防跑車失速裝置應用及輔助運輸智能化管理

賈宇濤，張 強

(神東煤炭集團大柳塔煤礦，陜西 神木 719315)

0 引言

大柳塔煤礦以打造“智慧礦山”為契機，把加強無軌膠輪車管理作為安全工作的重要內容，全面升級改造了礦井輔助運輸管理系統，不斷提升礦井輔助運輸精細化管理水平，為煤礦安全生產打下了堅實基礎。無軌膠輪車屬于一種現代化礦井井下輔助運輸工具，在煤礦開采中擔負著運送礦井人員、設備以及物料等重任，但是歷年來屢屢發生車輛在坡道處失速跑車事故，造成了嚴重的人員傷害和設備財產損失，且無法及時有效地發出預警信號，成為礦井的一大安全隱患。大柳塔煤礦5-2煤副斜井是大柳塔井輔助運輸系統的核心區域，具有高速的4G網絡WiFi覆蓋和完備的測速設施。無軌膠輪車防跑車失速裝置的設計不僅需要滿足自動攔截失速車輛的各項需求，還要滿足面向未來的快速增長信息化發展需求，其設計理念必須要高標準、嚴要求[1-4]。

為此，結合4G網絡無線通訊技術，通過研究膠輪車超速控制器對車輛速度信號的采集、識別和上傳的原理，以煤礦輔助運輸安全為前提，設計一套無軌膠輪車防跑車失速裝置，并將此系統應用于大柳塔煤礦輔助運輸系統。

1 無軌膠輪車防跑車失速裝置

1.1 裝置特點

該裝置采用高精度速度傳感器對膠輪車運行速度進行檢測，通過4G無線通信技術與巷道監控設備聯動，自動判斷超速、預警、控制攔截機構動作。使用柔性減速吸能器，加長緩沖距離，減少膠輪車和司機的損傷。采用聯網方式，自動識別各運行區段膠輪車位置信息，方便調度人員管理。

1.2 裝置的組成和功能

裝置組成：該裝置主要由膠輪車上設備、巷道設備以及調度室管理設備組成，如圖1所示。

圖1 無軌膠輪車防跑車失速裝置結構示意

裝置功能：安裝于膠輪車上的設備有控制器、尾鉤機構、測速傳感器、脫鉤監測傳感器、報警器、電磁鐵組成，主要實現運行速度檢測、超速判斷、超速時長分析、超速報警、脫鉤控制、脫鉤檢測、巷道設備無線通訊功能。安裝于巷道的設備有控制器、跳繩機構、電磁鐵、吸能器、報警箱、顯示屏和攝像機組成，主要實現與膠輪車的無線通訊，識別膠輪車超速信息、控制跳繩機構、巷道報警、顯示膠輪車車速及數據采集、監控功能安裝于調度室的管理設備有計算機、監視器、硬盤錄像機組成，主要實現膠輪車位置信息顯示、超速報警功能。

1.3 工作原理

安裝在入井膠輪車上的控制器設置里有相應的車輛編號及速度限制、超速等信息。膠輪車入井后，測速機構工作，膠輪車上的控制器采集膠輪車運行速度，并實時把膠輪車的運行速度、編號、跑車等信息通過無線模塊發送給巷道設備的控制器，接收到膠輪車發送的無線信息后，巷道控制器控制顯示屏進行區域內膠輪車行駛速度的顯示，便于巷道工作人員及司機查看。當車速超過設定值后，膠輪車上控制器發出報警信號提醒司機降低車速安全行駛，在制動失靈的情況下，膠輪車司機可以通過按下脫鉤按鈕發送脫鉤命令，控制器接收到按鈕信號后，輸出控制尾鉤機構動作，進行脫鉤，控制器通過脫鉤檢測傳感器檢測尾鉤落下情況，同時發送脫鉤跳繩無線信號，以便巷道控制器接收進行跳繩。安裝在膠輪車行駛路線巷道中的控制器接收到膠輪車上控制器發出的跳繩信號，馬上發出跳繩指令控制跳繩機構動作彈起鋼絲繩，當失速膠輪車經過時，落下的尾鉤勾住彈起的鋼絲繩，在吸能器的緩沖作用下鋼絲繩有效攔截住失速跑動的膠輪車，保障巷道設備、膠輪車及巷道工作人員的安全，如圖2所示。同時通過報警器進行全巷道“發生跑車、注意躲避”的聲光警示，提醒巷道工作人員注意躲避。在膠輪車正常行駛或者發生跑車時，巷道控制器將自己接收范圍里的膠輪車速度、編號、超速等信息通過4G無線網絡發送至地面數據中心，通過“組態王”監控系統軟件顯示到調度室的監視器上，方便調度員及時了解現場情況并采取相應措施。

圖2 失速裝置工作方式示意

1.4 設備安裝與監控系統應用

設備安裝：大柳塔煤礦5-2煤副斜井全長1 000 m，坡度6°，每隔200 m裝設一組巷道失速跳繩裝置，總共5道。礦內所有膠輪車上安裝失速脫鉤裝置，設置車速超過30 km/h時發出車輛超速報警，車速超過39 km/h時，車輛控制器觸發自動脫鉤，并給巷道控制器發送跳繩指令，完成攔截失速跑動的膠輪車。

監控系統應用：監控系統由“組態王”作為地面監控系統的支撐軟件，分析巷道控制器上傳的膠輪車實時運行數據以及顯示執行機構的動作情況。通過對井下區段路線模擬畫面顯示，記錄下車輛行駛速度、超速時間、超速區間等信息，并配合視頻監視，對膠輪車行駛情況進行視頻錄像和遠端畫面顯示，提供了視頻歷史記錄信息，方便管理人員對井下輔助運輸的管理以及事故追查。

1.5 防跑車失速裝置應用效果

防跑車失速裝置的應用，全面提升了井下輔助運輸智能交通管理系統，構建車輛管理信息化平臺，使管理人員通過電腦終端“組態王”智能監控軟件生成的模擬圖表，隨時查看車輛的運行情況，完善了區間測速系統，將對進入5-2煤副斜井車輛全程監控，超速報警，掃除原有區間測速系統弊端，用科技“監督”車輛，保持安全車速行駛，有效預防超速跑車事故的發生。

2 輔助運輸智能化管理

2.1 運用智能系統

大柳塔煤礦建成井下一網一站4G無線網絡全覆蓋，實現了具有井下4G無線通話、人員定位、車輛定位的輔助運輸智能化管理系統。人與人、車與車之間實現了無阻礙無線通話，地面監控人員可以實時了解井下司機和車輛動態分布情況。把車輛信息與生產調度指揮中心相連，精準定位，避免了車輛擁堵事故的發生，有效提升了應急識別處置能力和調度車輛資源效率，使車輛的指揮調度更加快捷高效[5-8]。

2.2 強化現場管理

大柳塔煤礦全方位提升輔助運輸智能化水平，打造“需求式”輔助運輸服務系統，在地面車輛管理中心放置不同工作需求的專業防爆車型。同時，改造出適用于井下作業環境的升降托舉車，實現道路、車輛、控制系統全方位的互聯互通，在井下采用不同工作任務應用不同車型的“需求式”管理服務模式，構建指令下達、瞬時響應、智能決策的新型智能交通運輸體系。針對綜采隊的特殊性制定“專車”服務，為處于相同區域、具有相同出行時間和出行需求的員工，量身定做了一種“定時定點、快速直達”的交通服務，全面提升輔助運輸服務水平。構建了《輔助運輸車輛運行管理辦法》，制定了輔助運輸安全服務的4項硬指標，司機培訓率達到100%；持證上崗率達到100%；車輛各種警示標志齊全率達到100%；車輛出行合格率達到100%。

2.3 完善輔運設施

大柳塔煤礦不斷加大輔助運輸安全設施智能化的投入，在礦井各交叉路口、硐室口等處安裝了交通紅綠燈、信號語音報警裝置、反光標識牌，有力地提高了輔助運輸系統的安全性[9-11]。為保障井下運輸巷道空氣清新流通，安裝了自動凈化水幕，并周期設置專用灑水車定期清洗巷道。在5-2煤副斜井處安裝了1 000 m無軌膠輪車防跑車失速裝置，避免了剎車失靈出現碰撞事故的風險，保障了司機的人身安全。在特種車輛的管理上，在運送超長、超寬、超高設備時，地面調度室通過智能交通管理系統通知井下司機及時避讓，井口配備專業人員協調入井車輛繞行或等待，避免出現車輛擁堵和運輸事故的發生，提高了特種車的安全運輸效率。

2.4 強化專業檢修

大柳塔煤礦在車輛維修保養上，組建專業車輛維修保養團隊，配套了車輛運行車間、大型維修車間，可同時滿足10多臺車輛同時維修和檢查工作，所有維修后的車輛必須通過井下輔助運輸管理規定檢測合格后，才能入井。建立和完善了各項安全管理制度和考核辦法，堅持輔助運輸專項隱患排查治理活動，不定點、不定時檢查司機的駕駛行為規范和車輛安全隱患。嚴格執行車輛日檢、月檢、年檢制度，以及車輛入井前檢查，所有入井車輛必須配備滅火器、阻車器。井口檢身員對司機進行逐一排查，堅決杜絕飲酒、疲勞和情緒不穩定司機駕車入井。

2.5 加大培訓力度

大柳塔煤礦將井下防爆車輛的安全行車納入全礦安全管理工作，認真組織司機學習車輛安全管理制度，事故案例、事故防范和冬季車輛保養等基礎知識，在提高駕駛員專業技術的同時，提升駕駛人員安全責任意識和應急防范能力。開展了針對性極強的崗位描述，使車輛駕駛人員每一個操作步驟都做到規范、達標，實現了員工行為軍事化、崗位操作程序化、車輛管理智能化的目的。

3 煤礦輔助運輸發展愿景

隨著科技的進步，煤礦趨向于大型化、生產環節趨向集中化、生產工序趨向機械化、安全監控趨向智能化的方向發展，同時要求煤礦輔助運輸系統必須更加高效、可靠、安全[12-14]。

3.1 發展輔助運輸大數據可視化管理平臺

應用現代通信、信息、網絡、智能控制等技術，建立一個集監控、指揮、預測、統籌管理的大數據可視化管理平臺。通過建立礦山立體三維模型，對煤礦井下采掘工作面、變電所、水泵房、膠帶機、輔運巷道內人員以及車輛匯聚情況做一個可視化模擬環境，地面調度人員實時監測輔助運輸車輛的運行情況，遠程安排運輸任務、路徑、時間，合理有效地減少車輛空駛率，從而達到節約運輸時間，減少運輸成本，降低輔助運輸安全隱患的目的。

3.2 繼續提升輔助運輸裝備水平

隨著人們對環保意識的提高，礦井輔助運輸的發展也在向“低污染、電驅動、雙動力、高效化”方面靠近。從近年發展趨勢來看，油電混動、純電動膠輪車將是礦井輔助運輸的主力軍，并且隨著石墨烯電池和燃料電池等技術的逐漸成熟，電動無軌膠輪車將大大提高續航能力以及動力水平，相信在不久的將來，礦井輔助運輸系統將會取得里程碑式的突破。

4 結語

無軌膠輪車防跑車失速裝置是神東礦井持續推進智能化安全礦井建設的一部分，為綜合分析礦井運輸系統提供數據基礎，為生產指揮與管理決策提供可靠依據，為礦井智能化、無人化發展奠定堅實基礎。初心傳遞責任，實干成就夢想，大柳塔煤礦將全力打造“安全、便捷、高效、綠色、智能”輔助運輸管理系統，爭當輔助運輸管理新標桿，全力譜寫煤炭企業安全發展新篇章。