煤礦用絞車控制信號(hào)裝置應(yīng)用與研究

張兆山 王敬冰 何 偉

(兗礦集團(tuán) 濟(jì)寧二號(hào)煤礦，山東 濟(jì)寧272072)

0 概述

目前煤礦，井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)基本上都是采用絞車運(yùn)輸方式，而絞車運(yùn)輸信號(hào)、開啟操作沒有嚴(yán)格的控制系統(tǒng)，沒有防護(hù)閉鎖設(shè)施，可以說任何人都可以隨意操作。如：不是絞車司機(jī)可以開絞車，不是信號(hào)工可以發(fā)信號(hào)，不是當(dāng)班安排的專職崗位工也可以發(fā)信號(hào)、開絞車。由此給絞車運(yùn)輸安全造成不可控的風(fēng)險(xiǎn)因素，給絞車運(yùn)輸?shù)墓芾碓斐衫щy，經(jīng)常發(fā)生絞車運(yùn)輸系統(tǒng)事故。

為了實(shí)現(xiàn)絞車運(yùn)輸安全管理，規(guī)范崗位人員操作行為，有效保證持證上崗，落實(shí)專職崗位責(zé)任，控制運(yùn)輸事故。研究開發(fā)絞車操作人員識(shí)別、絞車控制和通信信號(hào)為一體的絞車信號(hào)控制裝置（以下簡(jiǎn)稱控制裝置），是完善絞車運(yùn)輸安全和管理的有效手段。

1 組成及工作原理

控制裝置主要由隔爆兼本安型絞車控制信號(hào)裝置主機(jī)、本安型絞車控制信號(hào)裝置輔機(jī)、本安型絞車控制信號(hào)裝置用識(shí)別卡及屏蔽電纜等組成。

當(dāng)識(shí)別卡距離主機(jī)0-5 米范圍之內(nèi)時(shí)，控制裝置主機(jī)（輔機(jī)）讀取識(shí)別卡的信息，通過和設(shè)定信息比較，確認(rèn)該卡有效時(shí)，可以對(duì)控制裝置主機(jī)（輔機(jī)）進(jìn)行操作，控制裝置主機(jī)輸出3 個(gè)觸點(diǎn)來控制絞車的驅(qū)動(dòng)防爆開關(guān)和語音報(bào)警裝置；控制裝置主機(jī)和控制裝置輔機(jī)具有語音通訊、打點(diǎn)和急停功能，當(dāng)控制裝置主機(jī)或控制裝置輔機(jī)按下急停按鈕時(shí)，控制裝置主機(jī)輸出點(diǎn)斷開，控制絞車驅(qū)動(dòng)防爆開關(guān)的斷開。

2 裝置特點(diǎn)

（1）防：裝置功能的實(shí)現(xiàn)，把輔助運(yùn)輸?shù)陌踩Ｗo(hù)工作由以前的人防提高到技防的層面，由主觀的人為的遵章提升到客觀的設(shè)備的限制。

（2）管：裝置通過人員識(shí)別的手段，把當(dāng)班班長(zhǎng)、安監(jiān)員、絞車司機(jī)、信號(hào)工的崗位管理及資格認(rèn)證做到了有效管理。實(shí)現(xiàn)了切實(shí)的持證上崗，解決了崗位工的年審問題，由被動(dòng)管理提升為主動(dòng)管理。

（3）查：裝置的記錄功能保證了每一次操作都有據(jù)可查，為數(shù)據(jù)的追溯提供了可能，打消操作工違章的僥幸心理，降低絞車事故的隱患。

3 裝置功能

（1）識(shí)別：主機(jī)內(nèi)設(shè)有識(shí)別模塊，當(dāng)識(shí)別卡距離主機(jī)0-5 米范圍之內(nèi)時(shí)，主機(jī)即可讀取識(shí)別卡的信息，通過和設(shè)定信息比較，來確認(rèn)該卡是否有效，當(dāng)有效時(shí)，才可對(duì)主機(jī)進(jìn)行操作。識(shí)別卡的有效性可以通過鍵盤進(jìn)行設(shè)定。

（2）輸出：主機(jī)具有控制輸出功能，輸出3 個(gè)觸點(diǎn)來控制絞車的驅(qū)動(dòng)防爆開關(guān)。

（3）管理：通過專用軟件對(duì)識(shí)別卡的管理，來實(shí)現(xiàn)對(duì)操作工、崗位工的資格認(rèn)證及時(shí)效管理。

（4）控制：通過人員識(shí)別的手段，做到當(dāng)班班長(zhǎng)、安監(jiān)員、絞車司機(jī)三位一體的確認(rèn)，每班必須滿足該條件方可開車。

（5）通訊：主機(jī)和輔機(jī)之間具有單工語音通訊功能，采用音頻線直接音頻傳輸，提高了音頻傳輸?shù)目垢蓴_性。

（6）記錄：主機(jī)具有至少999 次的操作記錄，記錄內(nèi)容包含操作時(shí)間、操作項(xiàng)、操作源、操作卡號(hào)等內(nèi)容。

（7）顯示：主機(jī)和輔機(jī)可顯示系統(tǒng)時(shí)間、顯示識(shí)別卡號(hào)、打點(diǎn)次數(shù)、打點(diǎn)來源、輸出觸點(diǎn)狀態(tài)及閉鎖狀態(tài)。

（8）沿線廣播功能

4 技術(shù)參數(shù)

（1）額定工作電壓Ue：AC127V（允許波動(dòng)范圍：75%～110%Ue）；

（2）工作頻率：2.4GHz；

（3）識(shí)別距離：≤5m；

（4） 輸出信號(hào)為非本安型，2 路無源接點(diǎn)輸出，接點(diǎn)容量為AC36V/5A；

（5）傳輸方式為直連傳輸，最大傳輸距離2km；

（6）通話及打點(diǎn)響度不小于85dB；

（7）通訊電纜：六芯屏蔽電纜。

5 安裝使用方法

根據(jù)煤礦井下斜巷運(yùn)輸布置形式，絞車信號(hào)控制裝置安裝方式有兩種。

5.1 布置方式一

（1）安裝方式見圖1。

圖1 方式一

（2）控制說明

主機(jī)控制磁力開關(guān)，從而控制絞車的工作狀況。開動(dòng)絞車的條件為：1# 輔機(jī)打點(diǎn)，將打點(diǎn)信息傳送給主機(jī)，主機(jī)進(jìn)行回點(diǎn)確認(rèn)，將信息返回給1# 輔機(jī)（即1# 輔機(jī)打點(diǎn)，主機(jī)必須要回點(diǎn)），此時(shí)主機(jī)才可開啟絞車。實(shí)現(xiàn)二級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)的功能。

（3）以下情況不能開動(dòng)絞車：

①2# 輔機(jī)打點(diǎn)，將信息傳送給主機(jī)，主機(jī)不能開動(dòng)絞車；

②主機(jī)打點(diǎn)，但沒有得到1# 輔機(jī)的確認(rèn)（即1# 輔機(jī)沒有打點(diǎn)），主機(jī)不能開動(dòng)絞車；

③1# 輔機(jī)打點(diǎn)，主機(jī)沒有回點(diǎn)，主機(jī)不能開動(dòng)絞車；

④開動(dòng)絞車的條件滿足，但允許操作超時(shí)（時(shí)間可設(shè)置），主機(jī)不能開動(dòng)絞車。需重新打點(diǎn)確定，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)操作。

5.2 布置方式二

（1）安裝方式見圖2。

圖2 方式二

（2）控制說明：

主機(jī)控制磁力開關(guān)，從而控制絞車的工作狀況。開動(dòng)絞車的條件為：1# 輔機(jī)打點(diǎn)，將打點(diǎn)信息傳送給主機(jī)，主機(jī)進(jìn)行回點(diǎn)確認(rèn)，將信息返回給1# 輔機(jī)（即1# 輔機(jī)打點(diǎn)，主機(jī)必須要回點(diǎn)），此時(shí)主機(jī)才可開啟絞車。實(shí)現(xiàn)二級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)的功能。

（3）以下情況不能開動(dòng)絞車：

①2#、3#、4# 輔機(jī)打點(diǎn)，將信息傳送給主機(jī)，主機(jī)不能開動(dòng)絞車；

②主機(jī)打點(diǎn)，但沒有得到1# 輔機(jī)的確認(rèn)（即1# 輔機(jī)沒有打點(diǎn)），主機(jī)不能開動(dòng)絞車；

③1# 輔機(jī)打點(diǎn)，主機(jī)沒有回點(diǎn)，主機(jī)不能開動(dòng)絞車；

④開動(dòng)絞車的條件滿足，但允許操作超時(shí)（時(shí)間可設(shè)置），主機(jī)不能開動(dòng)絞車，需重新打點(diǎn)確定，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)操作。

6 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果

2012 年10 月份，在濟(jì)寧二號(hào)煤礦北翼進(jìn)風(fēng)大巷第一斜巷安裝了1 套煤礦用絞車控制信號(hào)裝置。該斜巷全長(zhǎng)176 米，上變坡點(diǎn)至絞車房35 米，絞車型號(hào)為JD-5 型調(diào)度絞車。控制裝置布置方式見圖1，安裝方案為絞車附近位置安裝一臺(tái)控制裝置主機(jī)，斜巷上變坡點(diǎn)信號(hào)硐室安裝一臺(tái)控制裝置輔機(jī)（1# 輔機(jī)），斜巷下變坡點(diǎn)信號(hào)硐室安裝一臺(tái)控制裝置輔機(jī)（2# 輔機(jī)），識(shí)別卡12 個(gè)（每臺(tái)設(shè)備配4 個(gè)識(shí)別卡），按三八制出勤考慮，每班配備3 個(gè)識(shí)別卡，剩余3 個(gè)識(shí)別卡備用。

作業(yè)人員經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)后，很快就掌握了控制裝置的使用和設(shè)置方法，能夠完全替代現(xiàn)有打點(diǎn)信號(hào)裝置，實(shí)現(xiàn)了絞車控制、人員識(shí)別、通訊信號(hào)和打點(diǎn)記錄等功能，消除了一人多崗和無證上崗的現(xiàn)象。與原信號(hào)聯(lián)系方式相比，還增加了絞車司機(jī)的回點(diǎn)確認(rèn)，很好的避免了聽錯(cuò)信號(hào)誤行車的行為。同時(shí)還可以通過對(duì)識(shí)別卡的交接，實(shí)現(xiàn)作業(yè)人員的現(xiàn)場(chǎng)交接班。該裝置切實(shí)做到了對(duì)絞車運(yùn)輸?shù)姆?、管、查，很大程度上消除了運(yùn)輸事故的發(fā)生。

7 改進(jìn)建議

（1）由于運(yùn)輸作業(yè)人員多為老弱病、素質(zhì)相對(duì)較低的一類人員，絞車控制信號(hào)裝置主機(jī)上按鈕應(yīng)該盡量減少、一目了然，把不常用的系統(tǒng)設(shè)置按鈕改為觸摸屏式，讓絞車司機(jī)不可見，使裝置更加安全、便于操作。

（2）行車打點(diǎn)信號(hào)應(yīng)實(shí)現(xiàn)物理上的二級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)，即斜巷所有打點(diǎn)信號(hào)都要通過上車場(chǎng)信號(hào)硐室進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，斜巷其他所有信號(hào)源不可直接向絞車房發(fā)出開車信號(hào)，減少司機(jī)不必要的確認(rèn)。

（3）控制裝置主、輔機(jī)應(yīng)該具備打點(diǎn)信號(hào)源的識(shí)別功能，避免因打點(diǎn)與回點(diǎn)間隔太短，出現(xiàn)信號(hào)累加的現(xiàn)象，使裝置的記錄功能更加準(zhǔn)確無誤。

（4）識(shí)別卡應(yīng)具備低電壓報(bào)警功能，提示管理人員及時(shí)更換電池，避免使用過程中出現(xiàn)電壓不足影響作業(yè)的現(xiàn)象。