焦家金矿井下交通灯控制系统研究与应用

【摘要】井下运输是矿山安全生产过程中的一个重要环节，很多矿山采掘企业在井下修建连接不同开采层面的斜坡道，利用无轨胶轮车辆运送矿石、材料、工具、工程设备以及人员等。由于斜坡道宽度较窄，仅够一辆车通行；且工程车辆本身体积较大，车辆无法在巷内进行错车、掉头等动作，只能直行；一旦两车在斜坡道内交会，极易产生两车相撞以及车辆堵塞等情况，造成交通瘫痪。不仅严重地影响了车辆的运行效率，而且也存在着较大的安全隐患。

【关键词】自动化调度监控；交通信号控制；斜坡道

为了在一定程度上保障车辆的顺畅通行，提高斜坡道运输效率，减少交通安全事故发生，实现斜坡道巷内运输安全进行自动化调度监控，满足矿山企业的安全生产需求，焦家金矿在大量实地调研的基础上，设计研发了井下斜坡道交通信号控制系统，并已成功应用。

一、系统设计方案

1.系统拓扑结构

2.系统组成

井下交通灯控制系统主要由车辆检测、信号控制、信息管理、系统通信四大单元构成：

（1）车辆检测单元：主要是以RFID射频识别技术为基础，并同时结合Zigbee无线网络技术，对车辆进行自动识别检测，同时可实现车载终端与检测节点间的无线信息交互，车载终端可实时获得运输巷道内车辆运行信息，及时将巷道内异常信息以图文或声光手段告知驾驶人员，为驾驶人员克服井下特殊环境的局限性，提高井下运输生产安全提供了更好的技术保障，另外通过上述两种技术的应用可实现双冗余设计，大大提高了系统的稳定性。

（2）信号控制单元：主要是利用微处理控制技术，对交通信号灯进行自动控制；

（3）信息管理单元：主要是利用计算机管理技术，对车辆运行状态进行实时监控，并将相关数据进行自动显示和统计；

（4）系统通信单元：主要是利用CAN总线通信技术，以支持各智能读卡基站之间间进行通信。CAN总线具有独特的设计思想、良好的功能特性和极高的可靠性，现场抗干扰能力强。

3.系统原理

系统为每个车辆配置具有唯一代码的标识卡，在斜坡道的每个出入口设置智能读卡基站节点（包括车辆识别和信号控制）。

车辆标识卡利用自身能量以一定时序主动将车辆识别码信息及相关运行信息发射出去；车辆在经过监控区域的智能读卡基站时，智能读卡基站将接收到车辆标识卡发射的载波信号，经处理得到车辆的位置信息和运行状态信息后，智能读卡基站一方面将它传送到其它智能读卡基站节点，进行交通信号灯逻辑联动切换控制；另一方面传送到上位机，进行数据处理和状态显示。

系统原理如下图所示：

通信技术以及计算机管理技术等进行融合在系统中，以实现各自的相应功能和系统整体功能。

4.“集散式”控制

所谓“集散式”控制是指“集中管理、分散控制”。

二、系统主要功能

矿井斜坡道交通信号灯系统，具有以下主要功能：

（1）控制功能

对各巷段交通道口的信号灯标识，进行自动切换控制。

（2）诊断功能

对系统的设备故障具有自动诊断功能。当出现故障后，计算机终端可发出声响提示，并显示故障性质、种类和地点等。

（3）报警功能

对车辆闯红灯、两端车辆同时进入巷道、车辆故障停滞于巷道等异常情况，计算机终端将以声、光两种模式给予提示。

（4）显示功能

可在计算机终端，以汉字、模拟图、表格等形式，实时地跟踪、显示井下车辆在斜坡道内的运行状态、运行轨迹等相关信息。

（5）管理功能

可对井下斜坡道内车辆的有关信息（如车的类型、车号、班次、时间、地点、次数等），进行自动统计、分析、查询、打印等；

三、系统技术参数

矿井斜坡道交通信号灯系统的主要技术参数如下：

工作频率：2.4GHz；最大车速：60KM/h；总线传输速率：20Kbps；

漏读率：小于万分之一；识别距离：3到100米可调；

传输方式：多主方式；通讯距离：≥10Km；工作电源：交流220V±20%；

环境温度：-30℃～70℃；相对湿度：≤98%。

四、应用情况

焦家金矿-330斜坡道是-270以下中段主要的无轨设备运输通道，承担着-330以下中段矿石、毛石、生产材料的运输任务，斜坡道150，运输车辆单道行驶，通过设计安装井下信号灯控制系统实现了对斜坡道内所有运行车辆的运行区间、实时车位变化、运行方向以及各种车辆通行优先级等因素自动改变信号灯的状态显示，实现铲运车、吉普车避让卡车，卡车优先通行，防止井下交通运输安全事故、防止重复倒车避让造成重车消耗增加，确保井下交通运输安全，提高了通行效率。

参考文献

[1]戎哲.莫技.杜计平.张宏斌特深矿井辅助运输系统优化应用研究[J].煤炭工程，2012（1）.

[2]魏万华，刘善春.矿区井下主斜坡道车辆监测及信号灯综合控制系统设计[J].甘肃科技，2011，21.

[3]徐小东.基于无线定位及无线通讯的矿井交通信号系统的实现[J].辽宁工程技术大学学报，2007.

作者简介：汪卫东（1969—），男，安徽六安人，山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿高级工程师，研究方向：信息化与自动化。