８６ 童撼晨斜技 ２０１ １年第６期 新型井下轨道运输智能交通信集闭系统研究及应用 滕少朋 ，王（１．山东能源淄矿集团公司，山东淄博恒。，钟建字 ２５５１２０；２．山东能源淄矿集团公司岱庄煤矿，山东济宁２７２１７５； ３．山东天安安全监测技术服务有限公司，山东淄博２５５１２０） 摘要针对岱庄煤矿井底轨道线路复杂、距离长、运输效率低、调度困难等问题，提出采用新型井下轨道运输智能交通信集闭系统。实践表 明，该系统运行可靠，保证了矿井安全生产，极大地提高了运输效率，降低了生产成本，取得了很好的经济和社会效益。 关键词 矿井轨道运输智能交通信集闭系统设计 中图分类号ＴＤ５２４；ＴＮ９１１．７ 文献标识码Ｂ 井下电机车轨道运输监控系统亦常称为“信、集、 闭”系统。生产实践证明，信集闭系统是提高井下运输 能力、保证安全生产、实现轨道运输自动化调度、提高 经济效益的主要技术手段 。目前，岱庄煤矿井底 轨道线路复杂、距离长，担负着矸石、材料、人员的运输 任务，巷道内每隔一定距离设一错车场，随着生产迅速 增长，运输车辆由最初的几辆增加到数十辆，运输大巷 没有配备机车运输监控系统，安全隐患大，运输效率 低，为此，在岱庄煤矿井下一４１０ｍ水平安装矿井机车 监控系统（信、集、闭系统）。 １ 系统总体设计方案与功能环节构思 １．１ 系统设计原理 信集闭系统应能充分发挥井下轨道运输车辆设备 的运输效率，保证运输安全，不仅需要轨道车辆运输监 控硬件设备，而且需要调车管理软件 ］。这就要求 调度方法先进、可靠、简捷。进路式调车方式是以进路 为基本单元，每条进路均设有信号机，列车按进路行 驶，自动完成逐段申请进路、占用进路、解锁进路的全 过程。 １．２ 系统总体设计方案 新型井下轨道运输智能交通信集闭系统采用现场 总线网络式结构，一根通讯电缆将所有智能监控分站 和识别分站连接，智能监控分站可在设备集中处安装； 系统供电采用干线或就地供电，无需集中供电，节省大 量的控制和电源电缆。系统维护极为方便，即使局部 智能监控分站瘫痪，也不影响其他智能监控分站的正 常工作。通信网络采用ＲＳ一４８５现场总线通信，现场 监控分站通过网络通信总控制器，将数据通过光缆传 送给地面调度主机。 ｛收稿日期：２０１１—０８—２２ 作者简介：滕少朋（１９６５一），男，本科，工程师，１９９０．７毕业于新汶 矿务局职工大学矿山机电专业，２００７．７毕业于山东工商经济学院机 电一体化专业。现淄矿集团技术中心从事科技管理工作。 １．３ 系统各功能环节构思及设计 １．３．１ 智能控制分站设计 井下智能监控分站通过网络电缆，一方面接受通 讯站的访问，将所收集的检测信息整理打包，上传给通 讯站，同时接受通讯站下发的控制指令；另一方面智能 监控分站自己将不停地对所辖的检测设备进行检测， 如机车信息、收信机车累计请求信息、信号机和转辙机 的回测信息等，并下达命令，控制转辙机和信号灯。 １．３．１．１ 智能控制分站硬件设计 控制分站采用基于ｓ７—２００ＰＬＣ为核心，利用有线 无线通信技术，将井下收信机采集到的信号传送到工 控机，供调度人员查看机车状态并实时采取最优的调 度工作。同时控制分站可以根据机车和道岔的状态， 自动控制转辙机的动作和发出信号指示命令，当轨道 在行车期间有人通过时，控制分站将发报警命令给语 音报警器，实现报警功能。 １．３．１．２控制分站软件设计 智能控制分站主要实现通信、转辙机控制以及发 出报警命令。智能控制分站与上位机通信采用西门子 ＰＰＩ通信协议，不需要在程序中作专门的设置。控制分 站同时还与各收信机通信，在程序中需要专门设置数 据接收和发送缓冲区。智能控制分站对转辙机的控制 体现了系统的调度功能。 １．３．２井下收发信机设计 发信机安装在机车驾驶室内，天线安装在车顶棚 中间，供电采用机车逆变器输出的２４Ｖ电源。系统运 行时，发信机将机车车号编码及机车调度、管理所需的 其它编码信息以长波振幅键调制后用无线电的方式发 送出去，供收信机接收；发信机共发送１６位二进制编 码，包括２位引导位，６位机号编码，２位车类编码，３位 运行请求码，２位备用码和１位中止码。编码以１：１或 １：３间隔方式发送（由电路板上跳线器选择）。上述信 息中的车类包括煤车、料车、人车、其它车等信息码；运 行请求有左行、右行、发车请求等信息码。这些信息被 ２０１１年第６期 童 晨舛技 ８７ 安装在大巷各监测点的接收天线接收后，通过收信机 力强，可以很好的满足５０～１００ｍ左右的可靠通信。 识别分站是一个微功率的无线信号收发器，与有 源ＲＩＦＤ（也是一个微功率无线收发器）之间进行信息 交流，记录各个有源ＲＦＩＤ编号和经过时间，实现对车 辆实际行驶路线的跟踪、流量统计、速度监测和定位。 识别分站主要包括无线通信模块、ＡＣ—ＤＣ转换模块、 传给智能监控分站，再由智能监控分站通过网络传至 上位机监控系统，从而使系统实时显示车号、车类等信 息，并根据其运行请求对相关设备进行控制。 １．３．３信号机设计 信号机的设计是采用编码器控制显示模式，采用 高亮发光块显示信号状态，所有设计均符合本质安全 要求，由本安电源箱为信号机提供１５Ｖ直流电源。信 串口电平转换模块４８５等。工作时，识别分站按照一 定周期定时向外发射自身的标识信号数据，当载有有 号机的基本工作原理是：系统根据路段占用情况和机 车位置状况，决定对信号机发出何种显示信号命令，信 号机接收显示信号命令时，若连续三次接收的编码一 致则显示所需信号如红或绿等，否则维持原状。同时 信号机也将自身当前显示模式以一定的频率（不同显 示模式频率不一样）回送给智能监控分站，以告知自身 显示状态。通过这种检测方式，智能监控分站能够判 断当前显示状态与系统命令要求是否一致，智能监控 分站每隔９０ｓ必须重发一次信号，否则信号机自动将 显示模式回复至系统停用状态，从而确保信号安全。 １．３．４转辙机设计 根据岱庄煤矿的实际需要将转辙机设计成具有以 下几种控制方式：（１）计算机控制：在与新型井下轨道 运输智能交通信集闭系统联通后，由计算机自动控制， 此时其它控制无效；（２）本机控制：可以外接本机按 钮，实现本地控制，此控制方式仅当计算机解锁后才有 效；远地控制：１台或多台转辙机集中在一起，用１台 控制器就可实现远距离集中控制；（３）手摇转换：在停 电或控制电路出现故障时，可用手摇柄来转换岔尖方 向；（４）位置闭锁：在道岔附近有车通过时，计算机可 发出信号使道岔位置闭锁，道岔闭锁后，本机、远地及 司机控制均失去作用，直至计算机解锁为止。 １．３．５ 电子标签及其识别分站设计 电子标签及其识别分站用于实现对一个水平多个 巷道的车辆所处位置进行定位跟踪，实现调度主机的 实时监视与车辆调配管理。系统由一定数量的有源电 子标签、识别分站（读卡器）组成。 有源电子标签包括了远程无线通信模块、单片机、 天线、电池等。无线通信模块采用４３３ＭＨｚ频段、功率 １０ｍｗ，发射功率与识别分站相匹配。４３３ＭＨｚ通信频 率绕射能力强，通信可靠，能实现在不停车、不减速、大 流量条件下进行车辆识别功能。采用４３３ＭＨｚ的无线 车辆识别卡频率符合国家频段标准，符合无线电管理 委员会所规定的该频率１０ｒｏｗ的发射功率上限的要 求。与２．４ＧＨｚ等频段相比，该频段波长较长、绕射能 源ＲＦＩＤ的车辆途经识别分站射频辐射覆盖范围时，有 源ＲＦＩＤ卡会立刻探测到无线信号，并被立刻唤醒。然 后按照一定协议记录ＲＦＩＤ卡的信息，并将所有收到的 ＩＤ数据信息通过４８５总线发送至系统服务器，供车辆 定位、监控使用。 １．３．６ 集闭系统上位机组态软件设计 系统运用各种设施及计算机控制技术，对矿井轨 道机车的运行进行监控和调度。其基本原理如下：机 车运行轨道被划分成若干个区间，并用信号机加以保 护。调度人员通过调度室内的监控设备，观察机车位 置传感器检测到的机车运行信号，适时地为机车准备 前进区间。在前方区间空（无车或无预占用）的情况 下发出控制命令，扳好道岔，开放信号，准许机车驶入； 在前方区间忙时，关闭信号，禁止机车驶入，这样就防 止了机车碰头、挤撞、追尾等事故的发生，大大提高了 机车运输效率。 ２应用效果 岱庄煤矿井下大巷运输在使用信集闭调车系统 前，列车平均间隔时间为６００ｓ，运输能力为１３０．４万∥ ａ；使用信集闭调车系统后，列车平均间隔时间为４１４ｓ， 运输能力为１８９．３万ｔ／ａ，比使用前大巷运输能力提高 了４５．２％，满足了矿井增产的需要，有效地节省工作 人员，并减轻工人的劳动强度。 参考文献： ［１］胡忠建，王红尧，华钢，等新型轨道运输监控系统智能分站的研 究与设计［Ｊ］．矿山机械，２００６，３４（９）：４３－４６’ ［２］康少华，龚银河，杨恒青．煤矿井下信集闭系统远地智能分站的 研究［Ｊ］．西安矿业学院学报，１９９５，１５（４）：３５３－３５５ ［３］于洪珍，方利民．采用Ｐｃ机控制的矿井”信集闭”系统的数模型 ［ｊ］．中国矿业大学学报，１９９０，１２：８一ｌ３． ［４］李玉良．机车信号监控技术及其应用［Ｊ］．中国矿业大学学报， １９９７，２６（４）：５４－５７． ［５］华钢，左明，兰献宸．信集闭系统进路数学模型及进路连锁表生 成判据的研究［Ｊ］．煤矿自动化，１９９５，（３）：５８－６０．
