地下矿无人驾驶电机车运输关键技术分析

王晶晶　张伟　李江

摘 要 本文主要分析了无人驾驶电机车技术的关键问题，并提出相应的技术分析方案，这些方案主要包括了智能电机车技术方案和通讯技术方案。实验证明了地下矿无人驾驶电机车运输是切实可行的，并能取得良好的效果。

关键词 地下矿 无人驾驶电机车 技术分析

中图分类号：TD52 文献标识码：A

矿石运输是地下矿运输的重要工程之一。目前我国主要采取轨道运输、皮带运输和无轨运输等三种运输方法，其中轨道运输主要是以电机车作为牵引设备的。

国内的轨道运输也存在一些问题，如不能直接控制电机车的运行，控制能力低；不能获取电机车的准确位置；对于人工操作的电机车在运输时容易受到人为因素的影响，操作人员易疲劳，容易发生交通事故。随着时代的发展，采矿规模越来越大，对采矿技术的安全、效率的要求越来越高，尤其是一些高海拔、超深度的危险矿区。同时，工作人员对工作环境的要求也不断提高。这就说明了急需一种无人采矿的新技术来解决这些现存的问题，无人驾驶是地下矿电机车运输方式发展的新趋势，而无人驾驶电机车技术则可以提供一种安全可靠地运输方式，可以满足新时代的需求，可以很好地适用于一些大型的、较特殊的矿山。

目前我国使用无人驾驶电机车技术的矿山比较少，而在欧洲的少数国家已经采用了该项技术。由于在世界范围内采矿业很少采用该技术，所以其报道及相关资料都比较少，使得该项技术的研发难度很大。

1应用的关键技术

无人驾驶电机车技术是一项集采矿技术、机械技术、变频拖动技术、工程设计技术、通讯技术、计算机技术、控制技术等为一体的、多学科、涉及多个领域的综合性技术。而这些技术主要可以分成两类，一类为无人驾驶电机车的软硬件技术系统，包括通讯技术、变频拖动技术、计算机技术、控制技术、特殊传感器技术等；另一类则主要包括采矿技术、机械技术、工程设计技术等。

2电机车运输技术方案的确定

电机车是无人驾驶电机车的重要设备，是电机车运输中主要的监控对象。其中要解决的主要技术包括驱动技术和控制方案。

2.1电机车驱动技术方案

由于无人驾驶电机车，这就说明了电机车的实际情况很难根据实际情况进行调整，这就对电机车的控制的准确性要求很高，因为这关系到了运输的安全。在目前的电机车驱动方式中变频器驱动方式可以满足该要求，并得到了广泛的应用。

2.2机车控制技术方案的确定

无人驾驶机动车的控制是在地表的集中控制室进行遥控操作的，这既可以减轻劳动强度，还可以保证运输的安全，但这也说明电机车必须具备智能控制系统，可以通过以下几个方面实现智能化。

（1）按照调度指令自动运行，电机车接收到指令后，按程序自动运行，如在不同的路线选择不同的运行速度。

（2）电机车控制方式，电机车必须具有多种控制方式，如遥控方式、人工方式、自动方式等，可以进行有效的综合控制。

（3）电机车自动保护功能，如电机车可根据路线情况自动停止，避免与其他车子碰撞。

（4）电机车同步控制，需要两台电机车保持同步操作功能。

（5）电机车事故处理，若果其中一台电机车出现问题，及时退出问题设备，有控制室人员遥控操作。

（6）合适的电压适应范围，变频器的直流电压保持在0-550V较合适。

3通讯技术方案的确定

3.1地下无人驾驶电机车无线通讯环境分析

根据无线通讯实验，实验表明狭长的巷道对通讯的距离影响很大，在地表空旷的地带通讯距离可达1-2km的设备，在地下巷道的通讯距离只有200-300m，其中弯巷道的通讯距离将会更短。 同时在狭长的巷道采用无线电通讯，无线电波会进行没有规律的反射，会给通讯带来不好的影响。

3.2无人驾驶机电车运输对无线通讯的需求分析

无人驾驶机电车运输必须具备两条无线通讯线路，一条是连接车头和车尾的通讯，对车头车尾实现进行同步控制；另外一条是电机车和控制室之间的无线通讯，以实现这两者之间的数据传输。

无线通讯的数据容量。通讯对象的数据容量取决于电机车运输的控制要求。在满足要求的基础上，把总的通讯数据容量压缩到最小的字节。

无线通讯对象的数量。无人驾驶电机车运输时使用的无线通讯对象的特点是固定的而且数量少。

无线通讯的覆盖范围要求。必须在运输的范围内完全覆盖无线通讯，以确保无人驾驶机电车的可靠安全。

3.3通讯方案确定

随着科学技术的发展，涌现了多种类型、多种用途的无线通讯技术。根据无人驾驶电机车对无线通讯的实际需求以及各方面特点的整体分析，采取以下方案：在控制室设置无线通讯的主站，再沿着巷道铺设电缆，然后在电缆上接无线通讯的中继器。通过中继器与移动电机车进行通讯，从而形成完整的通讯系统。此方案特点有：沿巷道铺设电缆所传输的信号安全可靠；采取的总线控制技术，有效解决的多种干扰问题；无线信号抗干扰能力强；采用增加中继器的方案解决了车头和车尾的通讯问题。

4结论

无人驾驶电机车运输时是新时代下地下矿电机车运输发展的趋势，可以满足采矿业发展形成的多种需求。文章主要分析了无人驾驶电机车的关键技术问题，并提出了相应的技术方案，主要包括机车驱动方案和通讯技术方案。

参考文献

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