1、礦井無人駕駛電機車系統(tǒng)應用摘要：隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，各類礦產能源需求量與日俱增。當前，煤礦 井下運輸方式發(fā)展以帶式輸送機運輸方式為主，原有軌道機車運輸成為礦井生產 的輔助運輸。輔助運輸系統(tǒng)的移動目標分散，機車行車規(guī)律性差，多為物料車、 載車、空車、空機頭作業(yè)任務，通常無明顯的時間限制，行車路線不固定，每列 車司機單點作業(yè)，經(jīng)常會隨意停放物料空車，造成運輸軌道區(qū)段被長時間占用， 其他車輛經(jīng)過時需人工判斷，臨時避讓，現(xiàn)有技術手段又無法實現(xiàn)規(guī)則化、程序 化的可統(tǒng)籌調度有機整體。自動化減人是煤礦發(fā)展的必然趨勢，從經(jīng)濟效益和環(huán) 境效益看，無人駕駛的電機車運輸技術是一種好的解決方案。關鍵詞：礦井；無人

2、駕駛電機車系統(tǒng)；應用引言現(xiàn)階段，礦山常用的井下運輸方式包括三種，即皮帶運輸方式、無軌運輸方 式以及有軌道運輸方式，以電機車提供地下運輸牽引力。但是，軌道運輸方面存 在許多問題，例如無人運輸主要采用的信、集、閉調度系統(tǒng)僅能對電機車運行發(fā) 揮指揮作用，無法起到控制效能。并且信、集、閉硬件無法精確獲取電機車位置， 導致其調度效率較低。某些電機車仍然需要人工操作，致使礦石運輸過程仍然受 制于人為因素，人員疲憊、操作失誤現(xiàn)象時有發(fā)生，嚴重者釀成安全事故。伴隨 著礦產資源需求的不斷擴大，有些礦山處于超深度、高海拔區(qū)域，涌水量大，危 險度高，這樣便對電機車運輸能力有著較高的要求。而無人駕駛電機車運輸技術 的

3、出現(xiàn)就為礦山開采提供了新的極具可行性與安全性的運輸方案，不僅可以滿足 當前與日俱增的開采需求，同時節(jié)約人工成本，提高生產安全程度。本文對陜西 長武亭南煤業(yè)有限責任公司無人駕駛電機車進行研究。1無人駕駛電機車系統(tǒng)功能概述1、實現(xiàn)電機車運輸作業(yè)的可視化監(jiān)控與自動調度，通過信號機、道岔的自動 或遠程閉鎖控制，確保運輸安全。2、實現(xiàn)車皮物料的自動跟蹤與管理，促進礦井物流運輸信息化水平的提升。3、建立一套開放式的W舊無線網(wǎng)絡，為系統(tǒng)數(shù)據(jù)、移動視頻的實時傳輸提供 無線通道。4、系統(tǒng)的所有過程數(shù)據(jù)存儲在配備的數(shù)據(jù)服務器中，后期根據(jù)后續(xù)集成需求， 設相應標準的數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)格式，便于數(shù)據(jù)共享，為智慧化礦山建設

4、提供相關 數(shù)據(jù)基礎。以電機車自動駕駛系統(tǒng)為主體，軌道監(jiān)控、調度指揮和視頻監(jiān)控為輔助，將 井下機車的運行狀態(tài)、監(jiān)測參數(shù)、機車位置、動態(tài)視頻、信號燈狀態(tài)、道岔狀態(tài)、 重要地點視頻、裝礦機狀態(tài)、調度信息等直觀的在控制室內上位機顯示器集中監(jiān) 視。機車操作人員可根據(jù)上位機畫面的反饋，通過上位機或操作臺實現(xiàn)井下電機 車的自動或遙控運行、自動或遠程遙控裝礦等功能。所有機車操作者可安排在同 一個房間內進行操作機車，方便調度人員下達生產運輸指令，并迅速得到機車操 作者的回應信息。從而更能保障運輸安全、提高運輸效率，推動實現(xiàn)礦山的自動 化。系統(tǒng)自動運行或遙控運行時，應禁止人員進入，從根本上杜絕安全事故的發(fā) 生。在

5、控制室系統(tǒng)停電時，UPS穩(wěn)壓電源可提供兩個小時以上的后備供電。2礦井無人駕駛電機車系統(tǒng)的應用2.1機車跟蹤定位系統(tǒng)系統(tǒng)根據(jù)讀卡設備感應接收車輛標識卡的信息，能識別出機車的車號、車類 及位置信息。其中對運輸大巷內電機車的跟蹤定位采用UWB技術進行高精度定 位，行進中的定位精度不大于5米，關鍵道岔口、車場的定位精度不大于50厘 米。對于車皮物料的跟蹤定位采用RFID定位方式，實現(xiàn)區(qū)域定位。2.2自動駕駛功能系統(tǒng)系統(tǒng)監(jiān)控范圍內實現(xiàn)4臺電機車的自動駕駛功能（4臺智能化電機車由礦方 另購），具有手動駕駛、遙控駕駛（遠程或就近）、自動駕駛等三種工作模式。（1）手動模式：該模式由司機在電機車駕駛室內駕駛電機

6、車，電機車駕駛模 式為本地控制模式，此時遠地控制中心處于對電機車的監(jiān)測狀態(tài)。由電機車駕駛 室司機按照指令起止點軌道線路，觀察巷道信號機紅綠燈，駕駛電機車運行，紅 燈停綠燈行。（2）遙控駕駛模式：該模式運行于列車裝卸摘掛鉤作業(yè)區(qū)，在必須由人工參 與的運輸作業(yè)環(huán)節(jié)，設置在遙控駕駛模式，將指定編號的手持式遙控器與電機車 編組授權關聯(lián)，電機車處于視距遙控控制狀態(tài)，此時手持式遙控器與電機車車載 通信控制器傳輸測控指令，遙控電機車實現(xiàn)前進、后退、停車等駕駛操作，裝卸 摘掛鉤作業(yè)完成后，通過手持式遙控器將確認結果發(fā)送至控制中心，并將控制權 限轉移到控制中心，控制臺按照軌道線路起止點指令，并結合調度信號系統(tǒng)傳

7、來 信號指示狀態(tài)，遙控控制電機車運行至指定位置，實現(xiàn)對電機車駕駛的遠程擬人 化操作。（3）自動駕駛模式：對于確定了起點和終點的已編組完成且運輸沿途不需要 人工參與的列車，電機車在“確認可以發(fā)車點到“到達目的地之間的運輸區(qū)域可 以設置在自動駕駛模式，控制中心計算機監(jiān)控軟件與電機車編組授權關聯(lián)，電機 車處于遠程自動控制模式，此時控制中心與電機車車載通信控制器傳輸測控指令， 結合調度信號系統(tǒng)傳來信號指示狀態(tài)，紅燈停綠燈行，自動控制電機車實現(xiàn)前進、 后退、停車等駕駛操作，計算機按照指令起止點軌道線路，控制電機車運行到指 定位置，實現(xiàn)對電機車的自動駕駛。在該作業(yè)模式下，僅需在裝卸點設置摘掛鉤 轉運崗位，

8、即可實現(xiàn)對井下所有處于該模式下的多臺電機車在主運輸巷道內的自 動駕駛。2.3網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)整個通訊網(wǎng)絡包含工業(yè)光纖環(huán)網(wǎng)和無線WiFi網(wǎng)絡，核心部分采用光纜傳輸， 通過百兆、千兆、萬兆交換機構建一個工業(yè)光纖環(huán)網(wǎng)。通過在巷道頂或巷道壁安 裝軌旁基站，實現(xiàn)井下無線WiFi信號的全覆蓋。機車車頭安裝有車載基站，采用 雙模塊設計，實現(xiàn)車載基站在漫游過程中穩(wěn)定過渡，不斷線不丟包。保證無線通 信的穩(wěn)定可靠。2.4信集閉系統(tǒng)（1）運輸調度指揮系統(tǒng)軟件。智能車載控制器將位置信息和車號傳回調度中心， 系統(tǒng)主機軟件以電子地圖形式直觀顯示機車位置和車號，實現(xiàn)機車實時動態(tài)跟蹤。 系統(tǒng)主機軟件還具有實時監(jiān)控信號機、道岔、區(qū)

9、段以及整流變、分區(qū)開關功能。 監(jiān)控室生產調度人員能實時、準確地掌握各臺機車的運行狀況及各運輸子系統(tǒng)的 狀態(tài)，通過WiFi通信系統(tǒng)對機車進行控制。系統(tǒng)主機軟件同時還能以柱狀圖形式 顯示各倉位高度，根據(jù)錄入的礦石品位數(shù)據(jù)，自動生成機車運輸任務計劃，調度 人員只需設置機車運行目的地，通過WiFi通信系統(tǒng)下達運輸指令給機車智能車載 控制器，即可讓機車自動駕駛。道岔聯(lián)鎖控制和敵對進路聯(lián)鎖。由于機車具有實時動態(tài)跟蹤和前視障礙物 自動識別，可以實現(xiàn)大部分軌道所有機車運輸?shù)囊苿娱]塞功能。運行過程道岔和信 號的申請控制由機車車載控制器和系統(tǒng)主機軟件自動完成，實現(xiàn)信號機和轉轍機 聯(lián)鎖控制和敵對進路聯(lián)鎖功能。當有多輛機車需要通過同一個道岔口時，由系統(tǒng) 主機軟件以機車申請的先后順序判斷哪輛機車優(yōu)先通過，然后其它機車依次通過， 實現(xiàn)敵對進路聯(lián)鎖功能。結語電機車無人駕駛系統(tǒng)安全可靠完全可以滿足礦井生產需求，實現(xiàn)井下鐵路運 輸自動化，即電機車遠程遙控或無人駕駛和裝礦、卸礦遠程控制，保障生產的安 全高效，降低了職工的勞動強度，電機車無人駕駛系統(tǒng)技術成熟可在其它礦山進 行推廣使用。參考