KJ221型礦井機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

(平頂山天安煤業(yè)股份有限責(zé)任公司四礦，河南 平頂山 467000)

平煤股份十一礦1979年6月投產(chǎn)，原設(shè)計能力60萬噸/年，1996年9月礦井開始進(jìn)行第一次改擴(kuò)建，礦井改擴(kuò)建設(shè)計能力120萬噸/年，2005年10月開始二次改擴(kuò)建工程，二次改擴(kuò)建設(shè)計能力300萬噸/年，二次改擴(kuò)建主要是解決十一礦生產(chǎn)能力受主提升、礦井通風(fēng)、軌道運(yùn)輸以及地面儲裝運(yùn)等能力的制約，改善限制生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)。目前新主井提升系統(tǒng)及配套工程、中央回風(fēng)立井及配套工程、地面生產(chǎn)儲裝運(yùn)系統(tǒng)等一期工程已完工并投運(yùn)，具備300萬噸/年的生產(chǎn)能力。現(xiàn)在十一礦新副井-593 井底車場、-593 水平大巷軌道運(yùn)輸系統(tǒng)采用5臺12t 防爆特殊型蓄電池電機(jī)車作為主要運(yùn)輸機(jī)車，其中CTL12/6-192-D型電機(jī)車3臺、CTL12/6G 192(B)型電機(jī)車2臺，擔(dān)負(fù)著全礦井下矸石車、材料車、綜采綜掘等設(shè)備車、空車和平巷人車運(yùn)送人員的運(yùn)輸任務(wù)。-593 水平運(yùn)輸大巷全長2600米，分為東大巷、西大巷、北大巷三條主要運(yùn)輸巷道，大巷鋪設(shè)軌道型號30Kg/m，標(biāo)準(zhǔn)輕軌(軌距600mm)，道岔58 副，使用1 噸固定車廂式礦車組列運(yùn)送物料和矸石(每列車不超過25臺車)，使用PRC12-6/3型平巷人車11 節(jié)組列運(yùn)送人員，同時配備KT401-J型泄露電話作為人車車載移動通訊。-593 水平運(yùn)輸大巷是礦井主要軌道運(yùn)輸線路，隨著礦井開采的不斷發(fā)展，特別是在二次改擴(kuò)建中，礦井生產(chǎn)規(guī)模從120萬噸向300萬噸發(fā)展，井下丁戊組采區(qū)、己組采區(qū)大量開掘施工項目工程全面展開，需要大量的開拓巷道和準(zhǔn)備巷道，巖巷工程大量增加，礦車及材料需求量猛增，-593 大巷運(yùn)輸能力逐漸變成了制約整個礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的瓶頸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足礦井二次改擴(kuò)建發(fā)展的需要，迫切需要安裝一套完善的機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)。為此，我礦于2009年3月在新副井-593運(yùn)輸大巷施工安裝了礦井KJ221型機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)。2012年6月KJ221型機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)延伸工程在十一礦新副井-593 北大巷安裝使用。

1 系統(tǒng)組成、原理和主要功能

1.1 系統(tǒng)組成

KJ221型機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)是通過安裝在大巷巷幫上的接收器來檢測車輛的運(yùn)行及位置狀況，與系統(tǒng)主控器通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭\(yùn)輸調(diào)度集控中心，在集控中心顯示屏上以模擬圖形實時動態(tài)顯示出來，調(diào)度人員通過點擊顯示屏上設(shè)備圖形，就可手動控制執(zhí)行設(shè)備，從而完成道岔位置的開合等調(diào)度動作，確保礦井大巷運(yùn)輸安全、提高調(diào)度指揮效率、促進(jìn)安全生產(chǎn)的目的。

礦井KJ221 機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控技術(shù)可以實現(xiàn)平巷運(yùn)輸、井底車場調(diào)車、主巷運(yùn)輸?shù)入姍C(jī)車行車指揮自動化，全礦井下運(yùn)輸系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，均由一個控制中心監(jiān)控。地面系統(tǒng)控制中心主要由工控機(jī)、光端機(jī)、大屏顯示器等組成。井下系統(tǒng)主要由KJ221 系列系統(tǒng)主控器、系統(tǒng)顯示器、系統(tǒng)發(fā)射器、系統(tǒng)接收器、系統(tǒng)車輛傳感器、司控道岔控制裝置等組成。

礦井KJ221 機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)主要包括三大部分:一是各種信號的顯示，供電機(jī)車司機(jī)和調(diào)度員了解線路開通與機(jī)車運(yùn)行狀況，了解井下運(yùn)輸大巷各列車位置、車號及信號燈、道岔狀態(tài)和區(qū)段占用情況，提高機(jī)車運(yùn)輸效率及安全性;二是各信號之間與電動轉(zhuǎn)轍機(jī)之間的互相連鎖，自動實現(xiàn)敵對進(jìn)路的閉鎖，不允許敵對信號同時開放，以防止誤操作，保證行車安全;三是設(shè)在調(diào)度室的模擬顯示集中控制盤，集中控制和監(jiān)督電機(jī)車運(yùn)行。系統(tǒng)能隨時反映運(yùn)輸大巷各段設(shè)備和傳感器的工作狀態(tài)，故障自動診斷、報記錄運(yùn)行過程數(shù)據(jù)，能生成管理報表和列車循環(huán)運(yùn)行圖等功能，整個系統(tǒng)無動觸點，可靠性能高。

1.2 系統(tǒng)原理

在-593 大巷安裝的系統(tǒng)主控器把分布在大巷里的接收器接收的機(jī)車信號通過一級網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)骄瞎た貦C(jī)，配置與工控機(jī)相配套的計算機(jī)，組態(tài)軟件通過對每一個位置接收器信號分析就能判斷出每一輛電機(jī)車的位置、方向、車號等并在組態(tài)模擬圖上實時顯示出來，同時道岔到位信號、信號燈和車輛傳感器的信號也是通過這種方式傳輸?shù)焦た貦C(jī)，并在組態(tài)軟件模擬圖上顯示出各自相應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)等，通過對以上信號的分析，根據(jù)機(jī)車在模擬圖上的位置和請求狀態(tài)，信號燈和道岔之間存在有連鎖關(guān)系，組態(tài)軟件自動分析出進(jìn)程和區(qū)段的連鎖關(guān)系并對相應(yīng)的信號燈進(jìn)行控制，對井下電機(jī)車進(jìn)行區(qū)段的信號閉鎖控制達(dá)到用信號引導(dǎo)電機(jī)車安全運(yùn)行的目的。

1.3 主要功能

1)數(shù)據(jù)采集與備份功能:系統(tǒng)主控器把接收器接收的機(jī)車信號傳輸?shù)骄瞎た貦C(jī)形成采集數(shù)據(jù)，備份運(yùn)行數(shù)據(jù)，生成各種統(tǒng)計報表。

2)機(jī)車運(yùn)輸系統(tǒng)顯示與控制功能:實時顯示運(yùn)輸大巷運(yùn)行電機(jī)車狀態(tài)，運(yùn)行過程形象逼真，能顯示車號、車型，顯示機(jī)車運(yùn)行方向、速度;能區(qū)分單雙軌，模擬畫面具備單雙軌顯示;區(qū)段顯示功能，有車占用的區(qū)段會閃爍;畫面背景顏色有多種選擇，可根據(jù)需要自由切換;操作人員能統(tǒng)觀全局，知道每輛車的具體位置，便于整體控制。

3)雙機(jī)切換與手動遠(yuǎn)程控制功能:信號燈有自動、手動兩種控制方式，可通過工控機(jī)自由切換。自動控制時能自動實現(xiàn)區(qū)段信號閉鎖;道岔可以由司機(jī)控制，也可以由調(diào)度員手動控制。道岔還具有閉鎖功能，系統(tǒng)登錄允許后，根據(jù)司機(jī)運(yùn)行需要由調(diào)度員控制或閉鎖道岔。

4)調(diào)度功能:正常情況下，系統(tǒng)主控機(jī)自動調(diào)度指揮列車運(yùn)行，必要時調(diào)度員可以隨時通過系統(tǒng)提供的各種方式進(jìn)行人工干預(yù)，可以實時動態(tài)的觀察運(yùn)輸現(xiàn)場各種車輛的運(yùn)行情況，全面調(diào)度大巷列車運(yùn)行;系統(tǒng)中若安裝電機(jī)車自動供電裝置，可實現(xiàn)人行車場區(qū)段信號、電氣雙閉鎖功能。電機(jī)車在系統(tǒng)中運(yùn)行時，遇區(qū)段被占用，如果電機(jī)車?yán)^續(xù)向前行駛，系統(tǒng)將啟動電氣閉鎖功能閉鎖該正在行駛的電機(jī)車。

5)可視化監(jiān)測與信息管理功能:可用攝像儀對人行車場實時監(jiān)控，使視頻監(jiān)控和工業(yè)監(jiān)控溶為一體;通過管理計算機(jī)系統(tǒng)維護(hù)人員可隨時對現(xiàn)場所有設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，可在不影響系統(tǒng)工作的情況下進(jìn)行設(shè)備維護(hù)工作;井下視頻設(shè)備和分站(一級工業(yè)網(wǎng)絡(luò))可以就地接入礦以太環(huán)網(wǎng)進(jìn)行傳輸，視頻及信集閉系統(tǒng)具備傳入局域網(wǎng)和外網(wǎng)的功能，以實現(xiàn)信息共享。

6)報表打印功能:記錄的實時報表、歷史報表以及統(tǒng)計報表、設(shè)備故障表，通過配置安裝的打印機(jī)就可以隨時打印，完成用戶所需的統(tǒng)計分析任務(wù)。

7)安全可靠的技術(shù)措施:采用有密碼保護(hù)功能，系統(tǒng)軟件加密，與系統(tǒng)各軟件配套使用，保證數(shù)據(jù)采集的可靠性、準(zhǔn)確性。

8)具備報警功能、歷史查詢功能、故障自診斷功能、人機(jī)對話功能。

2 系統(tǒng)主要作用與特點

礦井KJ221 機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)為井下軌道運(yùn)輸系統(tǒng)提供了電機(jī)車運(yùn)行自動調(diào)度、礦井機(jī)車運(yùn)行狀況的監(jiān)視和控制，并且通過可靠的信、集、閉系統(tǒng)，將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄希沟孛嬲{(diào)度員可以對井下運(yùn)輸大巷電機(jī)車運(yùn)行狀況掌握清楚準(zhǔn)確，實時顯示井下運(yùn)輸大巷各列車、機(jī)車位置、車號、運(yùn)行方向、牽引車輛數(shù)量、運(yùn)輸材料種類及信號機(jī)狀態(tài)、道岔正反位位置顯示和區(qū)段占用等運(yùn)行狀態(tài)信息;能夠?qū)崿F(xiàn)大巷運(yùn)輸機(jī)車精確定位;系統(tǒng)運(yùn)行方式滿足手動、自動、半自動、檢修的操作方式，同時有故障診斷、故障報警顯示、記憶、自動診斷功能及重演功能。在地面調(diào)度室，能夠全面顯示礦井主要運(yùn)輸線路軌道、集控道岔狀態(tài)、機(jī)車位置、區(qū)段占用，通行車輛匯總等信息。調(diào)度室能夠?qū)崿F(xiàn)報表、數(shù)據(jù)處理，對數(shù)據(jù)保存，能夠?qū)⒏鞑蓞^(qū)運(yùn)輸大巷及車場采用控制分站的集散式控制方式，兩者互相兼容，構(gòu)成完整的機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)。礦井KJ221 機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)可將井下-593 運(yùn)輸大巷電機(jī)車運(yùn)輸?shù)膶崟r信息隨時采集并上傳到礦管理信息網(wǎng)，為礦井信息化自動化管理打下了堅實的基礎(chǔ)。

1)實時顯示運(yùn)輸大巷運(yùn)行電機(jī)車狀態(tài)，運(yùn)行過程形象逼真，可以顯示車號、車型，并能顯示機(jī)車運(yùn)行方向、運(yùn)行速度。

2)系統(tǒng)主控器接收機(jī)車信號并傳輸形成采集數(shù)據(jù)，采集識別判斷抗干擾能力強(qiáng)。

3)司機(jī)采用遙控方式自動控制線路道岔開、合，避免了人力扳動道岔行為。遙控器靈敏可靠，使用攜帶方便。

4)司控道岔硐室尺寸小(1600 ×1400 ×1000mm)施工方便，司控裝置安裝簡單，操作方便可靠。

5)系統(tǒng)能區(qū)分單雙軌，模擬畫面具備單雙軌顯示。

6)具備區(qū)段顯示功能，有車輛占用的區(qū)段會閃爍。

7)系統(tǒng)紅綠燈轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確可靠，實現(xiàn)電機(jī)車雙軌運(yùn)行，機(jī)車會車時安全可靠。

8)道岔顯示器能夠準(zhǔn)確可靠顯示道岔處于直線道或曲線道方位，便于司機(jī)開車安全。

9)機(jī)車監(jiān)控系統(tǒng)配合彎道報警裝置使用，確保大巷電機(jī)車運(yùn)輸?shù)目煽啃浴?/p>

10)系統(tǒng)控制裝置伺服機(jī)構(gòu)、氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)合理，方便維護(hù)檢修。

11)系統(tǒng)司控道岔尖軌開程小或貼合不到位，實現(xiàn)復(fù)位功能，及時進(jìn)行調(diào)整。

12)井上集控中心實現(xiàn)了大巷軌道運(yùn)輸自動化，提高礦井軌道運(yùn)輸本質(zhì)安全。

3 KJ221系統(tǒng)應(yīng)用狀況

平頂山煤業(yè)股份有限公司十一礦2009年3月開始安裝KJ221型機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)，在新副井-593 運(yùn)輸大巷共安裝了三臺分站:-593 西大巷0#里程點、北大巷400#里程點和北石門900#里程點各一臺，大巷關(guān)鍵位置共施工司控道岔12副，司控道岔裝置主控箱、岔位顯示器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)12 組，機(jī)車車載發(fā)射器5臺，系統(tǒng)接收器70臺。

KJ221型系統(tǒng)安裝與測試同步進(jìn)行。包括井下大巷機(jī)車運(yùn)輸顯示的信息和地面調(diào)度中心顯示的信息是否一致;地面控制中心發(fā)出的指令，井下信集閉系統(tǒng)是否正確執(zhí)行等。安裝完后，對信集閉系統(tǒng)通信線路進(jìn)行了進(jìn)路區(qū)間信號、傳感器、誤碼率等測試，經(jīng)過整個系統(tǒng)全面現(xiàn)場測試，沒有出現(xiàn)誤碼，保證了系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。2012年6月KJ221型機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)延伸工程在十一礦新副井-593 北大巷安裝使用，新副井-593 水平運(yùn)輸大巷共完成司控道岔28 副，實現(xiàn)運(yùn)輸線路全程系統(tǒng)監(jiān)控。

KJ221型機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過-593 運(yùn)輸大巷現(xiàn)場運(yùn)行，系統(tǒng)各部分運(yùn)行良好，性能穩(wěn)定、工作可靠。各巷道口道岔狀態(tài)顯示明確，司機(jī)按顯示信號規(guī)范行車，沒有發(fā)生車輛堵塞、列車撞車、機(jī)車追尾等事故，確保了機(jī)車運(yùn)輸安全，提高了車輛的調(diào)配周轉(zhuǎn)效率，運(yùn)輸效率提升21%，解決了新副井-593 大巷運(yùn)輸能力制約生產(chǎn)的瓶頸問題。

在系統(tǒng)運(yùn)行期間，局部出現(xiàn)氣動執(zhí)行器與道岔之間連桿安裝不靈活，及時對氣動執(zhí)行結(jié)構(gòu)中連桿裝置進(jìn)行改造，重新安裝連桿機(jī)構(gòu)，同時對道岔尖軌固定滑床板進(jìn)行清理、更換調(diào)整，加大了推動間隙，進(jìn)行調(diào)試處理，問題得到順利解決，確保操作機(jī)構(gòu)動作靈活，保證道岔推動到位動作可靠。

4 結(jié)束語

礦井KJ221 機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)為井下軌道運(yùn)輸系統(tǒng)提供了電機(jī)車運(yùn)行自動調(diào)度、礦井機(jī)車運(yùn)行狀況的監(jiān)視和控制，并且通過可靠的信、集、閉系統(tǒng)，將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄希沟孛嬲{(diào)度員可以對井下運(yùn)輸大巷電機(jī)車運(yùn)行狀況掌握清楚準(zhǔn)確，實時顯示井下運(yùn)輸大巷各列車、機(jī)車位置、車號、運(yùn)行方向、牽引車輛數(shù)量、運(yùn)輸材料種類及信號機(jī)狀態(tài)、道岔正反位位置顯示和區(qū)段占用等運(yùn)行狀態(tài)信息;能夠?qū)崿F(xiàn)大巷運(yùn)輸機(jī)車精確定位;系統(tǒng)運(yùn)行方式滿足手動、自動、半自動、檢修的操作方式，同時有故障診斷、故障報警顯示、記憶、自動診斷功能及重演功能。在地面調(diào)度室，能夠全面顯示礦井主要運(yùn)輸線路軌道、集控道岔狀態(tài)、機(jī)車位置、區(qū)段占用，通行車輛匯總等信息。調(diào)度室能夠?qū)崿F(xiàn)報表、數(shù)據(jù)處理，對數(shù)據(jù)保存，能夠?qū)⒏鞑蓞^(qū)運(yùn)輸大巷及車場采用控制分站的集散式控制方式，兩者互相兼容，構(gòu)成完整的機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)，為礦井信息化自動化管理打下了堅實的基礎(chǔ)，系統(tǒng)具有很高的推廣、應(yīng)用價值。

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