礦用輔助運輸車輛運行安全保護監控裝置系統

楊步忠

0 引言

煤礦輔助運輸無軌膠輪化已經成為煤礦企業礦井輔助運輸的發展方向[1]。目前礦用無軌膠輪車在使用中已經出現不同程度的安全問題，特別是當車輛在井下出現故障前沒有監測和預警、故障后診斷內容不清楚、不全面，已經成為輔助車輛管理運行的突出問題。根據煤礦井下防爆柴油機車的安全規程要求，防爆柴油機車應在出現排氣溫度、冷卻水溫度、發動機表面溫度、廢氣處理箱水位、機油壓力、當前環境瓦斯濃度等任一參數超標時必須立即自動保護停車。因此，開發和應用礦用無軌膠輪車安全保護裝置及系統是十分必要的。

本文介紹一種新型礦用輔助運輸車輛運行安全保護監控裝置及系統。該保護裝置是基于CAN 總線技術[2]支撐的礦用柴油機車保護裝置[3-4]，各組成設備之間具有即插即用功能，擴展方便，同時采用CAN 總線通信方式來交換數據，據預先設定的邏輯，實現機車的分布式控制，為礦用柴油機車提供了整車安全運行和可靠管理的解決方案。

1 系統組成及相關安全裝置的技術指標

1.1 系統組成

系統由監控主機、控制器、儀表顯示屏、各類傳感器和電源組成（見圖1）。采用CAN 總線結構，以RAM7 為核心，采用分布式管理。儀表顯示屏采用7寸液晶模組進行界面組態，CH4傳感器采用燃燒催化式，速度采用霍爾式結構，液位檢測采用浮球連續式結構，溫度傳感器采用PT100 作為傳感元件。

圖1 系統結構

車輛安全保護裝置通過各傳感器信號采集，實現以下主要保護：冷卻水溫超溫保護、表面溫度超溫保護、排氣溫度超溫保護、附件溫度超溫、制動器壓力保護、機油壓力欠壓保護、補水箱水位保護、燃油箱液位保護、轉速超速保護、車速超速保護、瓦斯超限、一氧化碳超限以及傳感器斷線報警等。

1.2 車輛安全保護裝置主要技術指標

工作電壓電流：9 VDC～36 VDC，≤600 mA；工作溫度：-30℃～80℃；通信方式：CAN 總線；溫度測量范圍：-30℃～200℃；壓力測量范圍：0 MP～50 MP；轉速測量范圍：0 r/min～5 000 r/min；液位測量范圍：0 mm～800 mm；油耗統計范圍：0～200 L/100 km；CH4測量范圍：0.00%～4.00%；車速測量范圍：0 km/h～100 km/h；發動機運行時間：0 h～9 999 h；總里程：0 km～99 999 km；運行數據存儲時間：≥36 000 h；數據存儲間隔時間：5 s；駕駛員識別號容量：10 000 張；語音燈光報警：≥90 db，60 m 處可見。

2 技術原理和特點

（1）采用先進的控制技術和傳感器，集成形成了礦用柴油機車保護裝置，并結合網絡傳輸管理方式組建了礦用輔助運輸車輛運行安全保護監控系統，實現了對礦用輔助運輸車輛的安全保護監測和監控，以及運行狀況的動態管理。裝置和系統運行穩定、安全可靠，工作效率高，滿足現場要求。

（2）核心技術采用了基于CAN 總線控制技術及分布式布設方式組建了防爆柴油機車安全保護系統，實時監控機車行駛狀況并顯示特定參數，按相應預定程度實現繼電器輸出控制。使傳感器線束簡單，即插即用，配置靈活，可任意增減傳感器，抗干擾性強，適用于礦井生產條件和環境。

（3）布署了分布式控制的終端輸出及多參數同時顯示系統，具有車輛行駛數據、工況狀態顯示，并且針對行車參數實施監測、報警、預警和故障檢測。采用7 寸彩色液晶顯示屏直觀顯示車速、轉速、排溫、燃油液位等參數。采用集成手柄設計，配備車輛啟動鑰匙和燈光雨刮組合開關，可控制車輛的轉向燈、信號燈、遠近光燈以及雨刮等電器設備的開/關，操作更方便（見圖2）。

圖2 彩色液晶顯示屏

（4）編配了公共通訊協議和接口，可與現有系統無縫對接形成駕駛員身份識別系統。具有設定駕駛許可人員，以及車輛行駛速度、里程、油耗及駕駛時間的實時采集、記錄、存儲功能；計算機軟件提供良好的人機界面，實現了車輛信息錄入、修改、查詢統計及報表文本輸出的現代化車輛信息管理。

3 應用效果

“礦用柴油機車保護裝置”目前除在同煤集團應用外，還主要在神東公司哈拉溝煤礦、大柳塔煤礦、補連塔煤礦、上灣煤礦等12 個礦區使用。該裝置穩定性好，降低了運行維護費用，提高了車輛出勤率。結合礦上的3G 網絡，實現了車輛無線調度，大大提高了車輛管理調度能力，降低了勞動強度、也同時提高了車輛使用率。

4 結語

我國的煤炭行業依靠人力投入的安全保障措施等已經成為制約煤炭行業經濟增長最為突出的問題，加強煤礦車輛綜合調度管理系統建設，尤其是智能實時的車輛綜合安全保護系統建設，對于井下車輛安全可靠運行十全重要，它可有力保障和支持煤炭經濟可持續發展，在安全生產、節約企業運營成本等方面，均可獲得較大的經濟和社會效益。

[1]馬文斌.立井開拓礦井應用無軌膠輪輔助運輸系統的研究[J].煤礦現代化，2010 (03)：11-15.

[2]史久根，張培仁，陳真勇.CAN 現場總線系統設計技術[M].北京：國防工業出版社，2004.

[3]晏偉光.煤礦井下防爆柴油機車安全保護系統應用現狀分析[J].煤炭工程，2010 (11):25-28.

[4]梁玉芳，趙海興.無軌輔助運輸技術在我國煤礦的應用及發展趨勢分析[J].礦山機械，2013 (01)：35-37.