新街矿区井下智能交通系统研究

贾 楠，牛云鹏

(神华新街能源有限责任公司， 内蒙古 伊金霍洛旗 017211)

0 前 言

新街矿区设计6°缓坡副斜井，井筒斜长6563 m。副斜井为单车道，每隔800 m设置一条联络巷兼做会让车点。辅助运输巷道为单车道双向行驶，每隔200 m设置一条联络巷兼做会让车点。新街矿区井下辅助运输全部采用无轨胶轮车运输，根据新街台格庙矿区产能规划，初步计算每个矿井的辅助运输车辆在87台以上。新街矿区井下无轨胶轮车，按照用途分为3类：中、轻型无轨胶轮车，井下材料铲运车、采掘工作面大型设备运输车，不同类型的车辆在井下巷道中并行工作。车辆运输系统由于受到井下巷道内空间尺寸、光线强度等多方面因素的影响，地面车辆交通系统的一些通用管理方式无法适用。再加上煤矿管理的粗放性，尚未把井下无轨胶轮车运输系统在巷道网络中的交通流运行状态作为交通运输控制的目标，出现堵车、撞车等现象，严重影响井下交通运输系统正常的安全、高效、经济运行，为煤矿安全生产带来很大的困难。如何安全高效、节能环保的管理好这些车辆，是新街公司的一个重要任务，也是数字化矿区建设的需要。

新街矿区井下智能交通系统是在《建设神华数字矿山》及新街矿区数字化建设的规划与要求下，在新街矿区综合集中控制平台框架下建设的专项控制子系统，旨在解决新街矿区井下长距离6°缓坡交通信号控制及指挥，对井下交通进行智能化跟踪、监控、指挥、调度，以提高车辆运行过程的安全性、高效性。

1 新街矿区井下智能交通系统的功能

常规交通信号系统通常是一个开环定时系统，其定时的长短需事先人为测算再来设定，采用开环定时系统在运行车辆少时会降低企业生产效率。因此井下交通信号系统迫切需要采用车辆与交通信号连锁的闭环系统，利用无线射频定位技术，对井下车辆运行状态进行自动跟踪、定位，然后通过网络将车辆的状态信息反馈至后台控制系统，后台控制系统通过车辆的状态信息，进行数据处理、逻辑判断，控制红绿灯状态，从而指挥井下车辆正常运行。具体功能如下：

(1) 新街矿区的缓坡副斜井长约6.6 km，如果井下胶轮车还采用传统的柴油作为动力，会产生大量的尾气，对整个矿井的通风系统及矿工的身体健康造成很大压力和影响，为了解决车辆在斜井巷道长距离运输所产生的空气污染问题，井下车辆应采用蓄电池做为动力，新街公司应与有关厂商进行大功率电动胶轮车的研发，从而达到矿井车辆的无污染、零排放、低能耗、低噪音的目标。

(2) 车辆要安装车辆标识卡和机车保护监控仪，车辆标识卡唯一标识一辆车，相当于这辆车的身份证，车辆的信息存储在卡中，车辆标识卡采用有源无线射频技术，使井下运行车辆通过井下无线射频测点时，无需直接接触、无需光学可视、无需人为干预即可完成信息采集和处理。机车保护监控仪由显示器、主机、各类传感元件组成，可监测车辆的水温、表温、水位、车速、油温、油压(如果采用电车监测参数改为电压、电流等)、里程及沿途瓦斯状态，并实时上传到地面集控中心主机。当发生监测超标或传感元件故障时，显示器进行声光报警，并显示相应的报警内容。如该报警达到停车条件，主机能够启动停车机构，迫使车辆熄火，防止安全事故发生。机车保护监控仪也应具有射频接口或其它更先进、稳定、可靠的无线传输接口。

(3) 在井下需管制的各区段安装射频接收装置(读卡器)，巷道内合理、经济的布置一定数量的分站，巷道十字路口、丁字路口等错车区设置信号机，当带有车辆标识卡的车辆通过读卡器时，读卡器实时接收车辆识别卡、机车保护监控仪发出的射频信号然后传至分站，分站对采集到的信息进行处理，接入井下防爆交换机，最终上传到地面集控中心，集控中心通过下井车辆的运行状态、位置状态等，经分析处理后，再通过网络指挥控制信号灯控制器控制红绿灯，从而控制车辆的运行。

(4) 井下自动实现区间闭锁、敌对进路的闭锁、信号机闭锁等类似“信集闭”系统的全部功能，保障车辆运行安全。

(5) 在新街矿区规划的生产综合监控平台上集成智能交通运输子系统，具体软件功能主要包含有：井下交通监控图(二、三维监控图能一键切换)，能实时显示各分站、读卡器及信号灯、LED提示牌的状态及各区段当前车辆的行驶方向、位置、车辆数、车型、车牌号、车速等；下井车辆及设备维护，包括：车辆编号、登记、车辆归类等，分站设备、读卡器、车辆标识卡的登记和维护等；井下机车管理一览表，包括车辆上下井时间、卡号、车类型、位置、行车轨迹、违章记录等诸多内容，形成车辆的各种统计报表，以便为事故分析提供依据。

(6) 地面集控中心分为自动控制和人工控制。在自动控制模式下，系统根据运输大巷内车辆的当前位置，通过信号灯的自动控制，指挥车辆有序前进。在非正常运行模式下，由集控中心人员人工切换信号灯状态进行交通调度。

(7) 违章或车辆在巷道内停留时间过长以及其它意外情况时，将引起系统的声光报警。系统要实时显示发生报警的时间、位置及类型等。

(8) 对车辆的维修保养过程进行跟踪，辅助对车辆进行日常车辆管理。

(9) 井下系统设备要具有故障预警及自诊断功能，系统可自动检测节点读卡器故障，并向监控系统管理员发出预警，提醒监控系统管理员及时排除设备故障，避免由于节点读卡器故障引起的信号灯失控和信息误判。

(10) 借助生产监控平台的优势，与其它各子系统进行关联，对其它子系统数据进行深度挖掘，使系统之间进行联动：比如车辆发生故障和视频监控的联动；为避免巷道空气污染超标和通风系统的联动等。

2 新街矿区井下车辆行车规则

为了保障系统的良好使用和车辆运行安全，本系统遵循“统一发卡、统一装备、统一管理”的原则，对准许下矿井的车辆实行“一车一卡”制。制定井下车辆行车规则，基本规则如下：

(1) 司机只有在区段入口信号机亮绿灯时，才可以驶入；

(2) 司机在正常情况下不允许在区段内倒车、调头；

(3) 司机可以在错车区内错车、调头；

(4) 在正常情况下，司机不允许在区段内停车；在运输过程中，车辆在途经某一区段时，需完整驶出，禁止在内部停车；

(5) 当司机驶入错车区内时，与该错车区相连的任意区段的防护信号机亮绿灯时，司机可转向驶入这一区段，而不必考虑其它区段的防护信号机情况；

(6) 当车辆所要经过的下一区段被其他车占用，其入口处信号机亮红灯时，车辆只允许在邻近下一区段的错车区内准备错车并等待信号机开放绿灯，此时，必须完全进入错车等待位置，不允许占用对方行驶线路；

(7) 在区段入口的信号机亮绿灯时，一辆车不允许紧跟另一辆车之后进入该区段，两车的行车间隔需保持在10 m以上，车量在井筒内的间距不得小于300 m。

3 结 论

新街矿区井下智能交通系统要充分的依托生产综合监控平台，要做到与其它子系统的无缝连接、数据共享，利用无线射频、计算机自动控制、物联网等先进技术，对井下各种运行车辆进行实时监测和定位指挥调度，自动控制信号灯的变换，使车辆司机严格按照正常有序的行车规则进行工作，真正有效地解决车辆避让问题，排除了由撞车或追尾所带来的人员伤亡及严重影响生产的安全隐患。

参考文献：

[1]神华集团数字矿山规划项目组.神华集团数字矿山规划研究[M].北京：煤炭工业出版社，2012：27-28.

[2]车仁浦.关于新街数字化矿区建设的构想[J].神华科技，2012，10(01)：21-23.

[3]陈 勇.煤矿井下斜巷控制系统的研究[J].煤矿机械，2008，29(11):121-123.

[4]李德仁，李清泉，杨必胜，等. 3S技术与智能交通[J].武汉大学学报，2008，33(04)：331-336.

[5]徐永刚，华 钢，刘晓东. 煤矿综合智能调度系统研究[J].煤炭工程，2007(01):100-103..