礦井無人駕駛電機(jī)車系統(tǒng)應(yīng)用

1、礦井無人駕駛電機(jī)車系統(tǒng)應(yīng)用摘要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各類礦產(chǎn)能源需求量與日俱增。當(dāng)前，煤礦 井下運(yùn)輸方式發(fā)展以帶式輸送機(jī)運(yùn)輸方式為主，原有軌道機(jī)車運(yùn)輸成為礦井生產(chǎn) 的輔助運(yùn)輸。輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的移動(dòng)目標(biāo)分散，機(jī)車行車規(guī)律性差，多為物料車、 載車、空車、空機(jī)頭作業(yè)任務(wù)，通常無明顯的時(shí)間限制，行車路線不固定，每列 車司機(jī)單點(diǎn)作業(yè)，經(jīng)常會(huì)隨意停放物料空車，造成運(yùn)輸軌道區(qū)段被長時(shí)間占用， 其他車輛經(jīng)過時(shí)需人工判斷，臨時(shí)避讓，現(xiàn)有技術(shù)手段又無法實(shí)現(xiàn)規(guī)則化、程序 化的可統(tǒng)籌調(diào)度有機(jī)整體。自動(dòng)化減人是煤礦發(fā)展的必然趨勢(shì)，從經(jīng)濟(jì)效益和環(huán) 境效益看，無人駕駛的電機(jī)車運(yùn)輸技術(shù)是一種好的解決方案。關(guān)鍵詞：礦井；無人

2、駕駛電機(jī)車系統(tǒng)；應(yīng)用引言現(xiàn)階段，礦山常用的井下運(yùn)輸方式包括三種，即皮帶運(yùn)輸方式、無軌運(yùn)輸方 式以及有軌道運(yùn)輸方式，以電機(jī)車提供地下運(yùn)輸牽引力。但是，軌道運(yùn)輸方面存 在許多問題，例如無人運(yùn)輸主要采用的信、集、閉調(diào)度系統(tǒng)僅能對(duì)電機(jī)車運(yùn)行發(fā) 揮指揮作用，無法起到控制效能。并且信、集、閉硬件無法精確獲取電機(jī)車位置， 導(dǎo)致其調(diào)度效率較低。某些電機(jī)車仍然需要人工操作，致使礦石運(yùn)輸過程仍然受 制于人為因素，人員疲憊、操作失誤現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重者釀成安全事故。伴隨 著礦產(chǎn)資源需求的不斷擴(kuò)大，有些礦山處于超深度、高海拔區(qū)域，涌水量大，危 險(xiǎn)度高，這樣便對(duì)電機(jī)車運(yùn)輸能力有著較高的要求。而無人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸技術(shù) 的

3、出現(xiàn)就為礦山開采提供了新的極具可行性與安全性的運(yùn)輸方案，不僅可以滿足 當(dāng)前與日俱增的開采需求，同時(shí)節(jié)約人工成本，提高生產(chǎn)安全程度。本文對(duì)陜西 長武亭南煤業(yè)有限責(zé)任公司無人駕駛電機(jī)車進(jìn)行研究。1無人駕駛電機(jī)車系統(tǒng)功能概述1、實(shí)現(xiàn)電機(jī)車運(yùn)輸作業(yè)的可視化監(jiān)控與自動(dòng)調(diào)度，通過信號(hào)機(jī)、道岔的自動(dòng) 或遠(yuǎn)程閉鎖控制，確保運(yùn)輸安全。2、實(shí)現(xiàn)車皮物料的自動(dòng)跟蹤與管理，促進(jìn)礦井物流運(yùn)輸信息化水平的提升。3、建立一套開放式的W舊無線網(wǎng)絡(luò)，為系統(tǒng)數(shù)據(jù)、移動(dòng)視頻的實(shí)時(shí)傳輸提供 無線通道。4、系統(tǒng)的所有過程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在配備的數(shù)據(jù)服務(wù)器中，后期根據(jù)后續(xù)集成需求， 設(shè)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)格式，便于數(shù)據(jù)共享，為智慧化礦山建設(shè)

4、提供相關(guān) 數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。以電機(jī)車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)為主體，軌道監(jiān)控、調(diào)度指揮和視頻監(jiān)控為輔助，將 井下機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)、監(jiān)測(cè)參數(shù)、機(jī)車位置、動(dòng)態(tài)視頻、信號(hào)燈狀態(tài)、道岔狀態(tài)、 重要地點(diǎn)視頻、裝礦機(jī)狀態(tài)、調(diào)度信息等直觀的在控制室內(nèi)上位機(jī)顯示器集中監(jiān) 視。機(jī)車操作人員可根據(jù)上位機(jī)畫面的反饋，通過上位機(jī)或操作臺(tái)實(shí)現(xiàn)井下電機(jī) 車的自動(dòng)或遙控運(yùn)行、自動(dòng)或遠(yuǎn)程遙控裝礦等功能。所有機(jī)車操作者可安排在同 一個(gè)房間內(nèi)進(jìn)行操作機(jī)車，方便調(diào)度人員下達(dá)生產(chǎn)運(yùn)輸指令，并迅速得到機(jī)車操 作者的回應(yīng)信息。從而更能保障運(yùn)輸安全、提高運(yùn)輸效率，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)礦山的自動(dòng) 化。系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行或遙控運(yùn)行時(shí)，應(yīng)禁止人員進(jìn)入，從根本上杜絕安全事故的發(fā) 生。在

5、控制室系統(tǒng)停電時(shí)，UPS穩(wěn)壓電源可提供兩個(gè)小時(shí)以上的后備供電。2礦井無人駕駛電機(jī)車系統(tǒng)的應(yīng)用2.1機(jī)車跟蹤定位系統(tǒng)系統(tǒng)根據(jù)讀卡設(shè)備感應(yīng)接收車輛標(biāo)識(shí)卡的信息，能識(shí)別出機(jī)車的車號(hào)、車類 及位置信息。其中對(duì)運(yùn)輸大巷內(nèi)電機(jī)車的跟蹤定位采用UWB技術(shù)進(jìn)行高精度定 位，行進(jìn)中的定位精度不大于5米，關(guān)鍵道岔口、車場的定位精度不大于50厘 米。對(duì)于車皮物料的跟蹤定位采用RFID定位方式，實(shí)現(xiàn)區(qū)域定位。2.2自動(dòng)駕駛功能系統(tǒng)系統(tǒng)監(jiān)控范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)4臺(tái)電機(jī)車的自動(dòng)駕駛功能（4臺(tái)智能化電機(jī)車由礦方 另購），具有手動(dòng)駕駛、遙控駕駛（遠(yuǎn)程或就近）、自動(dòng)駕駛等三種工作模式。（1）手動(dòng)模式：該模式由司機(jī)在電機(jī)車駕駛室內(nèi)駕駛電機(jī)

6、車，電機(jī)車駕駛模 式為本地控制模式，此時(shí)遠(yuǎn)地控制中心處于對(duì)電機(jī)車的監(jiān)測(cè)狀態(tài)。由電機(jī)車駕駛 室司機(jī)按照指令起止點(diǎn)軌道線路，觀察巷道信號(hào)機(jī)紅綠燈，駕駛電機(jī)車運(yùn)行，紅 燈停綠燈行。（2）遙控駕駛模式：該模式運(yùn)行于列車裝卸摘掛鉤作業(yè)區(qū)，在必須由人工參 與的運(yùn)輸作業(yè)環(huán)節(jié)，設(shè)置在遙控駕駛模式，將指定編號(hào)的手持式遙控器與電機(jī)車 編組授權(quán)關(guān)聯(lián)，電機(jī)車處于視距遙控控制狀態(tài)，此時(shí)手持式遙控器與電機(jī)車車載 通信控制器傳輸測(cè)控指令，遙控電機(jī)車實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、停車等駕駛操作，裝卸 摘掛鉤作業(yè)完成后，通過手持式遙控器將確認(rèn)結(jié)果發(fā)送至控制中心，并將控制權(quán) 限轉(zhuǎn)移到控制中心，控制臺(tái)按照軌道線路起止點(diǎn)指令，并結(jié)合調(diào)度信號(hào)系統(tǒng)傳

7、來 信號(hào)指示狀態(tài)，遙控控制電機(jī)車運(yùn)行至指定位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)車駕駛的遠(yuǎn)程擬人 化操作。（3）自動(dòng)駕駛模式：對(duì)于確定了起點(diǎn)和終點(diǎn)的已編組完成且運(yùn)輸沿途不需要 人工參與的列車，電機(jī)車在“確認(rèn)可以發(fā)車點(diǎn)到“到達(dá)目的地之間的運(yùn)輸區(qū)域可 以設(shè)置在自動(dòng)駕駛模式，控制中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件與電機(jī)車編組授權(quán)關(guān)聯(lián)，電機(jī) 車處于遠(yuǎn)程自動(dòng)控制模式，此時(shí)控制中心與電機(jī)車車載通信控制器傳輸測(cè)控指令， 結(jié)合調(diào)度信號(hào)系統(tǒng)傳來信號(hào)指示狀態(tài)，紅燈停綠燈行，自動(dòng)控制電機(jī)車實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、 后退、停車等駕駛操作，計(jì)算機(jī)按照指令起止點(diǎn)軌道線路，控制電機(jī)車運(yùn)行到指 定位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)車的自動(dòng)駕駛。在該作業(yè)模式下，僅需在裝卸點(diǎn)設(shè)置摘掛鉤 轉(zhuǎn)運(yùn)崗位，

8、即可實(shí)現(xiàn)對(duì)井下所有處于該模式下的多臺(tái)電機(jī)車在主運(yùn)輸巷道內(nèi)的自 動(dòng)駕駛。2.3網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)整個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)包含工業(yè)光纖環(huán)網(wǎng)和無線WiFi網(wǎng)絡(luò)，核心部分采用光纜傳輸， 通過百兆、千兆、萬兆交換機(jī)構(gòu)建一個(gè)工業(yè)光纖環(huán)網(wǎng)。通過在巷道頂或巷道壁安 裝軌旁基站，實(shí)現(xiàn)井下無線WiFi信號(hào)的全覆蓋。機(jī)車車頭安裝有車載基站，采用 雙模塊設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)車載基站在漫游過程中穩(wěn)定過渡，不斷線不丟包。保證無線通 信的穩(wěn)定可靠。2.4信集閉系統(tǒng)（1）運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)軟件。智能車載控制器將位置信息和車號(hào)傳回調(diào)度中心， 系統(tǒng)主機(jī)軟件以電子地圖形式直觀顯示機(jī)車位置和車號(hào)，實(shí)現(xiàn)機(jī)車實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤。 系統(tǒng)主機(jī)軟件還具有實(shí)時(shí)監(jiān)控信號(hào)機(jī)、道岔、區(qū)

9、段以及整流變、分區(qū)開關(guān)功能。 監(jiān)控室生產(chǎn)調(diào)度人員能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地掌握各臺(tái)機(jī)車的運(yùn)行狀況及各運(yùn)輸子系統(tǒng)的 狀態(tài)，通過WiFi通信系統(tǒng)對(duì)機(jī)車進(jìn)行控制。系統(tǒng)主機(jī)軟件同時(shí)還能以柱狀圖形式 顯示各倉位高度，根據(jù)錄入的礦石品位數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成機(jī)車運(yùn)輸任務(wù)計(jì)劃，調(diào)度 人員只需設(shè)置機(jī)車運(yùn)行目的地，通過WiFi通信系統(tǒng)下達(dá)運(yùn)輸指令給機(jī)車智能車載 控制器，即可讓機(jī)車自動(dòng)駕駛。道岔聯(lián)鎖控制和敵對(duì)進(jìn)路聯(lián)鎖。由于機(jī)車具有實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤和前視障礙物 自動(dòng)識(shí)別，可以實(shí)現(xiàn)大部分軌道所有機(jī)車運(yùn)輸?shù)囊苿?dòng)閉塞功能。運(yùn)行過程道岔和信 號(hào)的申請(qǐng)控制由機(jī)車車載控制器和系統(tǒng)主機(jī)軟件自動(dòng)完成，實(shí)現(xiàn)信號(hào)機(jī)和轉(zhuǎn)轍機(jī) 聯(lián)鎖控制和敵對(duì)進(jìn)路聯(lián)鎖功能。當(dāng)有多輛機(jī)車需要通過同一個(gè)道岔口時(shí)，由系統(tǒng) 主機(jī)軟件以機(jī)車申請(qǐng)的先后順序判斷哪輛機(jī)車優(yōu)先通過，然后其它機(jī)車依次通過， 實(shí)現(xiàn)敵對(duì)進(jìn)路聯(lián)鎖功能。結(jié)語電機(jī)車無人駕駛系統(tǒng)安全可靠完全可以滿足礦井生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)井下鐵路運(yùn) 輸自動(dòng)化，即電機(jī)車遠(yuǎn)程遙控或無人駕駛和裝礦、卸礦遠(yuǎn)程控制，保障生產(chǎn)的安 全高效，降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，電機(jī)車無人駕駛系統(tǒng)技術(shù)成熟可在其它礦山進(jìn) 行推廣使用。參考