矿井电机车安全防护系统设计.pdf

第 4 2卷 第 6期 2 0 1 6年 6月 工矿 自 动 化 I nd us t r y a nd M i n e Aut oma t i on Vo 1 ． 4 2 No ． 6 J un ．2 01 6 文章 编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 0 6 0 0 7 7 0 3 李军鸿． 矿井 电机车安全防护系统设计E J ] ． DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 - 2 5 1 X ． 2 0 1 6 ． 0 6 ． 0 1 9 工 矿 自动化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 6 7 7 7 9 ． 矿井电机车安全防护系统设计 李军鸿 平顶 山天安煤 业 股份 有 限公 司 八 矿 ， 河南 平 顶 山4 6 7 0 0 0 摘 要 针 对现 有 煤矿 井 下 电机 车 安全控 制 不 能有效 防 止 闯红 灯 、 追尾 和 相撞 的 问题 ， 设 计 了一 种 矿 井 电 机 车安 全 防护 系统 。该 系统 采用射 频 无线 通信技 术 ， 利 用信 集 闭信 号控 制 电机 车安 全运行 ， 实现 了闯红 灯报 警、 车辆距 离提示和超速行驶控制等功能。实际应用表明， 该 系统提 高了电机 车运输的安全性 ， 大幅降低 了 运输 事 故发 生 率。 关 键词 矿 井 电机 车 ； 安 全 防护 ； 无 线 通信 ； 信 集 闭 系统 ；闯红 灯报 警 ；车距控 制 ； 超 速控 制 中图分类 号 T D6 4 文献 标 志码 B 网络 出版时 间 2 0 1 6 0 6 一 O 1 1 0 3 4 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 6 0 6 0 1 ． 1 0 3 4 ． 0 1 8 ． h t ml De s i g n o f s a f e t y p r o t e c t i o n s y s t e m o f mi n e e l e c t r i c l o c o mo t i ve LI J u n h o n g No． 8 Co a l M i ne，Pi n gd i ng s h a n Ti a ffa n Co a l M i ni ng Co．， Lt d． ，Pi n gd i ng s ha n 46 7 0 00 ， Chi na Abs t r a c t I n v i e w o f pr o bl e ms t ha t e x i s t i ng c o a I mi ne e l e c t r i c l o c o mot i v e s a f e t y c on t r oI c a nn ot e f f e c t i ve l y p r e v e n t r e d l i ght r unn i ng，r e a r e nd c o l l i s i on a nd c ol l i s i o n，a ki nd of s a f e t y p r o t e c t i o n s y s t e m o f mi ne e l e c t r i c l o c o mot i ve wa s d e s i gn e d． The s ys t e m a d o pt s r a d i o f r e q u e nc y wi r e l e s s c o mm u ni c a t i on t e c hn ol og y a nd u s e s s i gn al s of s i g na l ， i nt e g r a t e d a nd bl oc ke d s y s t e m t o c on t r ol s a f e o pe r a t i o n o f t he e l e c t r i c l o c o mo t i v e ，wh i c h r e a l i z e s f u n c t i o n s o f r e d l i g h t a l a r m，v e h i c l e d i s t a n c e p r e s e n t a t i o n a n d o v e r s pe e d c ont r o1 ． The pr a c t i c al a pp l i c a t i o n s ho ws t ha t t he s y s t e m i mpr ov e s s e c ur i t y of e l e c t r i c l o c o m o t i v e t r a ns p o r t a t i o n， a nd gr e a t l y r e d uc e s r a t e o f t r a ns po r t a t i on a c c i de nt s． Ke y wo r d s mi ne e l e c t r i c l oc o m o t i v e； s a f e t y pr o t e c t i o n； wi r e l e s s c o mm u ni c a t i on 9’ s i gn a l ， i nt e gr a t e d a nd bl o c ke d s y s t e m ；r e d 1 i g ht a l a r m ；ve hi c l e d i s t a nc e c o nt r o l ；o v e r s pe e d c on t r ol 0 引言 平顶 山天 安煤 业 股 份 有 限 公 司八 矿 以下 简 称 平煤 股 份 八 矿 大 巷 全 长 近 2 0 k m， 现 运 行 3 6台 C DX T2 1 2 J型 蓄电池 电机 车 ， 2 4 5台底 卸 式 5 t 矿 车， 8 8 0台 2 t 矿车， 4 5台人车 ， 2 2 0台其他材料设备 车， 井下合计运行 1 4 2 6台各种用途车辆。井下大 巷 原煤 、 矸石 、 材料 、 设 备 、 人 员 运 输 任务 繁 重 ， 电机 车运输 频 次高 ， 管理 难度 大 ， 安全事 故 时有 出现 。虽 然大巷运输采用 了矿井 电机车运输监控系统 ， 但 电 收稿 日期 2 0 1 5 - 1 2 1 5 ； 修回 日期 2 0 1 6 - 0 3 1 0 ； 责任编辑 张强 。 作 者简 介 李 军鸿 1 9 6 8 一 ， 男 ， 河 南鲁 山人， 高级 工程师 ， 现 主要从事煤矿机 电技术管理工作 ， E - ma i l z h h r 1 9 6 8 1 6 3 ． C O rn。 图像 清 晰化装 置 。该 装 置 去 噪 效 果 较 好 ， 在 有 效 抑 制噪 声 的 同时保 留 了原 始 图像 的细 节特 征 、 尖峰 点 ， [ 2 ] 大大增强 了监控图像的清晰度 。 [ 3 ] 参考 文献 [ 1 ] 彭波 ， 王一 鸣． 低 照度 图像 去噪算法的研究 与实现 [ J ] ． [ 4 ] 计算机应用 ， 2 0 0 7 ， 2 7 6 1 4 5 5 1 4 5 7 ． 冉启文． 小 波变换 与分数傅 里叶变换理论 及应用 [ M] ． 哈尔滨 哈尔滨工 业大学出版社 ， 2 0 0 1 ． 彭启 琼 ， 管 庆． D S P集 成开 发 环境 C C S及 DS P ／ B I O S 的原理与应用E M] ． 北京 电子工业 出版社 ， 2 0 0 4 ． 雷亚平 ， 沈春林 ， 杨忠． 嵌入式 系统的组成 、 设计 与调试 [ J ] ． 航 空计算术 ， 2 0 0 3 ， 3 3 3 1 1 6 1 1 9 ． 2 0 1 6年 第 6期 李 军鸿 矿 井 电机 车 安全 防护 系统设 计 7 9 或逆 向行 驶靠 近时 ， 电机 车 显示屏 显示 电机车 车号 、 2 辆 车 的车距 等 信息 ， 根据 车 距 、 车 辆行 驶 方 向等采 用不 同控 制策 略 ， 在 接 近危 险车 距 时 自动 控 制 电机 车制 动刹 车 。 电机 车控 制器 通过 射频 模块 发射 低频 无线 电波 l 5 ] ， 检测 周 围是 否存 在其 他 电机 车或 矿 车 ， 若存 在其 他 车辆 ， 接 收 其他 车辆 射 频 定 位 卡 发 出 携 带车 辆 I D的低 频无 线 电波 ， 经 电机 车 控 制器 处 理 ， 提取其他 电机车的编号信息并在电机车显示屏上显 示 电机 车编 号及 车距 。电机 车 控制 器可 以根 据接 收 到的信号判断车距 后发出报警信号 ， 从而为 电机车 的安 全运 行 提供保 障 。当同一 轨道 的 2辆 电机 车靠 近时， 射频模块在发射信号的同时接收到一组信号 数 据 ， 这组 数 据 经 滤波 、 隔离 、 整 形 、 放大 ， 判 断 报 警 条件是否成立 ， 若成立则发 出报警信号 ， 同时降低 电 机 车 的运行 速度 ， 有 效 防止 同一 轨 道 的 电机 车 发 生 追 尾事 故 。行驶 在相 同巷 道 2条轨 道 上 的电机 车 防 追尾信号通信频率不一样时 ， 不报警。 3 防超 速 行 驶 功 能 。速 度 超 过 设 定 值 时 ， 电 机车控制器输出信号并报警 ， 控制 电机车调速器 降 低 车速 。速度 检测 方法 是在 电机 车车 轴上 安装 霍尔 传感器 ， 将 电机车车轴的转动速度转换为频率信号 ， 电机 车控 制器 对频 率信 号进 行采 样计 算并 得 到电机 车 的实 际运行 速度 。同时 ， 设 定 2组 车速 报警值 ， 根 据预设 报 警值 比较 判 断是 否 进 行 报 警及 车辆 制 动 。 当电机车运行速度超过设定高速报警值 时， 电机车 控制器发出报警信号 ， 实现声光报警 ， 并控制电机车 调速 器 降低 车速 。当 车速 超 过 危 险 车 速 时 ， 电 机 车 控制 器可 输 出一组 控 制触 点 ， 以控制 刹 车系统 ， 通 过 气刹 制 动 阀拉臂 的动 作 ， 使 制 动 阀上 、 下 两腔 进风 口 分别 与 制动 压风 相通 ， 储气 筒前 、 后 腔空 气分 别通 过 制动阀进入后、 前制动气缸 ， 制动器进入工作状 态 ， 实 现 电机车 气刹 控 制 ， 控 制 电机 车 在危 险距 离 实 施 刹 车 ， 防止 电机 车超 速行驶 造 成脱 轨事 故 。 4 防倒 车误撞 功 能 。利用 超 声 波测 距 原理 测 量 电机 车与 障碍 物 的 距 离 ， 超 声 波 发 射器 向特 定 方 向发射 超声 波 ， 当超 声波 遇到 障碍 物就 反射 回来 ， 超 声 波接 收器 负 责接 收反 射信 号 。 由于超 声 波在 空气 中的传播速度是固定的 ， 所 以通过测量发射 和接 收 超声 波 的时 间差就 可 以测量 电机 车与 障碍 物 的实际 距离 ] 。电机车防倒车误撞装置由收发一体式超声 波探头、 电机车控制器、 显示器等组成 ， 超声波探头 安装 在 电机 车两 端 。 当 电机 车 开 始进 入 倒 车 时 ， 防 倒 车误撞 装 置 自动 触发 ， 相关 电路开 始工作 ， 超 声波 探 头在上 下左 右各 方 向搜 寻 障 碍 物 ， 发 射模 块 发 送 4 0 k Hz 的超 声 波 ， 接 收模 块 检 测 处理 返 回的 超声 波 信号， 通过间隔时间计算出电机 车车体与障碍物之 间的实 际距 离 ， 并 在 显 示 器 上 显 示 计算 结 果 。当 电 机 车车体 与 障碍 物 间距 接 近 一 定 距 离 时 ， 报 警器 触 发 ， 提醒 司机 注意 安 全 ， 超 过 危 险 距 离 时 ， 禁 止 电机 车启动 。 3 结 语 矿 井 电机 车安全 防护 系统 对 电机车 司机 常见 的 违章行 为 和 常 见 的事 故 类 型采 取 了 相 应 的 防 范措 施 ， 在 电机 车运 行 中减少 了人 为 闯红 灯 、 超速行 驶 等 事故 的发 生 ， 能 有效 提醒 司机 注意 电机 车 问距 过 近 、 倒车等危险因素。该系统完善 了原有电机车信集闭 系统 ， 可通过无线通信实现对电机车运行数据 的采 集与 管理 ， 还可 以实 现矿 车 的定位 和调 度管 理功 能 。 矿井 电机 车安 全 防护 系统 已在平煤 股份 八矿 二水 平 大巷 投入 试用 ， 明显 减少 了电机 车超速 行驶 、 闯 红灯 等行 为 ， 降低 了 电机 车事 故发 生率 。 参考文献 [ 1 ] 黄运华 ， 李芾 ， 傅茂海． 车 辆缓 冲器特 性研究 I - 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