无轨胶轮车安全驾驶管控系统的研究

张瑞青

（晋煤集团成庄矿， 山西 泽州 048021）

引言

随着科学化、自动化发展，现在我国煤矿井下辅助运输对无轨胶轮车的运输提出了更高的要求，国内很多矿井都会同时使用数十辆无轨胶轮车同时运输，而井下巷道环境的狭窄、复杂给无轨胶轮车运输带来了安全风险。如果不利用科学、自动化的新装备新技术实现对无轨胶轮车的精准管控，极易影响无轨胶轮车物料的运输效率和引发安全事故，因此加强对无轨胶轮车驾驶管控建设势在必行。

1 建立无轨胶轮车安全驾驶管控系统的必要性

煤矿井下用于运输的机械设备除了输送机之外，还需要专门的矿用机车运输设备运送人员和相关辅料等，随着煤矿产量的增长，对无轨胶轮车的运输能力提出了更高的要求，很多矿井都会同时使用数十辆无轨胶轮车同时运输，而井下巷道环境的狭窄、复杂给无轨胶轮车的运输带来了安全风险。如果不利用有效的新装备新技术实现对无轨胶轮车运行的精准调度和安全驾驶管控，极易影响无轨胶轮车物料的运输效率和引发安全事故。

目前，国内建立胶轮车驾驶管控系统的矿井不多，大多数没有安装相应的管控和监测系统对井下无轨胶轮车进行安全驾驶管控，而大巷只有简单的红绿信号灯，同时利用现有的3G 无线通信系统，为部分无轨胶轮车配置了手机，但手机必须带到地面进行充电，无法与车辆进行关系捆绑，现有的3G 无线信号只能在运输大巷使用，顺槽巷道未铺设3G无线信号，无轨胶轮车进入顺槽巷道内无法正常使用，而且在无轨胶轮车运输过程中如果有电话呼入，由于无轨胶轮车运输噪音大无法听到来电声音，不能及时接听电话，在信息沟通方面造成一定的影响，因为缺乏有效及时的通信手段，车辆的调度效率无法提高。

红绿灯信号方面无轨胶轮车大巷运输红绿灯控制系统不能实现闭锁，在大巷运输大件物料时必须安排专人在车辆前面指挥车辆，运输过程中胶轮车容易出现两车碰头，因巷道宽度有限无法错车，导致要长距离倒车，在倒车时需有专人进行指挥，给胶轮车运输带来安全隐患，同时给指挥人员方面也带来不安全因素，无法提高胶轮车运输效率。

胶轮车速度方面，煤矿安全规程规定运行速度，运人时不超过25 km/h，运送物料时不超过40 km/h，目前无法实现实时监控车辆速度，部分司机在驾驶无轨胶轮车运输时速度过快，如果在车辆速度方面未进行有效的控制，极易发生车辆碰撞事故，同时也给乘坐人员带来安全隐患。

我国煤炭行业的辅助运输工作中，无轨胶轮车具有无轨道限制、机动灵活、适应性强、安全高效、应用范围广的优点，是运送材料、设备、人员的一种较先进的辅助运输方式。无轨胶轮车运输大大降低了工人的劳动强度，提高了运输工作效率。

为此，非常有必要建立一套无轨胶轮车安全驾驶管控系统，实现随车通信和车辆的精确位置管理、红绿灯控制、速度告警、车辆速度实时监测，在保障车辆安全驾驶的同时，提高车辆调度和运输效率，提升车辆日常管理水平。

2 无轨胶轮车驾驶管控系统框架

如下页图1 所示为成庄煤矿无轨胶轮车安全驾驶管控系统。根据煤矿安全规程的规定，结合煤矿无轨胶轮车管理的需求，研究一套无轨胶轮车安全驾驶管控系统，实现对井下无轨胶轮车精确定位和调度、红绿灯闭锁管理、车载随车专用通信，同时实现车辆行驶速度的实时监测和告警，提高井下行车安全，控制司机违规超速驾驶行为。

图1 成庄煤矿无轨胶轮车安全驾驶管控系统

3 无轨胶轮车驾驶管理系统功能

1）研究选用一种本安型多功能基站，具有车辆测速、精确定位、无线传输、无线通信及红绿灯控制等功能，支持标准的以太网传输协议和接口。

2）研究选用一种车载专用通信终端，具有一键直呼功能，实现无轨胶轮车与地面无障碍通信，方便调度室指挥、调度工作。

3）研究一种本安型车辆测速卡，安装在无轨胶轮车上，通过电池进行供电，供电时间不小于12 个月，无需频繁充电。本安型车辆测速卡与本安型无线基站进行数据交互，将车辆实时速度通过地面软件进行显示跟踪及预警。

4）研究一套无轨胶轮车安全驾驶管控系统，可实时监测井下所有车辆行驶速度，对超速行为进行实时告警提醒，并支持生产统计报表进行分析和处理。同时可以实时监控、查询车辆位置；针对井下巷道特点，通过软件设立井下辅运巷避让区间，根据车辆位置控制红绿灯切换闭锁，进行交通管制以保证运行畅通，保证车辆运行安全，提高效率。

4 实施方案

4.1 中心机房的设计

中心机房设计无轨胶轮车管理服务器，对系统数据进行存储和管理。

设计语音交换机和管理主机，主要针对井下本安型无线分站、车载通讯信号器和机车调度电话进行管理、数据配置及通话路由分配等。

服务器和语音交换机通过网线接入工业以太网交换机，通过工业以太网和井下分站连接，形成系统主干传输网络。

4.2 值班室的设计

值班室安装系统管理计算机，触摸屏调度台，通过矿局域网连接系统服务器。

管理计算机主要实现井下车辆位置、井下红绿灯管理、车辆运行速度监测、车辆超速报警、LED 显示屏等状态查询及管理。

22 寸工业级触摸屏调度台带2 部坐席电话，通过接入语音交换机，实现和通讯信号器之间的车辆调度通信管理。

4.3 井下传输及分站的设计

在辅运巷区域安装本安型多功能融合定位分站，按照不低于600 m 距离进行布置设计，实现车辆实时速度的数据采集，同时实现车辆精确位置信息采集和无线通信、无线传输覆盖。

4.4 井下红绿灯的设计

在井下车流量密集的避让硐室、三叉路口及复杂路口安装红绿灯，正常情况下按照红绿灯逻辑进行显示，如生产过程中需要，队组值班室可通过远程操控红绿灯状态，便于生产管理需要。

4.5 车载通讯器的设计

安装在驾驶室内，车内取电进行供电，支持一键直呼调度、通话，喇叭声音不少于85 db，可调声音大小，通信信号需为LTE；要求带后备电源，支持不少于1 h 供电。

4.6 井下LED 显示的设计

在井下关键部位安装矿用本安LED 显示屏，通过值班室管理计算机，实时发布车辆调度信息及井下巷道路况信息动态显示在LED 显示屏上，并可以滚动显示，并支持联机，可实时监控到设备状态。本次设计矿用本安显示屏PH12，通过通信电缆就近接入分站[2]。

5 结语

通过实现研究无轨胶轮车安全驾驶管控，真正实现煤矿车辆的精确定位、红绿灯闭锁管理、随车专用通信、实时速度监控、车辆超速告，能够第一时间查询车辆准确位置，及时联系跟车司机，在日常生产过程中，也可作为通讯联络的辅助手段，为矿井的安全生产提供保障。