基于单斗-卡车工艺的运输事故机理及对策

王俊良

（国家能源集团准能集团 黑岱沟露天煤矿，内蒙古 鄂尔多斯 010300）

在国内外露天矿山开采中，单斗－卡车工艺应用十分普遍，尤其是煤炭开采行业。随着我国露天开采技术和管理的不断发展，绝大多数露天煤矿采用了单斗－卡车的间断工艺，铁路运输和带式输送机运输极其稀少，有些仅是单斗－卡车工艺的补充。卡车运输具有机动灵活，转弯半径小，爬坡能力大，基建开拓量小，运输工程和管理工作比较简单，采装、排土工作也大为简化等优点。但在恶劣的环境和气候条件下适应能力差，对卡车驾驶员的操作技能、安全操作意识、卡车安全性能、道路通行条件等要求很高[1]。卡车运输事故在露天煤矿的事故中远远高于其它类型事故，造成人员、设备伤害大。

统计分析近年来我国大型露天煤矿事故情况，卡车运输事故造成零敲碎打的一般事故非常频繁，较大事故也时有发生。因此分析造成卡车运输事故的机理[2]，研究控制运输事故的对策具有十分重要的现实意义。

1 矿用自卸卡车运输事故机理分析

1.1 卡车驾驶员的不安全行为

1）精神状态不佳，精力不集中，患病、饮酒、疲劳、犯困打盹，由于光线、噪声、振动、颠簸以及单调重复的作业环境条件的影响，分班次倒班作业，驾驶员不断变换作息时间，导致了人体劳逸不规律而形成隐患。

2）驾驶员文化素质参差不齐，培训教育不到位导致操作技能差，安全意识淡薄，经验不足，违章操作等。

3）存在不安全心理状态，一般分为麻痹心理、冒险心理、侥幸心理、从众心理、逞能心理、逆反心理、无所谓心理、赌气心理和紧张忙乱心理等九类。表现形式主要是未认真检查设备直接操作，操作卡车瞭望不够、误判，车距近、坡道失控追尾，在交叉路口、窄路、桥涵、电缆桥等区域行驶时误判撞车或撞物，超速行驶，争道抢行，采场、排土场入换时观察不到位，与其它采掘设备配合作业联络不到位，卡车未停在安全位置等，行车过程中饮食、闲谈、看手机等。

1.2 卡车的不安全技术状态

由于露天煤矿运输作业的工况条件十分恶劣，尤其是采场、排土场道路移设频繁，主运输道路坡道、弯道、交叉路口多，卡车在装卸过程中急转弯、掉头入换多，在运行中起动、制动、调车频繁，道路质量差，挖掘机装车对卡车的冲击大等[3-4]，导致卡车出现故障。一般表现为卡车维护保养不到位带病作业，安全设施不齐全，特别是制动系统制动力不够或失灵，转向系统故障，灯光不全，年久老化更新不及时，电气故障频发，大型结构件开裂或多次受伤，轮胎磨损过限，各类管路老化油液渗漏严重，电气线路老化，非本车原装的设施、设备乱拉线、过负荷、维护不及时等。

1.3 运输道路环境的不安全因素

道路环境分为道路形态条件和气候条件。露天煤矿的生产特点决定了卡车运输道路必然具有台阶、坡道、弯道、交叉路口等，且在敞露的环境下开采受气候影响非常大。表现为修筑道路不符合设计的宽度、坡度，挡墙高度不够，采场、排土场台阶高度不符合设计要求，交叉路口设计不合理，采掘设备挖掘过限损坏挡墙或道路，爆破作业爆堆伸出占路，电缆桥摆放复杂[5-6]。受气候影响的条件下行车主要是春夏秋冬、雨、雪、风、雾、冷热等气候的复杂多变，使卡车行驶的安全性变差。另外还有生产组织方面的原因，表现为作业条件复杂多变，涉及的网点多、线路复杂，经常随着生产的纵深发展不断地进行着变化，运行的设备数量多，种类杂、设备的流动性大，各条运输线路上卡车的疏密度复杂多变，主运输道路停放故障车或堆放障碍物，卡车交叉作业多，道路安全警示标识不全，右侧通行规则不利于超宽的大型卡车行驶，运输道路的挡土墙高度不够或不连续，道路积水清理不及时，坡道弯道洒水多，冬季道路洒水或未留出防滑带等。

2 保障卡车安全运行的措施

按照现代安全风险预控管理体系的理论，造成隐患或者事故的因素主要分为人、机（物）、环、管4个方面。

2.1 人的操作行为

1）驾驶员严格按照操作规程要求的程序操作卡车，从培训教育开始做起，安全培训是解决安全意识的问题，让卡车驾驶员明白为什么要按规程操作的理由。

2）完善安全管理的各项考核办法、制度，细化考核管理标准，明确奖罚内容、依据，解决卡车驾驶员虽然会操作，但是不按照规定的程序操作的问题，就要通过积分奖励办法，安全风险抵押办法，安全结构工资考核办法等措施激励驾驶员做到遵章作业。

2.2 设备因素

1）确保要作业的卡车各类安全设施齐全完好，严格执行上岗前的设备点检，行车中的观察与检查，收车后的交班工作。卡车驾驶员要对照《卡车运行记录》中的点检项目逐项检查，特别是转向系统、刹车系统、照明信号系统、防灭火设施、大型结构件、牵引销轴、轮胎以及“四漏”（漏油、漏水、漏电、漏气）要重点检查[7]。

2）强化检修、保养管理工作。严格按照卡车检修维护工艺、保养规程作业，把好检修维护质量关、调试关、验收关，坚决杜绝未经验收合格盲目作业，杜绝检修作业缺配件或故障未判断明确而要求驾驶员“观察”作业，要落实检修质量责任追究制度，不断提高检修维护质量，杜绝卡车带病作业，做到计划检修卡车，最大限度地减少在作业过程中的突发性故障发生。

3）防撞预警系统。利用GPS 防撞预警功能，在卡车和其它小型设备上安装模块，实现卡车与卡车之间，卡车与小车之间的图像、语音、声光等形式进行预警提示，其最大特点是GPS 的全天候定位和射频收发的强绕射性[8]。对于卡车自身周围百米范围内的车辆（包括被岩体遮挡的车辆）的动态运行进行全面判断，遇到危险及时预警。

4）防疲劳驾驶预警系统。卡车驾驶员疲劳驾驶预警系统集机器视觉技术（人脸状态识别）、无线数据传送、GPS 定位等多种技术于一身，当主机检录到驾驶员的疲劳状态时，疲劳驾驶预警示意图如图1。其工作原理就是以人脸识别为基础，对驾驶员状态进行快速取像，对于输入的图像，判断是否存在人脸，驾驶员的驾驶位置较固定，面部位置也在可识别范围，若多次不能检测到面部或面部异常，即可判断驾驶员处于疲劳状态。若存在完整的面部，则进一步的给出驾驶员的眼睛位置、瞳孔状态和其它主要面部器官的位置，图像经过DSP 高速处理器分析后，对驾驶员的状态做出判断。提取每个驾驶员的生物特征，将其与驾驶员的人脸库图像进行匹配判断（提前制作并储存驾驶员面部数据库），从而识别驾驶员是否处于疲劳状态，及时进行干预。

图1 疲劳驾驶预警示意图

5）车辆超速管理信息系统。超速行驶是导致运输事故的主要原因之一，利用科技手段控制车速，工作原理就是在露天矿进入采场的岗亭安装车辆预警现场监测系统，由微机和数据传输接口实时对通行的车辆进行超速信息、预警信息的收集和处理，通过无线网络将收集到的超速和预警信息传送到管理中心，对超速和预警信息进行进一步的管理和处理，从而约束车辆按照规定车速行驶。

6）毫米波雷达防碰撞系统。在卡车上装设毫米波雷达传感器，通过发射和接收电磁波来探测前方车辆或障碍物的距离及相对速度，然后将这些数据传输给雷达控制器，由雷达控制器根据本车速度、车体姿态和所处的条件来计算本车安全距离，并对雷达传感器测到的距离进行比较。当传感器测到的距离小于安全距离时，预警装置发出报警提示，2 s后，传感器测定前方物体的距离仍小于安全距离，控制器将发出制动指令，制动系统的电机装置转动，带动拉绳拉动制动踏板，实现卡车减速。解决了因卡车驾驶员注意力不集中或疲劳犯困造成追尾等事故的可能，毫米波雷达防碰撞系统工作原理如图2。

图2 毫米波雷达防碰撞系统工作原理

7）驾驶员行为监控系统。在卡车驾驶室、左右侧盲区装设视频监控系统、后侧装设倒车影像系统或360 全景视频监控系统，可实现对卡车驾驶员的操作行为适时监控记录，对违章行为起到震慑作用，同时发生事故便于追溯；在卡车盲区装设视频监控系统便于驾驶员参考操作。

2.3 环境因素

1）制定道路修筑标准。露天煤矿运输道路、联络路的技术标准、参数等要符合现行GBJ22 厂矿道路设计规范和煤矿安全规程的有关规定，同时结合本矿生产实际进行修筑。考虑运输道路的瞭望条件、停车视距、会车视距的要求，结合本矿车型设置路基和路面宽度、纵横坡度、转弯半径、交叉路口；主运输道路、采场、排土场道路要根据功能不同设置不同高度的挡土墙；在弯道、坡道、交叉路口等危险地段设置安全警告标志。

2）做好道路维护保养工作。对主运输道路抓好日常维护保养，针对采场、排土场道路移设频繁，做到及时修筑保持路面平整，不得出现坑包、翻浆冒泥、洒落石块清理不及时。路面洒水制定洒水作业操作规程，既不可少洒起尘，也不能多洒造成泥泞，尤其在坡道、弯道、交叉路口、窄路、桥涵、电缆桥等区域要采取分段喷洒或留出防滑带的方式。北方地区冬季不宜喷洒水，要采取雾洒或喷洒防冻液以及新型道路抑尘剂等措施，坚决防止道路打滑。

3）减少运输道路上的架空线、电缆桥。大型露天煤矿的钻孔设备、采装设备、排水等绝大部分采用电力为动力的设备，必然导致大量的架空线、电缆桥横跨主运输道路、采场道路，容易造成卡车穿越电缆桥时刮碰桥体支架，或举斗运行刮倒桥体，同时可能导致触电事故的发生。将横跨道路的电缆利用地埋的方式放置，减少或取消架空线、电缆桥，可以避免此类事故的发生。在运输道路上使用一种开槽机械垂直于道路打开1 条沟槽，以6 000 V 供电电缆为例，沟槽深400 mm，宽120 mm，敷设跨道路的电缆同时铺设保护电缆装置，便于移设时回收，不容易损坏电缆。可以大大减少卡车穿越电缆桥的次数，杜绝了卡车会车时停车、等待、二次起步，导致溜车、追尾等事故的发生，同时运输效率显著提高。

4）道路环境设置醒目的警示标识。在主要运输道路的挡墙上、交叉路口设置导航灯、警示爆闪灯或警示路标。在所有卡车的正前方、厢斗左右侧粘贴反光膜，同时对工程设备和小型车辆粘贴反光膜。在生产指挥车、工具车上设置高杆旗、警示灯、反光灯带等。在进行特殊作业或紧急工程作业区域设置警戒标识。

2.4 管理因素

1）变招工为招生。安全生产是一项复杂的系统工程，卡车运输作业中驾驶员是最关键的因素，必须从提高人的素质方面下功夫，首先从准入开始，取消劳务派遣制用工政策，设置招人门槛，变招工为招生，加强校企联合，实施订单培训，委托培训，定向专业培养等，让专业的人做专业的事。

2）精准培训提高卡车驾驶员的安全素养。坚持问题导向、实践导向，突出抓好培训课程设计，切实提高安全培训的针对性、实效性。按照“干什么、学什么”、“缺什么、补什么”的要求，让卡车驾驶员能“看得懂、记得住、用得上”。如对卡车驾驶员进行培训，《煤矿安全规程》中关于矿场及排土场挡墙规定时，就不宜简单地要求死记硬背规程条款“矿场道路必须设置安全挡墙，高度为矿用卡车轮胎直径的2/5～3/5”，“排土场卸载区，必须有连续的安全挡墙，车型小于240 t 时安全挡墙高度不得低于轮胎直径的0.4 倍，车型大于240 t 时安全挡墙高度不得低于轮胎直径的0.35 倍”。而要根据作业区域的最大车型，精确地计算出规程要求的挡墙高度，便于驾驶员记忆。

3）改变通行规则为左侧通行。大型卡车驾驶室一般布置在左前侧，且驾驶室甲板平台距地面4 m以上，造成驾驶员的视野范围变小，尤其是右前侧、右侧盲区很大，以630E 卡车为例，右侧盲区能够达到60～70 m，改用左侧通行规则，改变了卡车行车的参照物，驾驶员只参照道路左侧的挡墙或路基边缘，左侧道路边缘距卡车左侧正投影5～7 m 之间，驾驶员能够更清楚地判断卡车轮胎在路面上所处的位置，对卡车的操控能力得到了很大提高，避免了右侧轮胎碾压右侧挡墙或驶出路基的情况发生。同时，降低了卡车会车的难度，前提是必须保证矿山道路的宽度满足卡车通行条件的设计要求。更重要的是卡车发生碰撞事故时，可保护了驾驶员不受到伤害。

4）控制外来人员、车辆进入卡车作业区。在矿坑所有入口设置岗亭执勤，对进入生产现场的车辆实施通行许可管理，确保进入卡车作业区域的小型车辆经过安全培训并合格，杜绝外来无关人员、车辆进入，发生卡车碾压事故。

5）均衡组织生产。在制定生产计划时，要均衡使用矿坑两端的运输道路或中间桥，避免个别路段车流量太大，造成车距近或排队等待现象。同时不能因生产任务紧而加班延点组织生产，或压缩交接班时间（热交接），必须均衡组织生产，严禁超能力，超负荷生产。

3 结语

卡车运输安全涉及到驾驶员的操作行为，设备的性能指标，环境的影响因素。从源头上控制卡车运输事故必须要进一步抓好安全培训工作，落实各项安全管理制度，加强现场安全管理，为卡车运输作业创造良好的作业环境，做到综合管理方能实现运输安全。按照“无人则安”的理念，随着5G 时代的到来，智能矿山建设的不断深入，无人驾驶技术也将很快应用到卡车运输作业中，把人从危险的环境中解脱出来，才能真正实现卡车的运输安全。