薛 佳，劉 旭，劉賢忠，程運(yùn)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(lián)網(wǎng)與安全監(jiān)控技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230088）

針對(duì)《規(guī)程》這些要求，我們團(tuán)隊(duì)研制的軌道運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)，通過系統(tǒng)控制預(yù)防以及人員管理約束，已經(jīng)能夠達(dá)到上述要求。但是，因?yàn)椴煌V井巷道環(huán)境的復(fù)雜性，在聯(lián)鎖控制及調(diào)度管理方面還存在一定的技術(shù)難題[3，5]。本文對(duì)一種礦井軌道運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)中的任務(wù)級(jí)聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了研究，提出了系統(tǒng)按照任務(wù)線路進(jìn)行調(diào)度控制的聯(lián)鎖方法，并成功應(yīng)用到實(shí)際軌道運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)中。大大提高運(yùn)輸作業(yè)的效率及井下作業(yè)人員的安全性。

1 任務(wù)級(jí)聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)方法的設(shè)備組成

一種礦井輔助運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)中的任務(wù)級(jí)聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)方法，其設(shè)備由機(jī)車、道岔、信號(hào)機(jī)、車輛標(biāo)識(shí)卡等組成，如圖1所示。機(jī)車由機(jī)車頭加上車皮構(gòu)成，機(jī)車頭提供運(yùn)行動(dòng)力，車皮運(yùn)輸物料等。車輛標(biāo)識(shí)卡是一種識(shí)別卡，布置在機(jī)車上，車輛經(jīng)過讀卡分站時(shí)讀取位置信息。信號(hào)機(jī)分為始端信號(hào)機(jī)和岔前信號(hào)機(jī)。始端信號(hào)機(jī)的作用是當(dāng)機(jī)車駛過該信號(hào)機(jī)獲取機(jī)車所在區(qū)段的位置及運(yùn)行方向。岔前信號(hào)機(jī)的作用是指示不同方向來車是否可駛?cè)氲啦?。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(wù)級(jí)聯(lián)鎖的設(shè)備組成示意圖

2 任務(wù)級(jí)聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)方法的原理

在傳統(tǒng)的聯(lián)鎖中，如圖1所示，若機(jī)車一的司機(jī)在A點(diǎn)申請(qǐng)去目的地C的任務(wù)，系統(tǒng)查詢?cè)搮^(qū)段無車輛占用后，將道岔一、二置為反位，同時(shí)道岔閉鎖，開放A到C的進(jìn)路。若機(jī)車一未到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，機(jī)車二在B點(diǎn)申請(qǐng)去C點(diǎn)的任務(wù)，則需等待機(jī)車一到達(dá)C點(diǎn)，才能解鎖道岔并開放新的進(jìn)路。進(jìn)路AC若距離較長(zhǎng)，則機(jī)車二需等待很長(zhǎng)時(shí)間，才能獲取到進(jìn)路BC，影響辦事效率。本文提出的任務(wù)級(jí)聯(lián)鎖方法通過分析機(jī)車一在駛?cè)氲啦矶昂蟮牟煌闆r，以及機(jī)車一、機(jī)車二的任務(wù)優(yōu)先級(jí)，做出相應(yīng)的反應(yīng)，開放相應(yīng)的進(jìn)路。同時(shí)考慮多輛機(jī)車同時(shí)申請(qǐng)同一條進(jìn)路的任務(wù)，系統(tǒng)做出對(duì)應(yīng)的反應(yīng)，開放相應(yīng)的進(jìn)路。

下面分情況討論礦井軌道運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)中的任務(wù)級(jí)聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)的具體方法[6]。

如果機(jī)車一、機(jī)車二分別在A、B點(diǎn)申請(qǐng)到C點(diǎn)的行程任務(wù)。系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的行程任務(wù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行判斷，若機(jī)車一、機(jī)車二所運(yùn)載的物料任務(wù)優(yōu)先級(jí)相同，則系統(tǒng)優(yōu)先給先申請(qǐng)任務(wù)的機(jī)車開放進(jìn)路，包含控制道岔、信號(hào)機(jī)顯示指定顏色的燈。

3 任務(wù)級(jí)聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)算法中的定位技術(shù)

對(duì)于無線定位技術(shù)在煤礦井下應(yīng)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(nèi)機(jī)車，可以將巷道簡(jiǎn)化抽象為多條直線段的集合，此時(shí)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(gè)參考點(diǎn)可以準(zhǔn)確地估計(jì)出移動(dòng)機(jī)車MS的位置?？紤]到巷道內(nèi)其他參考點(diǎn)的影響，可以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)選擇到達(dá)時(shí)間最短的兩個(gè)參考點(diǎn)作為定位的參考點(diǎn)。

圖2 井下巷道定位參考點(diǎn)

當(dāng)移動(dòng)機(jī)車在巷道APi~APi+1內(nèi)時(shí)(APi為固定的點(diǎn))，通過無線測(cè)距獲得移動(dòng)機(jī)車到兩參考點(diǎn)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(dòng)機(jī)車在巷道APi~APi+1段上的投影位置，即可快速實(shí)現(xiàn)了井下機(jī)車的一維快速定位。其求解過程如下：

式中L為參考點(diǎn)之間的距離(已知)；d2為參考點(diǎn)APi與移動(dòng)機(jī)車MS間的實(shí)時(shí)距離；d1為參考點(diǎn)APi+1，與移動(dòng)機(jī)車MS間的實(shí)時(shí)距離。另外，由于參考點(diǎn)APi和APi+1的坐標(biāo)Xi和Xi+1均為已知，所以，可以用下式求得移動(dòng)機(jī)車MS在一維坐標(biāo)中的位置XM。

該方法的關(guān)鍵在于合理的部署AP節(jié)點(diǎn)間距，保證移動(dòng)機(jī)車發(fā)出的信號(hào)在任一時(shí)間均能夠被兩個(gè)或兩個(gè)以上的參考點(diǎn)AP所接收，保證d1和d2的估計(jì)可以順利求得。

4 結(jié)語

礦井輔助運(yùn)輸系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)中重要的組成部分，可以有效地降低礦井的在運(yùn)輸過程中的負(fù)荷，但是在實(shí)際應(yīng)用的過程中卻非常容易受到效率問題的困擾，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中需要對(duì)其運(yùn)輸效率進(jìn)行更深入的研究，保證其可以發(fā)揮出更好的效果。

本文就相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了綜合性的闡述與分析，希望通過對(duì)相關(guān)內(nèi)容的研究可以進(jìn)一步的加強(qiáng)相關(guān)研究實(shí)際效果，為礦井運(yùn)輸工作提供更大的幫助，提高輔助運(yùn)輸系統(tǒng)效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行[10，12]。目前按此設(shè)計(jì)的系統(tǒng)已在山西陽煤集團(tuán)、山東新汶集團(tuán)及淄博集團(tuán)等煤礦使用取得了很好的應(yīng)用效果。