防跑车失速装置应用及辅助运输智能化管理

贾宇涛，张 强

(神东煤炭集团大柳塔煤矿，陕西 神木 719315)

0 引言

大柳塔煤矿以打造“智慧矿山”为契机，把加强无轨胶轮车管理作为安全工作的重要内容，全面升级改造了矿井辅助运输管理系统，不断提升矿井辅助运输精细化管理水平，为煤矿安全生产打下了坚实基础。无轨胶轮车属于一种现代化矿井井下辅助运输工具，在煤矿开采中担负着运送矿井人员、设备以及物料等重任，但是历年来屡屡发生车辆在坡道处失速跑车事故，造成了严重的人员伤害和设备财产损失，且无法及时有效地发出预警信号，成为矿井的一大安全隐患。大柳塔煤矿5-2煤副斜井是大柳塔井辅助运输系统的核心区域，具有高速的4G网络WiFi覆盖和完备的测速设施。无轨胶轮车防跑车失速装置的设计不仅需要满足自动拦截失速车辆的各项需求，还要满足面向未来的快速增长信息化发展需求，其设计理念必须要高标准、严要求[1-4]。

为此，结合4G网络无线通讯技术，通过研究胶轮车超速控制器对车辆速度信号的采集、识别和上传的原理，以煤矿辅助运输安全为前提，设计一套无轨胶轮车防跑车失速装置，并将此系统应用于大柳塔煤矿辅助运输系统。

1 无轨胶轮车防跑车失速装置

1.1 装置特点

该装置采用高精度速度传感器对胶轮车运行速度进行检测，通过4G无线通信技术与巷道监控设备联动，自动判断超速、预警、控制拦截机构动作。使用柔性减速吸能器，加长缓冲距离，减少胶轮车和司机的损伤。采用联网方式，自动识别各运行区段胶轮车位置信息，方便调度人员管理。

1.2 装置的组成和功能

装置组成：该装置主要由胶轮车上设备、巷道设备以及调度室管理设备组成，如图1所示。

图1 无轨胶轮车防跑车失速装置结构示意

装置功能：安装于胶轮车上的设备有控制器、尾钩机构、测速传感器、脱钩监测传感器、报警器、电磁铁组成，主要实现运行速度检测、超速判断、超速时长分析、超速报警、脱钩控制、脱钩检测、巷道设备无线通讯功能。安装于巷道的设备有控制器、跳绳机构、电磁铁、吸能器、报警箱、显示屏和摄像机组成，主要实现与胶轮车的无线通讯，识别胶轮车超速信息、控制跳绳机构、巷道报警、显示胶轮车车速及数据采集、监控功能安装于调度室的管理设备有计算机、监视器、硬盘录像机组成，主要实现胶轮车位置信息显示、超速报警功能。

1.3 工作原理

安装在入井胶轮车上的控制器设置里有相应的车辆编号及速度限制、超速等信息。胶轮车入井后，测速机构工作，胶轮车上的控制器采集胶轮车运行速度，并实时把胶轮车的运行速度、编号、跑车等信息通过无线模块发送给巷道设备的控制器，接收到胶轮车发送的无线信息后，巷道控制器控制显示屏进行区域内胶轮车行驶速度的显示，便于巷道工作人员及司机查看。当车速超过设定值后，胶轮车上控制器发出报警信号提醒司机降低车速安全行驶，在制动失灵的情况下，胶轮车司机可以通过按下脱钩按钮发送脱钩命令，控制器接收到按钮信号后，输出控制尾钩机构动作，进行脱钩，控制器通过脱钩检测传感器检测尾钩落下情况，同时发送脱钩跳绳无线信号，以便巷道控制器接收进行跳绳。安装在胶轮车行驶路线巷道中的控制器接收到胶轮车上控制器发出的跳绳信号，马上发出跳绳指令控制跳绳机构动作弹起钢丝绳，当失速胶轮车经过时，落下的尾钩勾住弹起的钢丝绳，在吸能器的缓冲作用下钢丝绳有效拦截住失速跑动的胶轮车，保障巷道设备、胶轮车及巷道工作人员的安全，如图2所示。同时通过报警器进行全巷道“发生跑车、注意躲避”的声光警示，提醒巷道工作人员注意躲避。在胶轮车正常行驶或者发生跑车时，巷道控制器将自己接收范围里的胶轮车速度、编号、超速等信息通过4G无线网络发送至地面数据中心，通过“组态王”监控系统软件显示到调度室的监视器上，方便调度员及时了解现场情况并采取相应措施。

图2 失速装置工作方式示意

1.4 设备安装与监控系统应用

设备安装：大柳塔煤矿5-2煤副斜井全长1 000 m，坡度6°，每隔200 m装设一组巷道失速跳绳装置，总共5道。矿内所有胶轮车上安装失速脱钩装置，设置车速超过30 km/h时发出车辆超速报警，车速超过39 km/h时，车辆控制器触发自动脱钩，并给巷道控制器发送跳绳指令，完成拦截失速跑动的胶轮车。

监控系统应用：监控系统由“组态王”作为地面监控系统的支撑软件，分析巷道控制器上传的胶轮车实时运行数据以及显示执行机构的动作情况。通过对井下区段路线模拟画面显示，记录下车辆行驶速度、超速时间、超速区间等信息，并配合视频监视，对胶轮车行驶情况进行视频录像和远端画面显示，提供了视频历史记录信息，方便管理人员对井下辅助运输的管理以及事故追查。

1.5 防跑车失速装置应用效果

防跑车失速装置的应用，全面提升了井下辅助运输智能交通管理系统，构建车辆管理信息化平台，使管理人员通过电脑终端“组态王”智能监控软件生成的模拟图表，随时查看车辆的运行情况，完善了区间测速系统，将对进入5-2煤副斜井车辆全程监控，超速报警，扫除原有区间测速系统弊端，用科技“监督”车辆，保持安全车速行驶，有效预防超速跑车事故的发生。

2 辅助运输智能化管理

2.1 运用智能系统

大柳塔煤矿建成井下一网一站4G无线网络全覆盖，实现了具有井下4G无线通话、人员定位、车辆定位的辅助运输智能化管理系统。人与人、车与车之间实现了无阻碍无线通话，地面监控人员可以实时了解井下司机和车辆动态分布情况。把车辆信息与生产调度指挥中心相连，精准定位，避免了车辆拥堵事故的发生，有效提升了应急识别处置能力和调度车辆资源效率，使车辆的指挥调度更加快捷高效[5-8]。

2.2 强化现场管理

大柳塔煤矿全方位提升辅助运输智能化水平，打造“需求式”辅助运输服务系统，在地面车辆管理中心放置不同工作需求的专业防爆车型。同时，改造出适用于井下作业环境的升降托举车，实现道路、车辆、控制系统全方位的互联互通，在井下采用不同工作任务应用不同车型的“需求式”管理服务模式，构建指令下达、瞬时响应、智能决策的新型智能交通运输体系。针对综采队的特殊性制定“专车”服务，为处于相同区域、具有相同出行时间和出行需求的员工，量身定做了一种“定时定点、快速直达”的交通服务，全面提升辅助运输服务水平。构建了《辅助运输车辆运行管理办法》，制定了辅助运输安全服务的4项硬指标，司机培训率达到100%；持证上岗率达到100%；车辆各种警示标志齐全率达到100%；车辆出行合格率达到100%。

2.3 完善辅运设施

大柳塔煤矿不断加大辅助运输安全设施智能化的投入，在矿井各交叉路口、硐室口等处安装了交通红绿灯、信号语音报警装置、反光标识牌，有力地提高了辅助运输系统的安全性[9-11]。为保障井下运输巷道空气清新流通，安装了自动净化水幕，并周期设置专用洒水车定期清洗巷道。在5-2煤副斜井处安装了1 000 m无轨胶轮车防跑车失速装置，避免了刹车失灵出现碰撞事故的风险，保障了司机的人身安全。在特种车辆的管理上，在运送超长、超宽、超高设备时，地面调度室通过智能交通管理系统通知井下司机及时避让，井口配备专业人员协调入井车辆绕行或等待，避免出现车辆拥堵和运输事故的发生，提高了特种车的安全运输效率。

2.4 强化专业检修

大柳塔煤矿在车辆维修保养上，组建专业车辆维修保养团队，配套了车辆运行车间、大型维修车间，可同时满足10多台车辆同时维修和检查工作，所有维修后的车辆必须通过井下辅助运输管理规定检测合格后，才能入井。建立和完善了各项安全管理制度和考核办法，坚持辅助运输专项隐患排查治理活动，不定点、不定时检查司机的驾驶行为规范和车辆安全隐患。严格执行车辆日检、月检、年检制度，以及车辆入井前检查，所有入井车辆必须配备灭火器、阻车器。井口检身员对司机进行逐一排查，坚决杜绝饮酒、疲劳和情绪不稳定司机驾车入井。

2.5 加大培训力度

大柳塔煤矿将井下防爆车辆的安全行车纳入全矿安全管理工作，认真组织司机学习车辆安全管理制度，事故案例、事故防范和冬季车辆保养等基础知识，在提高驾驶员专业技术的同时，提升驾驶人员安全责任意识和应急防范能力。开展了针对性极强的岗位描述，使车辆驾驶人员每一个操作步骤都做到规范、达标，实现了员工行为军事化、岗位操作程序化、车辆管理智能化的目的。

3 煤矿辅助运输发展愿景

随着科技的进步，煤矿趋向于大型化、生产环节趋向集中化、生产工序趋向机械化、安全监控趋向智能化的方向发展，同时要求煤矿辅助运输系统必须更加高效、可靠、安全[12-14]。

3.1 发展辅助运输大数据可视化管理平台

应用现代通信、信息、网络、智能控制等技术，建立一个集监控、指挥、预测、统筹管理的大数据可视化管理平台。通过建立矿山立体三维模型，对煤矿井下采掘工作面、变电所、水泵房、胶带机、辅运巷道内人员以及车辆汇聚情况做一个可视化模拟环境，地面调度人员实时监测辅助运输车辆的运行情况，远程安排运输任务、路径、时间，合理有效地减少车辆空驶率，从而达到节约运输时间，减少运输成本，降低辅助运输安全隐患的目的。

3.2 继续提升辅助运输装备水平

随着人们对环保意识的提高，矿井辅助运输的发展也在向“低污染、电驱动、双动力、高效化”方面靠近。从近年发展趋势来看，油电混动、纯电动胶轮车将是矿井辅助运输的主力军，并且随着石墨烯电池和燃料电池等技术的逐渐成熟，电动无轨胶轮车将大大提高续航能力以及动力水平，相信在不久的将来，矿井辅助运输系统将会取得里程碑式的突破。

4 结语

无轨胶轮车防跑车失速装置是神东矿井持续推进智能化安全矿井建设的一部分，为综合分析矿井运输系统提供数据基础，为生产指挥与管理决策提供可靠依据，为矿井智能化、无人化发展奠定坚实基础。初心传递责任，实干成就梦想，大柳塔煤矿将全力打造“安全、便捷、高效、绿色、智能”辅助运输管理系统，争当辅助运输管理新标杆，全力谱写煤炭企业安全发展新篇章。