無軌膠輪車安全駕駛管控系統(tǒng)的研究

張瑞青

（晉煤集團(tuán)成莊礦， 山西 澤州 048021）

引言

隨著科學(xué)化、自動(dòng)化發(fā)展，現(xiàn)在我國煤礦井下輔助運(yùn)輸對(duì)無軌膠輪車的運(yùn)輸提出了更高的要求，國內(nèi)很多礦井都會(huì)同時(shí)使用數(shù)十輛無軌膠輪車同時(shí)運(yùn)輸，而井下巷道環(huán)境的狹窄、復(fù)雜給無軌膠輪車運(yùn)輸帶來了安全風(fēng)險(xiǎn)。如果不利用科學(xué)、自動(dòng)化的新裝備新技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)無軌膠輪車的精準(zhǔn)管控，極易影響無軌膠輪車物料的運(yùn)輸效率和引發(fā)安全事故，因此加強(qiáng)對(duì)無軌膠輪車駕駛管控建設(shè)勢(shì)在必行。

1 建立無軌膠輪車安全駕駛管控系統(tǒng)的必要性

煤礦井下用于運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械設(shè)備除了輸送機(jī)之外，還需要專門的礦用機(jī)車運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)送人員和相關(guān)輔料等，隨著煤礦產(chǎn)量的增長，對(duì)無軌膠輪車的運(yùn)輸能力提出了更高的要求，很多礦井都會(huì)同時(shí)使用數(shù)十輛無軌膠輪車同時(shí)運(yùn)輸，而井下巷道環(huán)境的狹窄、復(fù)雜給無軌膠輪車的運(yùn)輸帶來了安全風(fēng)險(xiǎn)。如果不利用有效的新裝備新技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)無軌膠輪車運(yùn)行的精準(zhǔn)調(diào)度和安全駕駛管控，極易影響無軌膠輪車物料的運(yùn)輸效率和引發(fā)安全事故。

目前，國內(nèi)建立膠輪車駕駛管控系統(tǒng)的礦井不多，大多數(shù)沒有安裝相應(yīng)的管控和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)井下無軌膠輪車進(jìn)行安全駕駛管控，而大巷只有簡單的紅綠信號(hào)燈，同時(shí)利用現(xiàn)有的3G 無線通信系統(tǒng)，為部分無軌膠輪車配置了手機(jī)，但手機(jī)必須帶到地面進(jìn)行充電，無法與車輛進(jìn)行關(guān)系捆綁，現(xiàn)有的3G 無線信號(hào)只能在運(yùn)輸大巷使用，順槽巷道未鋪設(shè)3G無線信號(hào)，無軌膠輪車進(jìn)入順槽巷道內(nèi)無法正常使用，而且在無軌膠輪車運(yùn)輸過程中如果有電話呼入，由于無軌膠輪車運(yùn)輸噪音大無法聽到來電聲音，不能及時(shí)接聽電話，在信息溝通方面造成一定的影響，因?yàn)槿狈τ行Ъ皶r(shí)的通信手段，車輛的調(diào)度效率無法提高。

紅綠燈信號(hào)方面無軌膠輪車大巷運(yùn)輸紅綠燈控制系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)閉鎖，在大巷運(yùn)輸大件物料時(shí)必須安排專人在車輛前面指揮車輛，運(yùn)輸過程中膠輪車容易出現(xiàn)兩車碰頭，因巷道寬度有限無法錯(cuò)車，導(dǎo)致要長距離倒車，在倒車時(shí)需有專人進(jìn)行指揮，給膠輪車運(yùn)輸帶來安全隱患，同時(shí)給指揮人員方面也帶來不安全因素，無法提高膠輪車運(yùn)輸效率。

膠輪車速度方面，煤礦安全規(guī)程規(guī)定運(yùn)行速度，運(yùn)人時(shí)不超過25 km/h，運(yùn)送物料時(shí)不超過40 km/h，目前無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛速度，部分司機(jī)在駕駛無軌膠輪車運(yùn)輸時(shí)速度過快，如果在車輛速度方面未進(jìn)行有效的控制，極易發(fā)生車輛碰撞事故，同時(shí)也給乘坐人員帶來安全隱患。

我國煤炭行業(yè)的輔助運(yùn)輸工作中，無軌膠輪車具有無軌道限制、機(jī)動(dòng)靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、安全高效、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，是運(yùn)送材料、設(shè)備、人員的一種較先進(jìn)的輔助運(yùn)輸方式。無軌膠輪車運(yùn)輸大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了運(yùn)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(tǒng)，實(shí)現(xiàn)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在保障車輛安全駕駛的同時(shí)，提高車輛調(diào)度和運(yùn)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(tǒng)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(tǒng)。根據(jù)煤礦安全規(guī)程的規(guī)定，結(jié)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(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下無軌膠輪車精確定位和調(diào)度、紅綠燈閉鎖管理、車載隨車專用通信，同時(shí)實(shí)現(xiàn)車輛行駛速度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和告警，提高井下行車安全，控制司機(jī)違規(guī)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(tǒng)

3 無軌膠輪車駕駛管理系統(tǒng)功能

1）研究選用一種本安型多功能基站，具有車輛測(cè)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(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)傳輸協(xié)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(shí)現(xiàn)無軌膠輪車與地面無障礙通信，方便調(diào)度室指揮、調(diào)度工作。

3）研究一種本安型車輛測(cè)速卡，安裝在無軌膠輪車上，通過電池進(jìn)行供電，供電時(shí)間不小于12 個(gè)月，無需頻繁充電。本安型車輛測(cè)速卡與本安型無線基站進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，將車輛實(shí)時(shí)速度通過地面軟件進(jìn)行顯示跟蹤及預(yù)警。

4）研究一套無軌膠輪車安全駕駛管控系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井下所有車輛行駛速度，對(duì)超速行為進(jìn)行實(shí)時(shí)告警提醒，并支持生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表進(jìn)行分析和處理。同時(shí)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控、查詢車輛位置；針對(duì)井下巷道特點(diǎn)，通過軟件設(shè)立井下輔運(yùn)巷避讓區(qū)間，根據(jù)車輛位置控制紅綠燈切換閉鎖，進(jìn)行交通管制以保證運(yùn)行暢通，保證車輛運(yùn)行安全，提高效率。

4 實(shí)施方案

4.1 中心機(jī)房的設(shè)計(jì)

中心機(jī)房設(shè)計(jì)無軌膠輪車管理服務(wù)器，對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理。

設(shè)計(jì)語音交換機(jī)和管理主機(jī)，主要針對(duì)井下本安型無線分站、車載通訊信號(hào)器和機(jī)車調(diào)度電話進(jìn)行管理、數(shù)據(jù)配置及通話路由分配等。

服務(wù)器和語音交換機(jī)通過網(wǎng)線接入工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，通過工業(yè)以太網(wǎng)和井下分站連接，形成系統(tǒng)主干傳輸網(wǎng)絡(luò)。

4.2 值班室的設(shè)計(jì)

值班室安裝系統(tǒng)管理計(jì)算機(jī)，觸摸屏調(diào)度臺(tái)，通過礦局域網(wǎng)連接系統(tǒng)服務(wù)器。

管理計(jì)算機(jī)主要實(shí)現(xiàn)井下車輛位置、井下紅綠燈管理、車輛運(yùn)行速度監(jiān)測(cè)、車輛超速報(bào)警、LED 顯示屏等狀態(tài)查詢及管理。

22 寸工業(yè)級(jí)觸摸屏調(diào)度臺(tái)帶2 部坐席電話，通過接入語音交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)和通訊信號(hào)器之間的車輛調(diào)度通信管理。

4.3 井下傳輸及分站的設(shè)計(jì)

在輔運(yùn)巷區(qū)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(jìn)行布置設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)車輛實(shí)時(shí)速度的數(shù)據(jù)采集，同時(shí)實(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)

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

4.5 車載通訊器的設(shè)計(jì)

安裝在駕駛室內(nèi)，車內(nèi)取電進(jìn)行供電，支持一鍵直呼調(diào)度、通話，喇叭聲音不少于85 db，可調(diào)聲音大小，通信信號(hào)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(shè)計(jì)

在井下關(guān)鍵部位安裝礦用本安LED 顯示屏，通過值班室管理計(jì)算機(jī)，實(shí)時(shí)發(fā)布車輛調(diào)度信息及井下巷道路況信息動(dòng)態(tài)顯示在LED 顯示屏上，并可以滾動(dòng)顯示，并支持聯(lián)機(jī)，可實(shí)時(shí)監(jiān)控到設(shè)備狀態(tài)。本次設(shè)計(jì)礦用本安顯示屏PH12，通過通信電纜就近接入分站[2]。

5 結(jié)語

通過實(shí)現(xiàn)研究無軌膠輪車安全駕駛管控，真正實(shí)現(xiàn)煤礦車輛的精確定位、紅綠燈閉鎖管理、隨車專用通信、實(shí)時(shí)速度監(jiān)控、車輛超速告，能夠第一時(shí)間查詢車輛準(zhǔn)確位置，及時(shí)聯(lián)系跟車司機(jī)，在日常生產(chǎn)過程中，也可作為通訊聯(lián)絡(luò)的輔助手段，為礦井的安全生產(chǎn)提供保障。