KJ221型矿井机车运输监控系统的应用

(平顶山天安煤业股份有限责任公司四矿，河南 平顶山 467000)

平煤股份十一矿1979年6月投产，原设计能力60万吨/年，1996年9月矿井开始进行第一次改扩建，矿井改扩建设计能力120万吨/年，2005年10月开始二次改扩建工程，二次改扩建设计能力300万吨/年，二次改扩建主要是解决十一矿生产能力受主提升、矿井通风、轨道运输以及地面储装运等能力的制约，改善限制生产的主要环节。目前新主井提升系统及配套工程、中央回风立井及配套工程、地面生产储装运系统等一期工程已完工并投运，具备300万吨/年的生产能力。现在十一矿新副井-593 井底车场、-593 水平大巷轨道运输系统采用5台12t 防爆特殊型蓄电池电机车作为主要运输机车，其中CTL12/6-192-D型电机车3台、CTL12/6G 192(B)型电机车2台，担负着全矿井下矸石车、材料车、综采综掘等设备车、空车和平巷人车运送人员的运输任务。-593 水平运输大巷全长2600米，分为东大巷、西大巷、北大巷三条主要运输巷道，大巷铺设轨道型号30Kg/m，标准轻轨(轨距600mm)，道岔58 副，使用1 吨固定车厢式矿车组列运送物料和矸石(每列车不超过25台车)，使用PRC12-6/3型平巷人车11 节组列运送人员，同时配备KT401-J型泄露电话作为人车车载移动通讯。-593 水平运输大巷是矿井主要轨道运输线路，随着矿井开采的不断发展，特别是在二次改扩建中，矿井生产规模从120万吨向300万吨发展，井下丁戊组采区、己组采区大量开掘施工项目工程全面展开，需要大量的开拓巷道和准备巷道，岩巷工程大量增加，矿车及材料需求量猛增，-593 大巷运输能力逐渐变成了制约整个矿井生产系统的瓶颈，远远不能满足矿井二次改扩建发展的需要，迫切需要安装一套完善的机车运输监控系统。为此，我矿于2009年3月在新副井-593运输大巷施工安装了矿井KJ221型机车运输监控系统。2012年6月KJ221型机车运输监控系统延伸工程在十一矿新副井-593 北大巷安装使用。

1 系统组成、原理和主要功能

1.1 系统组成

KJ221型机车运输监控系统是通过安装在大巷巷帮上的接收器来检测车辆的运行及位置状况，与系统主控器通过网络传输到运输调度集控中心，在集控中心显示屏上以模拟图形实时动态显示出来，调度人员通过点击显示屏上设备图形，就可手动控制执行设备，从而完成道岔位置的开合等调度动作，确保矿井大巷运输安全、提高调度指挥效率、促进安全生产的目的。

矿井KJ221 机车运输监控技术可以实现平巷运输、井底车场调车、主巷运输等电机车行车指挥自动化，全矿井下运输系统的各个环节，均由一个控制中心监控。地面系统控制中心主要由工控机、光端机、大屏显示器等组成。井下系统主要由KJ221 系列系统主控器、系统显示器、系统发射器、系统接收器、系统车辆传感器、司控道岔控制装置等组成。

矿井KJ221 机车运输监控系统主要包括三大部分:一是各种信号的显示，供电机车司机和调度员了解线路开通与机车运行状况，了解井下运输大巷各列车位置、车号及信号灯、道岔状态和区段占用情况，提高机车运输效率及安全性;二是各信号之间与电动转辙机之间的互相连锁，自动实现敌对进路的闭锁，不允许敌对信号同时开放，以防止误操作，保证行车安全;三是设在调度室的模拟显示集中控制盘，集中控制和监督电机车运行。系统能随时反映运输大巷各段设备和传感器的工作状态，故障自动诊断、报记录运行过程数据，能生成管理报表和列车循环运行图等功能，整个系统无动触点，可靠性能高。

1.2 系统原理

在-593 大巷安装的系统主控器把分布在大巷里的接收器接收的机车信号通过一级网络传输到井上工控机，配置与工控机相配套的计算机，组态软件通过对每一个位置接收器信号分析就能判断出每一辆电机车的位置、方向、车号等并在组态模拟图上实时显示出来，同时道岔到位信号、信号灯和车辆传感器的信号也是通过这种方式传输到工控机，并在组态软件模拟图上显示出各自相应的状态和数据等，通过对以上信号的分析，根据机车在模拟图上的位置和请求状态，信号灯和道岔之间存在有连锁关系，组态软件自动分析出进程和区段的连锁关系并对相应的信号灯进行控制，对井下电机车进行区段的信号闭锁控制达到用信号引导电机车安全运行的目的。

1.3 主要功能

1)数据采集与备份功能:系统主控器把接收器接收的机车信号传输到井上工控机形成采集数据，备份运行数据，生成各种统计报表。

2)机车运输系统显示与控制功能:实时显示运输大巷运行电机车状态，运行过程形象逼真，能显示车号、车型，显示机车运行方向、速度;能区分单双轨，模拟画面具备单双轨显示;区段显示功能，有车占用的区段会闪烁;画面背景颜色有多种选择，可根据需要自由切换;操作人员能统观全局，知道每辆车的具体位置，便于整体控制。

3)双机切换与手动远程控制功能:信号灯有自动、手动两种控制方式，可通过工控机自由切换。自动控制时能自动实现区段信号闭锁;道岔可以由司机控制，也可以由调度员手动控制。道岔还具有闭锁功能，系统登录允许后，根据司机运行需要由调度员控制或闭锁道岔。

4)调度功能:正常情况下，系统主控机自动调度指挥列车运行，必要时调度员可以随时通过系统提供的各种方式进行人工干预，可以实时动态的观察运输现场各种车辆的运行情况，全面调度大巷列车运行;系统中若安装电机车自动供电装置，可实现人行车场区段信号、电气双闭锁功能。电机车在系统中运行时，遇区段被占用，如果电机车继续向前行驶，系统将启动电气闭锁功能闭锁该正在行驶的电机车。

5)可视化监测与信息管理功能:可用摄像仪对人行车场实时监控，使视频监控和工业监控溶为一体;通过管理计算机系统维护人员可随时对现场所有设备进行监测，可在不影响系统工作的情况下进行设备维护工作;井下视频设备和分站(一级工业网络)可以就地接入矿以太环网进行传输，视频及信集闭系统具备传入局域网和外网的功能，以实现信息共享。

6)报表打印功能:记录的实时报表、历史报表以及统计报表、设备故障表，通过配置安装的打印机就可以随时打印，完成用户所需的统计分析任务。

7)安全可靠的技术措施:采用有密码保护功能，系统软件加密，与系统各软件配套使用，保证数据采集的可靠性、准确性。

8)具备报警功能、历史查询功能、故障自诊断功能、人机对话功能。

2 系统主要作用与特点

矿井KJ221 机车运输监控系统为井下轨道运输系统提供了电机车运行自动调度、矿井机车运行状况的监视和控制，并且通过可靠的信、集、闭系统，将采集的数据传输到井上，使地面调度员可以对井下运输大巷电机车运行状况掌握清楚准确，实时显示井下运输大巷各列车、机车位置、车号、运行方向、牵引车辆数量、运输材料种类及信号机状态、道岔正反位位置显示和区段占用等运行状态信息;能够实现大巷运输机车精确定位;系统运行方式满足手动、自动、半自动、检修的操作方式，同时有故障诊断、故障报警显示、记忆、自动诊断功能及重演功能。在地面调度室，能够全面显示矿井主要运输线路轨道、集控道岔状态、机车位置、区段占用，通行车辆汇总等信息。调度室能够实现报表、数据处理，对数据保存，能够将各采区运输大巷及车场采用控制分站的集散式控制方式，两者互相兼容，构成完整的机车运输监控系统。矿井KJ221 机车运输监控系统可将井下-593 运输大巷电机车运输的实时信息随时采集并上传到矿管理信息网，为矿井信息化自动化管理打下了坚实的基础。

1)实时显示运输大巷运行电机车状态，运行过程形象逼真，可以显示车号、车型，并能显示机车运行方向、运行速度。

2)系统主控器接收机车信号并传输形成采集数据，采集识别判断抗干扰能力强。

3)司机采用遥控方式自动控制线路道岔开、合，避免了人力扳动道岔行为。遥控器灵敏可靠，使用携带方便。

4)司控道岔硐室尺寸小(1600 ×1400 ×1000mm)施工方便，司控装置安装简单，操作方便可靠。

5)系统能区分单双轨，模拟画面具备单双轨显示。

6)具备区段显示功能，有车辆占用的区段会闪烁。

7)系统红绿灯转换准确可靠，实现电机车双轨运行，机车会车时安全可靠。

8)道岔显示器能够准确可靠显示道岔处于直线道或曲线道方位，便于司机开车安全。

9)机车监控系统配合弯道报警装置使用，确保大巷电机车运输的可靠性。

10)系统控制装置伺服机构、气动执行机构结构合理，方便维护检修。

11)系统司控道岔尖轨开程小或贴合不到位，实现复位功能，及时进行调整。

12)井上集控中心实现了大巷轨道运输自动化，提高矿井轨道运输本质安全。

3 KJ221系统应用状况

平顶山煤业股份有限公司十一矿2009年3月开始安装KJ221型机车运输监控系统，在新副井-593 运输大巷共安装了三台分站:-593 西大巷0#里程点、北大巷400#里程点和北石门900#里程点各一台，大巷关键位置共施工司控道岔12副，司控道岔装置主控箱、岔位显示器、执行机构12 组，机车车载发射器5台，系统接收器70台。

KJ221型系统安装与测试同步进行。包括井下大巷机车运输显示的信息和地面调度中心显示的信息是否一致;地面控制中心发出的指令，井下信集闭系统是否正确执行等。安装完后，对信集闭系统通信线路进行了进路区间信号、传感器、误码率等测试，经过整个系统全面现场测试，没有出现误码，保证了系统的可靠稳定运行。2012年6月KJ221型机车运输监控系统延伸工程在十一矿新副井-593 北大巷安装使用，新副井-593 水平运输大巷共完成司控道岔28 副，实现运输线路全程系统监控。

KJ221型机车运输监控系统经过-593 运输大巷现场运行，系统各部分运行良好，性能稳定、工作可靠。各巷道口道岔状态显示明确，司机按显示信号规范行车，没有发生车辆堵塞、列车撞车、机车追尾等事故，确保了机车运输安全，提高了车辆的调配周转效率，运输效率提升21%，解决了新副井-593 大巷运输能力制约生产的瓶颈问题。

在系统运行期间，局部出现气动执行器与道岔之间连杆安装不灵活，及时对气动执行结构中连杆装置进行改造，重新安装连杆机构，同时对道岔尖轨固定滑床板进行清理、更换调整，加大了推动间隙，进行调试处理，问题得到顺利解决，确保操作机构动作灵活，保证道岔推动到位动作可靠。

4 结束语

矿井KJ221 机车运输监控系统为井下轨道运输系统提供了电机车运行自动调度、矿井机车运行状况的监视和控制，并且通过可靠的信、集、闭系统，将采集的数据传输到井上，使地面调度员可以对井下运输大巷电机车运行状况掌握清楚准确，实时显示井下运输大巷各列车、机车位置、车号、运行方向、牵引车辆数量、运输材料种类及信号机状态、道岔正反位位置显示和区段占用等运行状态信息;能够实现大巷运输机车精确定位;系统运行方式满足手动、自动、半自动、检修的操作方式，同时有故障诊断、故障报警显示、记忆、自动诊断功能及重演功能。在地面调度室，能够全面显示矿井主要运输线路轨道、集控道岔状态、机车位置、区段占用，通行车辆汇总等信息。调度室能够实现报表、数据处理，对数据保存，能够将各采区运输大巷及车场采用控制分站的集散式控制方式，两者互相兼容，构成完整的机车运输监控系统，为矿井信息化自动化管理打下了坚实的基础，系统具有很高的推广、应用价值。

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