在礦井運輸監(jiān)控系統(tǒng)中任務級聯(lián)鎖的實現(xiàn)方法
——基于自主駕駛礦井運輸監(jiān)控系統(tǒng)中的研究及應用

薛 佳，劉 旭，劉賢忠，程運安，徐自軍

（1.兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦，山東 菏澤 274700；2.合肥工大高科信息科技股份有限公司，安徽 合肥 230088；3.安徽省礦山物聯(lián)網(wǎng)與安全監(jiān)控技術重點實驗室，安徽 合肥 230088）

針對《規(guī)程》這些要求，我們團隊研制的軌道運輸監(jiān)控系統(tǒng)，通過系統(tǒng)控制預防以及人員管理約束，已經(jīng)能夠達到上述要求。但是，因為不同礦井巷道環(huán)境的復雜性，在聯(lián)鎖控制及調(diào)度管理方面還存在一定的技術難題[3，5]。本文對一種礦井軌道運輸監(jiān)控系統(tǒng)中的任務級聯(lián)鎖實現(xiàn)方法進行了研究，提出了系統(tǒng)按照任務線路進行調(diào)度控制的聯(lián)鎖方法，并成功應用到實際軌道運輸監(jiān)控系統(tǒng)中。大大提高運輸作業(yè)的效率及井下作業(yè)人員的安全性。

1 任務級聯(lián)鎖實現(xiàn)方法的設備組成

一種礦井輔助運輸監(jiān)控系統(tǒng)中的任務級聯(lián)鎖實現(xiàn)方法，其設備由機車、道岔、信號機、車輛標識卡等組成，如圖1所示。機車由機車頭加上車皮構成，機車頭提供運行動力，車皮運輸物料等。車輛標識卡是一種識別卡，布置在機車上，車輛經(jīng)過讀卡分站時讀取位置信息。信號機分為始端信號機和岔前信號機。始端信號機的作用是當機車駛過該信號機獲取機車所在區(qū)段的位置及運行方向。岔前信號機的作用是指示不同方向來車是否可駛入道岔。圖中道岔一、道岔二為單開道岔，僅舉例描述，其他三開道岔等情況類似分析。

圖1 任務級聯(lián)鎖的設備組成示意圖

2 任務級聯(lián)鎖實現(xiàn)方法的原理

在傳統(tǒng)的聯(lián)鎖中，如圖1所示，若機車一的司機在A點申請去目的地C的任務，系統(tǒng)查詢該區(qū)段無車輛占用后，將道岔一、二置為反位，同時道岔閉鎖，開放A到C的進路。若機車一未到達C點時，機車二在B點申請去C點的任務，則需等待機車一到達C點，才能解鎖道岔并開放新的進路。進路AC若距離較長，則機車二需等待很長時間，才能獲取到進路BC，影響辦事效率。本文提出的任務級聯(lián)鎖方法通過分析機車一在駛入道岔二前后的不同情況，以及機車一、機車二的任務優(yōu)先級，做出相應的反應，開放相應的進路。同時考慮多輛機車同時申請同一條進路的任務，系統(tǒng)做出對應的反應，開放相應的進路。

下面分情況討論礦井軌道運輸監(jiān)控系統(tǒng)中的任務級聯(lián)鎖實現(xiàn)的具體方法[6]。

如果機車一、機車二分別在A、B點申請到C點的行程任務。系統(tǒng)根據(jù)預設的行程任務優(yōu)先級進行判斷，若機車一、機車二所運載的物料任務優(yōu)先級相同，則系統(tǒng)優(yōu)先給先申請任務的機車開放進路，包含控制道岔、信號機顯示指定顏色的燈。

3 任務級聯(lián)鎖實現(xiàn)算法中的定位技術

對于無線定位技術在煤礦井下應用來說，由于井下巷道較窄，巷道高度也有限，為了快速定位井下巷道內(nèi)機車，可以將巷道簡化抽象為多條直線段的集合，此時我們只需考慮車輛的一維位置信息即可[7，9]。

如下圖所示，這樣用兩個參考點可以準確地估計出移動機車MS的位置。考慮到巷道內(nèi)其他參考點的影響，可以在系統(tǒng)設計時選擇到達時間最短的兩個參考點作為定位的參考點。

圖2 井下巷道定位參考點

當移動機車在巷道APi~APi+1內(nèi)時(APi為固定的點)，通過無線測距獲得移動機車到兩參考點的距離d1和d2，而各AP間的位置及距離L是我們己知的，從而可求得移動機車在巷道APi~APi+1段上的投影位置，即可快速實現(xiàn)了井下機車的一維快速定位。其求解過程如下：

式中L為參考點之間的距離(已知)；d2為參考點APi與移動機車MS間的實時距離；d1為參考點APi+1，與移動機車MS間的實時距離。另外，由于參考點APi和APi+1的坐標Xi和Xi+1均為已知，所以，可以用下式求得移動機車MS在一維坐標中的位置XM。

該方法的關鍵在于合理的部署AP節(jié)點間距，保證移動機車發(fā)出的信號在任一時間均能夠被兩個或兩個以上的參考點AP所接收，保證d1和d2的估計可以順利求得。

4 結語

礦井輔助運輸系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)中重要的組成部分，可以有效地降低礦井的在運輸過程中的負荷，但是在實際應用的過程中卻非常容易受到效率問題的困擾，所以在實際設計的過程中需要對其運輸效率進行更深入的研究，保證其可以發(fā)揮出更好的效果。

本文就相關內(nèi)容進行了綜合性的闡述與分析，希望通過對相關內(nèi)容的研究可以進一步的加強相關研究實際效果，為礦井運輸工作提供更大的幫助，提高輔助運輸系統(tǒng)效率，實現(xiàn)節(jié)能運行[10，12]。目前按此設計的系統(tǒng)已在山西陽煤集團、山東新汶集團及淄博集團等煤礦使用取得了很好的應用效果。