錢 偉

（晉能控股煤業(yè)集團大斗溝煤業(yè)公司， 山西 大同 037031）

引言

隨著煤礦生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，無軌膠輪車已被廣泛應(yīng)用于中大型煤礦中，無軌膠輪車是煤礦重要的輔助運輸設(shè)備之一，它具有運輸速度快、實用性強、安全性好、運輸效率高等優(yōu)點。目前我國多數(shù)無軌膠輪車采用人工制動方式，但是在井下輔助運輸過程中，受巷道坡度、巷道地基以及無軌膠輪車操作維護水平等影響，經(jīng)常出現(xiàn)膠輪車制動失靈現(xiàn)象，導致發(fā)生煤礦重大輔助運輸事故，威脅著煤礦輔助運輸安全。

為了保證無軌膠輪車輔助運輸安全，大斗溝礦通過技術(shù)研究對井下無軌膠輪車安裝了一套失控防護裝置，該裝置主要通過工業(yè)以太網(wǎng)將膠輪車與定點安裝的跳繩裝置進行互聯(lián)，膠輪車內(nèi)控制器實時采集車速信號，當車速超過規(guī)定數(shù)值時系統(tǒng)自動提醒司機人工制動，若人工制動失效時，系統(tǒng)自動控制落鉤以及控制跳繩機構(gòu)跳繩，當膠輪車通過跳繩機構(gòu)時膠輪車尾跳鉤能夠勾住鋼絲繩，達到減速目前，通過在大斗溝煤礦井下實際應(yīng)用，大大降低了無軌膠輪車失控事故率。

1 無軌膠輪車失控防護裝置結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 裝置結(jié)構(gòu)

無軌膠輪車失控防護裝置主要安裝的設(shè)備主要安裝在輪胎上、巷道及指揮大廳。巷道內(nèi)安裝監(jiān)控制器能夠通過總線將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳遞給電腦，每個攝像儀都通過光纖將影像信號傳遞到指揮大廳的錄像機上。膠輪車上安裝的控制器能夠與巷道安裝的控制器進行無線通訊，膠輪車的底部安裝有一套尾鉤機構(gòu)和控制器。巷道內(nèi)設(shè)備的安裝地點需根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件決定，防止被車輛撞壞。選擇巷道的重要地點安裝攝像頭來對車輛進行視頻監(jiān)控[1-2]。

1）輪胎上安裝的設(shè)備主要由以下部件組成：報警器、測試儀、控制器、電磁鐵、尾鉤機構(gòu)及脫鉤傳感器。這部分設(shè)備的主要作用是用來測量車輛行駛的速度、測量車輛是否超速、對超速的時長進行分析、對超速的車輛進行報警、對車輛實施脫鉤控制、監(jiān)測車輛是否脫鉤、與巷道內(nèi)安裝的設(shè)備進行通信聯(lián)絡(luò)，如圖1 所示。

圖1 無軌膠輪車失控防護裝置結(jié)構(gòu)拓撲圖

2）巷道內(nèi)安裝的設(shè)備主要由以下部件組成：視頻顯示器、攝像頭、報警裝置、電磁鐵、跳繩機構(gòu)、控制器、吸能裝置。這部分設(shè)備的主要作用是用來與膠輪車上安裝的設(shè)備進行通信聯(lián)絡(luò)，采集車輛的速度信息，識別車輛的代碼，及時啟動跳繩機構(gòu)來對超速的車輛進行攔截，實時顯示車輛信息，采集巷道內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)傳遞給指揮大廳。

3）指揮大廳安裝的設(shè)備主要由以下部件組成：電腦、打印機、顯示器、儲存器、錄像機。這部分設(shè)備的主要作用是將巷道內(nèi)安裝的信息顯示在屏幕上，并顯示每個車輛的位置，對超速的車輛進行報警。

1.2 裝置工作原理

1）膠輪車上安裝的控制器能夠?qū)崟r發(fā)出車輛的編碼信號及實際速度。車輛在通電后，測速機構(gòu)開始供電，在車輛行駛中測速機構(gòu)能夠?qū)④囕v的實際速度、編碼、運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)通過無線通信發(fā)出；當膠輪車行駛到巷道內(nèi)安裝控制器的接受范圍后，巷道控制器會及時接收到車輛的相關(guān)信息，并將這些信息顯示在巷道控制器的顯示屏上，司機及附近的工作人員可以查看到車輛的信息，此外，指揮大廳的電腦也會接收到這些信息，并通過顯示屏將車輛的位置及車輛顯示在調(diào)度大屏上，調(diào)度員可以通過調(diào)度大屏觀察車輛的運行狀態(tài)。

2）當車輛的行駛速度大于控制器內(nèi)的設(shè)定值后，車輛上的控制器會自動發(fā)出報警信號來提醒駕駛?cè)藛T車輛超速。如車輛的剎車系統(tǒng)失效，駕駛?cè)藛T可以按脫鉤按鈕來發(fā)出信號，脫鉤機構(gòu)的尾鉤落下，脫鉤傳感器還能夠檢測脫鉤機構(gòu)是否動作，同時發(fā)出脫鉤跳繩信號，巷道的控制器在接收到信號后實施跳繩。當車輛的行駛速度大于控制器內(nèi)的設(shè)定值后，車輛的控制器自動控制車輛尾鉤機構(gòu)落下，安裝在巷道內(nèi)的控制器接收到車輛發(fā)出的跳繩信號后，及時發(fā)出跳繩指令并控制跳繩機構(gòu)動作，車輛下方的所有跳繩機構(gòu)彈起鋼絲繩。

3）超速的車輛在經(jīng)過彈起鋼絲繩處時會勾住鋼絲繩，車輛在吸能裝置的作用下將失控的車輛攔截，從而確保了車輛及巷道內(nèi)設(shè)備、人員的安全。即使最近的跳繩機構(gòu)失效無法攔截失控的車輛，下級的跳繩機構(gòu)也會對失控的車輛進行攔截。

4）當車輛失控后，膠輪車的脫鉤機構(gòu)落下，巷道內(nèi)的跳繩機構(gòu)動作，此外巷道內(nèi)安裝的聲光報警裝置會發(fā)出“車輛失控，及時避讓”的信號，巷道內(nèi)的工作人員聽到報警后會及時撤離到附近的避難硐室，避免對工作人員的生命造成威脅。當車輛失控后，巷道內(nèi)的控制器會自動收集失控車輛的編碼、車速、故障類型等信息并通過光纖傳遞到指揮大廳的顯示大屏上，調(diào)度員可以根據(jù)影像顯示采取措施[3-5]。

2 無軌膠輪車失控防護裝置功能及優(yōu)點

2.1 裝置主要功能

1）攔截功能：當車輛在失控或超速的狀態(tài)時，駕駛?cè)藛T可以自動啟動或控制器根據(jù)之前設(shè)定的參數(shù)自行起動脫鉤機構(gòu)，車輛落下的尾鉤鉤住巷道內(nèi)的鋼絲繩后，吸能器將失控車輛的動能吸收，這樣就達到了攔截目的。

2）聲光報警功能：車輛在失控后，巷道內(nèi)的聲光報警裝置及時發(fā)出報警信號，提醒駕駛?cè)藛T采取制動措施減速慢行，同時提醒巷道內(nèi)的工作人員緊急避讓。

3）速度及設(shè)定功能：車輛在行駛時，控制器能夠?qū)囕v的行駛信息進行全程跟蹤，并在車速超過設(shè)定值后及時報警。

4）交通管理：調(diào)度大廳的工作人員可以根據(jù)顯示屏上的信息及時了解車輛的各項信息，通過統(tǒng)一指揮來對特殊狀況進行處理。

5）運輸記錄。指揮大廳安裝的儲存裝置能夠?qū)蓚€月內(nèi)各車輛的編號、速度、行駛軌跡、超速區(qū)域、超速時間等信息進行收集并儲存。

6）視頻監(jiān)視。在巷道內(nèi)重要位置安裝的攝像頭能夠?qū)⑹Э剀囕v的視頻畫面進行傳遞并收集，便于指揮人員觀看。

2.2 裝置應(yīng)用優(yōu)點

1）控制器的雙向通信采用無線技術(shù)，能夠?qū)⒛z輪車、巷道設(shè)備及指揮大廳的設(shè)備緊密聯(lián)系在一起，同時高靈敏度的傳感器能夠及時捕捉車輛的信息，準確把握車輛的行駛狀態(tài)。

2）吸能器能夠有效緩解車輛失控時的動能，將車輛在失控狀態(tài)下的沖擊力降低到最小。自動識別裝置能夠在駕駛?cè)藛T失去意識的狀態(tài)下自動啟動攔截程序，駕駛?cè)藛T還可以通過手動控制來啟動攔截程序。

3）通過光纖將車輛、巷道控制器與指揮大廳的設(shè)備相連，及時準確地將車輛位置信息提供給調(diào)度人員，便于調(diào)度人員統(tǒng)一指揮。

3 應(yīng)用效果

2020 年2 月大斗溝煤礦運輸區(qū)在井下安裝一套無軌膠輪車失控防護裝置，截止2020 年10 月，運行8 個月，共計檢測到無軌膠輪車5 次失控現(xiàn)象，大大提高了煤礦無軌輔助運輸?shù)陌踩?，可見，該裝置自動化水平高可實現(xiàn)無軌絞輪車失控時自動防護的目的，降低了運輸事故率，取得了顯著應(yīng)用成效。