在礦井運輸監控系統中任務級聯鎖的實現方法
——基于自主駕駛礦井運輸監控系統中的研究及應用

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.安徽省礦山物聯網與安全監控技術重點實驗室，安徽 合肥 230088）

針對《規程》這些要求，我們團隊研制的軌道運輸監控系統，通過系統控制預防以及人員管理約束，已經能夠達到上述要求。但是，因為不同礦井巷道環境的復雜性，在聯鎖控制及調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控系統中的任務級聯鎖實現方法進行了研究，提出了系統按照任務線路進行調度控制的聯鎖方法，并成功應用到實際軌道運輸監控系統中。大大提高運輸作業的效率及井下作業人員的安全性。

1 任務級聯鎖實現方法的設備組成

一種礦井輔助運輸監控系統中的任務級聯鎖實現方法，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 任務級聯鎖的設備組成示意圖

2 任務級聯鎖實現方法的原理

在傳統的聯鎖中，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，系統查詢該區段無車輛占用后，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控系統中的任務級聯鎖實現的具體方法[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。系統根據預設的行程任務優先級進行判斷，若機車一、機車二所運載的物料任務優先級相同，則系統優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 任務級聯鎖實現算法中的定位技術

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。考慮到巷道內其他參考點的影響，可以在系統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節點間距，保證移動機車發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

礦井輔助運輸系統是礦井生產中重要的組成部分，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，保證其可以發揮出更好的效果。

本文就相關內容進行了綜合性的闡述與分析，希望通過對相關內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，提高輔助運輸系統效率，實現節能運行[10，12]。目前按此設計的系統已在山西陽煤集團、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。