矿用电机车运输位置提醒司机装置的设计与应用

2022-07-08常爱军

煤 2022年7期

常爱军

(潞安化工集团王庄煤矿，山西长治 046031)

窄轨电机车是矿山地面或井下运送材料和人员的主要运输设备，然而，电机车司机在工作过程中因注意力不集中、疲劳驾驶引起的运输事故时有发生。一旦发生事故，轻则撞车、脱轨，造成车辆、轨道或其它设施损坏，重则酿成人员伤亡。目前虽然部分特大型矿井使用了先进的 “信”“集”“闭”系统对电机车作业进行指挥，但都是利用信号灯对司机进行提示，作用不大。

1 项目设计

1) 在运输巷道关键地段的巷道顶部安装红外发射装置，全天候发出红外信号。发射装置的电源接取于巷道内照明灯具。

2) 在电机车驾驶室安装红外接收装置，并将红外接收装置的接收探头接至机车顶部，用于接收来自巷道的红外信号。

3) 在电机车驾驶室安装语音提示装置，在装置接收到红外信号后，发出语音提醒。

4) 在司机座位上安装振动座垫，在语音提醒的同时，进行振动提醒。

5) 司机得到提醒后，应手动按下红外接受装置上的“结束提醒”按键，终止提醒。若司机睡着或注意力不集中没有及时按下“结束提醒”按键，接收装置将在规定的时间内切断电机车控制回路，并对其实施电气制动。

2 技术方案

1) 从巷道照明引出127 V交流电，经降压整流后，得到24 V直流电。为使红外发射电路稳定工作，设计了专用的稳压电路，如图1(a)所示。本装置稳压电源设计为DC12～60 V宽电压输入，可保证在强干扰下正常工作。其中R22为82 V压敏电阻，在系统进入82 V以上高压时进行保护，D1为防反接保护二极管，E6、C15、C16为电源滤波电容。D4、Q7、Q6、Q5为30 V稳压电路。(由于LM567的工作电压不能超过35 V，因此选择30 V作为保护电压。)当电源电压大于30 V时，稳压管D4导通，D4导通使得Q7导通，Q7又使Q6导通，从而引起Q5从完全导通进入放大状态，多余的压降降到Q5上。使得进入系统的电压不高于30 V。

LM2576为开关电源，效率很高，D3为开关的续流二极管，L1为开关电源所需电感，E5、C13、C14为滤波电容，用于滤除开关电源的高频杂波。

2) 红外发射电路原理如图1(b)所示。Y1为晶振部分电路，为单片机工作提供12 M时钟；R26/1K是STC89C52单片机的内部复位电路上电时所必须外接的下拉电阻。ISP下载口为下载程序接口；由于单片机在上电复位时各个管脚输出为高电平，为使系统在出现异常复位时，不会通过红外管发出干扰脉冲或出现死机现象烧毁红外发射管，本设计选用PNP/2N5401三极管。由于红外接收头HS0038接受频率为38 kHz，因此，红外发射装置采用了单片机内部定时器产生38 kHz载波信号，并对载波信号进行编码处理，防止环境干扰致使接收装置误动作。

图1 红外发射单元控制电路原理图

3) 红外接收装置设计如图2所示。电源来自电机车内部直变器DC12 V或24 V，HS0038为红外接收头，红外接收头的OUT输出端输出为接收的红外发射编码信号。单片机在接收到红外编码信号后，将解析信号来源。若解析为正确的编码信号，则开启相应的控制端口，实现语音和振动双重提醒。此时，若司机精神状态良好，可按下接收装置上的S1按键结束提醒。否则，单片机将在提醒后的8 s发出指令，使J带电吸合，从而使电机车控制电路断开，并接通电机车电气制动回路，实施电气制动。