三交河煤礦無軌膠輪車調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用

楊 麗

（霍州煤電集團汾河焦煤公司三交河煤礦，山西 洪洞 041600）

軌道運輸存在運輸環(huán)節(jié)多、適應(yīng)性差的問題，對礦井高效生產(chǎn)有一定制約[1]。無軌膠輪車運輸具有運行速度高、運輸環(huán)節(jié)少等優(yōu)點[2]，符合煤礦高效生產(chǎn)需求。無軌膠輪車在運輸過程中，需要高效的調(diào)度指揮系統(tǒng)，以確保該運輸系統(tǒng)實現(xiàn)真正的安全、高效運輸。三交河煤礦針對無軌膠輪車運輸存在的人工調(diào)度效率低問題，進行調(diào)度指揮系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用，有效實現(xiàn)無軌膠輪車運輸效率的最大化。

1 工程概況

三交河煤礦原輔助運輸方式為軌道運輸，主要負責(zé)人員及物料運輸，存在運輸效率低、物料轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)多等問題。三交河煤礦對輔助運輸系統(tǒng)進行改造，改造后，輔助運輸全部采用無軌膠輪車運輸，有效提高運輸效率。但在使用無軌膠輪車運輸過程中，存在以下幾個方面問題：（1）原有軌運輸巷道寬度不滿足兩輛無軌膠輪車并列運行，因此，改造后的無軌膠輪車運輸只能分段單車運行；（2）沿用原有軌運輸?shù)姆绞竭M行人工調(diào)度無軌膠輪車，調(diào)度效率低下；（3）沿用對講機聯(lián)絡(luò)傳話的人工調(diào)度方式存在信號差、信息轉(zhuǎn)述有誤等問題，影響運輸效率，導(dǎo)致安全問題。因此，需利用電子和通信技術(shù)，研發(fā)一套針對三交河煤礦無軌膠輪車運輸?shù)淖詣痈咝д{(diào)度指揮系統(tǒng)，以保證無軌膠輪車運輸效率的最大化，并保證安全運輸，為礦井高效生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

2 車輛調(diào)度系統(tǒng)整體方案

2.1 系統(tǒng)設(shè)計的整體要求

無軌膠輪車調(diào)度指揮系統(tǒng)的設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)地面車輛調(diào)度指揮中心集中統(tǒng)一調(diào)度，要滿足井下工作環(huán)境以及長期連續(xù)、穩(wěn)定工作的要求，系統(tǒng)能夠利用無線4G 網(wǎng)絡(luò)通訊實現(xiàn)車輛定位與調(diào)度，地面軟件監(jiān)控界面能夠直觀顯示，操作簡便，具備車載視頻實時監(jiān)控功能，并具備車輛防追尾預(yù)警、信號燈控制、車輛調(diào)度自動控制及司機管理等功能[2-6]，同時具備數(shù)據(jù)存儲與查詢功能，能夠不斷優(yōu)化車輛調(diào)度控制邏輯，確保運輸效率實現(xiàn)最大化。

2.2 系統(tǒng)整體功能設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的整體要求，無軌膠輪車調(diào)度系統(tǒng)主要包含無線4G 通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、車輛定位系統(tǒng)、調(diào)度指揮系統(tǒng)和車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)。在各系統(tǒng)布置前，先根據(jù)礦井巷道布置、巷道長度、交叉點分布等基本參數(shù)進行統(tǒng)計，然后對礦井原有運輸調(diào)度指揮系統(tǒng)進行測試分析，查找存在的不足，對比現(xiàn)場運輸大巷的實際情況，通過理論分析、現(xiàn)場試驗、電腦模擬試驗相結(jié)合的方法，將調(diào)度指揮系統(tǒng)進行優(yōu)化。三交河煤礦無軌膠輪車調(diào)度系統(tǒng)整體功能設(shè)計如圖1。

圖1 膠輪車調(diào)度系統(tǒng)整體功能設(shè)計

2.3 車輛運行安全程序設(shè)計

車輛運行安全主要需解決車輛防碰撞、防追尾問題，安全程序設(shè)計采用定制的區(qū)間閉鎖裝置，對每臺無軌膠輪車安裝該閉鎖裝置后，采用抗干擾、控制距離遠的無線數(shù)據(jù)傳輸方式進行控制。該裝置具備倒車影像、運行線路標識等功能，當車輛與障礙物之間距離較近時，車輛自動發(fā)出報警信號，當車輛與車輛間距離過近時，兩車雙方均能收到預(yù)警信號。在車輛發(fā)出預(yù)警信號后，進入程序處理流程，處理程序經(jīng)識別處理后，送入閉鎖裝置的邏輯控制電路，安全控制程序繼電器吸合啟動，此時車輛喇叭發(fā)出報警，同時按照處理流程進行減速或剎車，防止車輛發(fā)生碰撞。車輛防撞處理流程如圖2。

2.4 無線網(wǎng)絡(luò)通訊覆蓋設(shè)計

采用KT319 礦用4G 無線通信系統(tǒng)，對礦井地面辦公區(qū)域及井下輔助運輸巷道進行無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋。該系統(tǒng)由eSCN230 核心網(wǎng)、KT319-Z 光電轉(zhuǎn)換器、大功率基站、礦用隔爆兼本安型基站、礦用隔爆兼本安型不間斷電源、融合通信調(diào)度系統(tǒng)、交換機、接入網(wǎng)關(guān)和礦用本安型手機等設(shè)備組成。覆蓋設(shè)計包括地面及井下兩個部分。

（1）地面無線網(wǎng)絡(luò)通訊覆蓋設(shè)計

地面無線網(wǎng)絡(luò)通訊主要實現(xiàn)對地面辦公區(qū)域進行無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，接入網(wǎng)絡(luò)為礦用本安型網(wǎng)絡(luò)終端系統(tǒng)，由融合通信調(diào)度系統(tǒng)、交換機、接入網(wǎng)關(guān)、地面用大功率基站、地面用光電轉(zhuǎn)換器等設(shè)備組成。

（2）井下無線網(wǎng)絡(luò)通訊覆蓋設(shè)計

采用礦用隔爆兼本安型基站，以及礦用隔爆兼本安型電源不間斷供電?；静贾梦恢靡笤谙锏垒^平直、坡度變化較小的巷道內(nèi)，以確保每個基站都能覆蓋較大范圍?；咎炀€向巷道走向方向安設(shè)，根據(jù)基站的發(fā)射與接收半徑，直巷內(nèi)基站間距按1000 m/臺進行布設(shè)，在巷道拐彎處增設(shè)一個基站，基站天線指向巷道變向前后的兩個方向?；景苍O(shè)后要在每兩臺基站中部測試基站信號情況，當發(fā)現(xiàn)信號弱、無信號現(xiàn)象時需根據(jù)情況增加基站。

針對三交河煤礦主要輔助運輸大巷布置情況，井下現(xiàn)場在平硐運輸大巷、平硐配風(fēng)大巷、三采區(qū)運輸巷等巷道內(nèi)安設(shè)6 臺無線網(wǎng)絡(luò)通訊基站，各基站通過光纖傳輸，地面采用光電轉(zhuǎn)換器接收，并將數(shù)據(jù)導(dǎo)入地面無線網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)。

3 車輛調(diào)度系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 軟件控制設(shè)計

系統(tǒng)控制軟件包含服務(wù)端和客戶端，軟件運行過程中，通過井下通訊設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)端的讀卡器上，從采集的數(shù)據(jù)計算各巷道內(nèi)的車輛分布情況，然后通過車輛運行要求和控制邏輯，發(fā)送控制井下車輛通行的紅綠燈，從而控制車輛有序運行。軟件控制邏輯程序架構(gòu)如圖3。

3.2 軟件各項功能

（1）巷道分類監(jiān)控。將輸入標識層的各巷道標識為不同的顏色，并顯示井下各巷道的布置及相對位置關(guān)系，同時顯示各巷道內(nèi)的人員情況、現(xiàn)有車輛及運行或停滯時間。對停滯時間過長或運行異常的車輛設(shè)置為針對性問題的符號閃爍，并自動生成各巷道內(nèi)車輛運行的詳細報表。通過查看報表，即可掌握各巷道內(nèi)車輛運行情況。

（2）車輛定位與追蹤。通過使用RFID 無線檢測技術(shù)，在地面車輛調(diào)度指揮中心監(jiān)測井下各巷道內(nèi)車輛的位置、運行方向、運行速度等參數(shù)，為井下車輛調(diào)度提供依據(jù)。地面車輛調(diào)度指揮中心可通過選定車輛號碼發(fā)送調(diào)車指令，發(fā)送的調(diào)車指令能夠立即顯示到車輛顯示屏上并發(fā)出信息提示。

（3）行車信號控制。車輛在巷道內(nèi)行駛過程中，系統(tǒng)主機通過各車輛位置信息有序控制紅綠燈，通過紅綠燈指揮車輛有序駛?cè)朐O(shè)定區(qū)域或控制在錯車區(qū)會車，確保人員運輸及車輛的高效通行。在遇到人員緊急運輸或物資緊急運送情況時，可設(shè)定運輸車輛具有優(yōu)先通行權(quán)，其他車輛通過地面監(jiān)控主機進行調(diào)度避讓，保障應(yīng)急運輸能力。

（4）車輛運行信息統(tǒng)計。為實現(xiàn)車輛運行信息的實時統(tǒng)計，利用RFID 及讀卡器將實時運輸數(shù)據(jù)傳送至地面監(jiān)控主機，可通過地面監(jiān)控主機隨時查詢車輛是否存在異常運輸、是否存在車輛違章，也可查詢車輛檢修、維護、行駛路線、里程、運行速度、運行時間等信息。可通過車載甲烷檢測報警儀，隨時查詢車輛通過各巷道內(nèi)的瓦斯含量。根據(jù)該信息統(tǒng)計，監(jiān)督各車輛的加油及維護保養(yǎng)工作，防止車輛帶病運輸，保障車輛的安全運行。

（5）高效運輸管理。通過調(diào)度指揮系統(tǒng)軟件，可查詢車輛的行駛記錄、維護保養(yǎng)記錄、故障及維修記錄以及司機的檔案等詳細信息，并通過軟件科學(xué)、合理地調(diào)配車輛、匹配司機，同時可查詢車輛庫存及使用情況，實現(xiàn)高效派車。

4 效果分析

通過對三交河煤礦車輛調(diào)度指揮系統(tǒng)的研發(fā)與現(xiàn)場安裝，系統(tǒng)控制范圍覆蓋三交河煤礦的平硐運輸大巷、平硐配風(fēng)大巷、三采區(qū)運輸巷等主要輔助運輸巷道，并對地面調(diào)度指揮中心、井下紅綠燈、各類讀卡器、信號基站、車載影像以及通訊手機等設(shè)備進行了逐一現(xiàn)場試驗檢測。試驗檢測結(jié)果均符合要求，各軟件測試結(jié)果也符合設(shè)計需要，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，車輛調(diào)度指揮系統(tǒng)運行正常，達到了車輛高效調(diào)度的預(yù)期目標。投入使用后的前1 個月內(nèi)，通過不斷優(yōu)化車輛調(diào)度控制邏輯，逐步實現(xiàn)運輸效率最大化。

5 結(jié)語

根據(jù)三交河煤礦井下無軌膠輪車高效運輸?shù)男枰?，研發(fā)一套針對三交河煤礦無軌膠輪車運輸?shù)淖詣痈咝д{(diào)度指揮系統(tǒng)，系統(tǒng)具備自動調(diào)度、實時監(jiān)控、信息查詢、車輛定位、安全閉鎖等功能。在系統(tǒng)試運行過程中對車輛調(diào)度控制邏輯進行不斷優(yōu)化，確保車輛有序、高效運行，實現(xiàn)了運輸效率最大化，并保證安全運輸。