各巷道标识为不同的颜色，并显示井下各巷道的布置及相对位置关系，同时显示各巷道内的人员情况、现有车辆及运行或停滞时间。对停滞时间过长或运行异常的车辆设置为针对性问题的符号闪烁，并自动生成各巷道内车辆运行的详细报表。通过查看报表，即可掌握各巷道内车辆运行情况。

（2）车辆定位与追踪。通过使用RFID 无线检测技术，在地面车辆调度指挥中心监测井下各巷道内车辆的位置、运行方向、运行速度等参数，为井下车辆调度提供依据。地面车辆调度指挥中心可通过选定车辆号码发送调车指令，发送的调车指令能够立即显示到车辆显示屏上并发出信息提示。

（3）行车信号控制。车辆在巷道内行驶过程中，系统主机通过各车辆位置信息有序控制红绿灯，通过红绿灯指挥车辆有序驶入设定区域或控制在错车区会车，确保人员运输及车辆的高效通行。在遇到人员紧急运输或物资紧急运送情况时，可设定运输车辆具有优先通行权，其他车辆通过地面监控主机进行调度避让，保障应急运输能力。

（4）车辆运行信息统计。为实现车辆运行信息的实时统计，利用RFID 及读卡器将实时运输数据传送至地面监控主机，可通过地面监控主机随时查询车辆是否存在异常运输、是否存在车辆违章，也可查询车辆检修、维护、行驶路线、里程、运行速度、运行时间等信息。可通过车载甲烷检测报警仪，随时查询车辆通过各巷道内的瓦斯含量。根据该信息统计，监督各车辆的加油及维护保养工作，防止车辆带病运输，保障车辆的安全运行。

（5）高效运输管理。通过调度指挥系统软件，可查询车辆的行驶记录、维护保养记录、故障及维修记录以及司机的档案等详细信息，并通过软件科学、合理地调配车辆、匹配司机，同时可查询车辆库存及使用情况，实现高效派车。

4 效果分析

通过对三交河煤矿车辆调度指挥系统的研发与现场安装，系统控制范围覆盖三交河煤矿的平硐运输大巷、平硐配风大巷、三采区运输巷等主要辅助运输巷道，并对地面调度指挥中心、井下红绿灯、各类读卡器、信号基站、车载影像以及通讯手机等设备进行了逐一现场试验检测。试验检测结果均符合要求，各软件测试结果也符合设计需要，系统运行稳定，车辆调度指挥系统运行正常，达到了车辆高效调度的预期目标。投入使用后的前1 个月内，通过不断优化车辆调度控制逻辑，逐步实现运输效率最大化。

5 结语

根据三交河煤矿井下无轨胶轮车高效运输的需要，研发一套针对三交河煤矿无轨胶轮车运输的自动高效调度指挥系统，系统具备自动调度、实时监控、信息查询、车辆定位、安全闭锁等功能。在系统试运行过程中对车辆调度控制逻辑进行不断优化，确保车辆有序、高效运行，实现了运输效率最大化，并保证安全运输。