基于車廂數據的汽車煤采樣機車廂位置判別方式

劉衛民，喻 軍，王軍龍，張建軍

(陽城國際發電有限責任公司，山西 晉城 048102)

汽車煤機械化采樣要求被采樣批煤的所有顆粒均可進入采樣設備，即批樣每顆粒具有相等的機率被采入試樣中。在采取子樣時，對采樣的部位和時間均不施加任何人為的意志，能使任何部位的煤均有機會采出。一般情況下，火電廠燃煤由汽車拉運入廠時，實行車車采樣，未經采樣的車輛不允許卸煤。汽車煤采樣機已在火電廠廣泛使用，目前使用日益頻繁，裝機3 300 MW的某火電廠日均汽車拉運760輛次，單日最大能達1 280次。

運煤車輛是影響采樣機安全運行的重要因素，其車型復雜、車廂長度不一，若不對車輛在采樣工作區域內的停靠位置進行控制，車頭停在采樣頭可到達的采樣工作區域內進行自動隨機采樣時，采樣頭就可能碰到車頭從而危及人身及設備安全，引起不安全事件[1]。以下結合汽車煤采樣機的相關研究[2-10]，介紹1種基于車廂數據的車廂位置判別解決方案，確保車頭停在采樣工作區域外而采樣頭安全、準確地落在車廂范圍內。

1 采樣工作區域

汽車煤采樣機采樣頭移動方向包括水平前后、水平左右、垂直上下3個方向。帶動采樣頭水平前后水平左右、移動的裝置分別被稱作采樣大車、采樣小車，帶動采樣頭垂直上下移動的裝置被稱作升降裝置。采樣大車的前后可移動距離稱作采樣大車工作長度，采樣小車的左右可移動距離稱作采樣小車工作寬度，兩者組成的區域稱作采樣工作區域。采樣工作區域和車輛停靠位置示意如圖1所示。

圖1 采樣工作區域和車輛停靠位置示意圖

運煤車輛進入采樣工作區域停穩，隨著采樣大車的前后移動和采樣小車的左右移動，帶動采樣頭到達指定位置，采樣頭隨升降裝置由煤面伸入煤車底部，通過采樣螺旋葉片將煤提升至裝置頂部，大部分煤由棄樣口回到煤車，小部分煤由留樣口進入集樣斗，采樣頭達到規定深度后自動提升至最高位置，采樣大車、小車才能再次移動。在采樣工作區域內，采樣頭可到達任意位置，但采樣時其落在運煤車輛的裝煤車廂內，同時避開車廂內部的拉筋以達最安全的采樣狀態，基于車廂數據的車廂位置判別解決方案能使采樣機達到此種安全狀態[3-5]。

2 車廂數據

基于車廂數據的車廂位置判別解決方案，車廂數據是影響車廂位置判別準確性的關鍵參數，包括車廂長度、車廂寬度、拉筋位置等，各項數據必須準確。在采樣機程序建立車廂數據庫，建立車號與車廂數據的一一對應關系，當車輛進入采樣工作區域時，通過車號識別，采樣程序自動提取車廂數據。車廂數據測量示意如圖2所示。

圖2 車廂數據測量示意圖

車廂長度是指車廂尾部擋板外沿與車廂前部擋板外沿之間的水平距離，不包括車頭部分，測量時以車廂尾部為起點、車廂前部為終點。車廂寬度是指車廂左右兩側外沿之間的水平距離。拉筋位置是指拉筋與車廂尾部擋板外沿的水平距離，測量時以車廂尾部為起點，與車廂長度測量方法保持一致。

為保證車廂測量數據準確應注意:①車廂數據測量時兩人共同進行，仔細確認、相互監督以避免數據錯誤，并保留完整的紙質記錄；②將車廂數據錄入采樣程序時，確保車號與車廂數據準確對應、車廂數據準確。

3 車廂定位

由于機械采樣主要針對運煤車輛的裝煤車廂，因而采樣時需妥善解決車頭部分停靠在采樣工作區域外、車廂部分停靠在采樣工作區域內，以確保不發生采樣過程中采樣頭碰到車頭的不安全事件。基于車廂數據的車廂位置判別解決方案，其目的即為控制車輛的停靠位置；只有車頭停在采樣工作區域外、車廂停在采樣工作區域內，采樣才能正常完成，從而確保采樣頭安全準確落在車廂范圍內。

采樣開始時，采樣大車帶動紅外感應開關向前移動，當紅外感應開關檢測至車廂尾部時，采樣程序根據采樣大車工作長度、車廂長度從而判別是否車頭停在采樣工作區域外或車廂停在采樣工作區域內。若車輛停靠位置不正確，中斷采樣程序執行，采樣大車、小車、采樣頭歸原點，提醒司機按要求將車停在規定位置。在車輛進入采樣工作區域時，要求車廂前端與采樣大車工作長度的最前端對齊。

采樣小車停在采樣大車工作長度的最后端，采樣小車中心線、紅外檢測開關和采樣螺旋中心線處于同一垂直面。采樣小車帶動紅外檢測開關和采樣螺旋由采樣大車工作長度的最后端向前移動，當檢測到車廂尾部，將之稱為空程，用M表示，采樣機程序通過碼盤計數器自動計算空程長度；采樣大車工作長度用L表示，由于在制造安裝的時候就已確定，其為固定值，一般情況下為13 000 mm。車廂位置判別示意如圖3所示。

圖3 車廂位置判別示意圖

自動采樣程序啟動后，通過車號識別自動提取車廂數據。

(1)若車廂前端與采樣大車工作長度的最前端正好對齊，采樣大車工作長度(L)、車廂長度(S)、空程(M)三者存在如下關系:M=L-S。

采樣程序自動判別車廂停靠在安全區域內，自動采樣程序繼續執行，直到采樣結束。

(2)若車廂前端超出采樣大車工作長度的最前端，采樣大車工作長度(L)、車廂長度(S)、空程(M)三者存在如下關系:M>L-S。

采樣程序自動判別車廂未完全停靠在采樣工作區，自動采樣程序中斷執行，提示司機向后倒車。

(3)若車廂前端未達到采樣大車工作長度的最前端，采樣大車工作長度(L)、車廂長度(S)、空程(M)三者存在如下關系:M

采樣程序自動判別車頭停靠在采樣工作區域內，存在安全風險，自動采樣程序中斷執行，提示司機向前行車。

車廂位置判別解決方案即為控制停車位置，應在車廂前端對齊位置明顯標明提示標志，提醒司機按規定位置停車；在采樣大車工作長度區域內設置長度標尺以便值班人員判斷車廂長度，提前引導司機注意停車位置；控制的準確性依賴于采樣大車計數器精密度，在采樣自動程序設置誤差允許值，通過此措施可減少司機反復停車的麻煩，確保采樣通行效率。

4 應用效果

基于車廂數據的車廂位置判別解決方案，從2018年1月起已在陽城電廠9臺汽車煤采樣機應用，在安全方面的效果良好，未發生采樣頭碰到車頭的情況。在采樣的通行效率方面，剛開始由于運煤司機的不習慣，需反復停車才能采樣，但經1個月左右的不適應期后，司機均能按要求停車，采樣通行效率不受影響。