礦井智能電車系統升級優化

蘇 洋

（西山煤電官地礦運輸區， 山西 太原 030053）

引言

物流運輸效率是決定煤礦企業，尤其是地下開采的煤礦企業生產效率上限的重要因素[1]。目前，我國地下煤礦的主要運輸方式是帶式輸送機運輸，而以往的有軌電車變成了輔助運輸。當前輔助運輸存在運輸地點分散、電車運行無規律和無人監控等，如有軌電車主要是執行物料運輸、運輸矸石、空車和空機頭任務，一般沒有時間要求，而且電車運行路線不固定。電車司機在進行單點作業時，時常會亂停亂放電車，占用軌道時間過長，造成其他電車在經過時必須依靠司機預判停車，進行人工調度錯車，嚴重降低了電車的運輸效率[2]。因此亟待一種智能電車運輸系統實現井下有軌電車的規范化、程序化和統籌化的整體調度，來提高煤礦經濟效率。

1 現場調研

對國投新集能源公司的劉莊煤礦進行現場調研。雖然該礦擁有井下有軌電車運輸監控系統，但只限于監控電車的車頭，對于處于運行狀態的空車無法進行有效監管，具體表現為：

1）電車占用時間過長。各工作面的生產隊為了方便自己操作，時常在計劃時間前就裝運材料，而且在材料到達后不及時卸料，導致電車被占用不能進行下一步的工作；若運出的材料不能及時升井，也會造成電車積壓；對于未卸盡物料的電車棄之不用，形成積壓。以上種種因素，使得煤礦電車調撥十分緊張。

2）監控技術落后。電車運輸物料時常會運往錯誤的地點，以及由于井下的交接手續太過簡單，無法獲得裝載物料的詳細信息。

2 智能電車控制系統

2.1 系統構建

1）依靠通信網絡進行傳輸，實現信息安全監控。智能電車控制系統能使井下有軌電車的運行規范化、程序化、系統化。智能電車控制系統將信號安全監控作為基礎，以通信網絡作為信息傳輸平臺，實現電車物料裝運與卸載的管理信息化，使有軌電車控制智能化，能減少電車司機和押運人員的數量，有效提高礦井物料的運輸效率，不僅避免電車積壓現象的出現，還能避免井下運輸事故的發生，真正意義上實現煤礦生產運輸的現代化、自動化和信息化[3]。

2）信號連鎖，依據控制優先權運行。信號機、計算軸器、轉轍機和電車等是智能電車控制系統的主要控制對象（信號接收端）。以工業級的千兆網絡作為傳輸平臺，在各運輸巷道內安裝設置Wi-Fi通信基站全面覆蓋信息傳輸用的無線網絡。構建完整的“信號、集中、閉塞”電車信息管理系統，使原本分散的軌道運輸區間形成信號聯鎖，聯鎖控制道岔設備，可以使電車調度合理化，運行更加安全有序；安設有用于電車調度管理和信號聯鎖的中央服務器，對數量眾多的電車實現區間閉塞、信號控制、合理調度和運行權限管理等功能；在每部動力車頭上安裝車載控制器，依據電車調度室設置的優先控制權，結合中央服務器發出的操作指令，保證電車的運行安全。

2.2 操作模式

經過升級優化后的礦井智能電車系統擁有人工駕駛、遙控器操控和自動駕駛三種運行模式?？梢愿鶕ぷ饕蠛同F場情況切換不同的列車運行模式，如下頁圖1所示。

1）人工駕駛模式。在此模式下，主要依靠電車司機在駕駛室內操控有軌電車，電車司機發出的操作信號的優先等級最高，而遠程控制中心主要執行的是對電車的運行狀態進行監控。控制中心綜合個區巷對電車的使用需求和電車停放狀況向電車司機發出工作指令，在收到指令后，司機手動控制列車按指定路線運行，觀察軌道前方的信號機的紅綠燈情況，按照紅燈停綠燈行的交通規則運行。

圖1 三種列車運行模式的操作示意圖

2）遙控器操控模式。將遙控器與電車的信號接收端形成關聯，此時遙控器發出的信號具有最高優先級。工作面的工人操作遙控器發出運行指令控制電車完成前進、后退和停止等操作。在完成物料的裝卸和掛鉤工作后，工作人員將工作完成的信號通過電車駕駛室或遙控器發給控制中心，由控制中心決定運行電車的駕駛模式。

3）自動駕駛模式。對于已經明確了列車運行的路線，而且在運輸過程中不需要人工輔助的任務，可以使電車在發車點與目的地之間運行時切換為該模式。在自動駕駛模式下，控制中心發出的指令具有最高優先級，電車接受控制中心的直接控制，控制中心結合巷道中信號機發回的紅綠燈情況操控完成電車的前進、后退與停止等。井下所有的電車都可在控制中心指定的軌道線路上運行與?？浚@個過程中只需要控制中心的2名工作人員就可實現。

3 基本功能

1）實時信號傳輸。依靠在巷道內架設的有線和無線通信網絡，接收井下設備的實時運行狀態（包括運輸巷道內的定點視頻、電車的行車視頻、電車的速度、運輸物料的信息、電車的準確位置和岔道設備工作狀態等），并在地面就能發出控制電車的指令和調度信息到電車駕駛室和機車室。

2）聯鎖控制。在不同的運輸區間和敵對進路之間構建聯鎖控制，在信號機、計軸器和轉轍機之間通過聯鎖控制保證眾多電車運行調度的安全[4]。

3）無人駕駛。依靠地面控制中心與井下運輸巷道聯通的通信網絡向電車下達運行指令，遠程控制電車的運行、速度、方向、撒砂、鳴笛等操作。

4）信息化管理。實時監控物料的裝卸狀態和數量信息，在電車的運輸與物料存放的全過程實現電子信息化管理。

4 效果分析

表1所示為劉莊煤礦進行礦井智能電車系統升級優化前后的對比表。

表1 系統升級優化前后對比表

5 結語

我國多數煤礦有軌電車的物料運輸和生產調度仍處于人工管理的階段，而礦井智能電車系統以安全性和可靠性為前提，使電車的調度管理實現現代化、信息化和無人化，因此應大力推廣運用。