浅谈“矿井机车运输监控系统”在煤矿井下的应用

摘要：介绍了“矿井机车运输监控系统”在煤矿井下的应用，并着重对“矿井机车运输监控系统”的功能及主要作用做出了阐述，同时根据煤矿井下机车的实际运行情况，对“矿井机车运输监控系统”在煤矿井下的应用，提出了自己的见解。

关键词：煤矿 井下 信集闭 系统 应用

矿井运输是煤矿生产流程中比较关键的一环，特别是在井下大巷采用电机车担负煤炭运输的矿井，运输任务相当繁重，运煤机车需要长时间持续运行。为确保矿井机车安全稳定地运行，顺利完成大巷原煤、人员设备及材料运输，依据“运输安全质量标准化标准”要求，3台以上机车在同一水平同时行驶时，要启用具有电气闭锁功能的信号装置；如果有5台以上的机车行驶时，启用“信、集、闭”系统。“KJ293型矿井机车运输监控系统”对保证井下大巷电机车运输的安全、高效发挥了重要作用。

1 矿井“信、集、闭”的释义

在煤炭行业内，矿井机车运输监控系统又简称为“信、集、闭”。“信、集、闭”系统的作用主要在于在指挥调度大巷轨道机车运输，并对其实施安全监控和生产管理。该系统的应用对提高工作效率，确保运输安全发挥着重要作用，同时也促进了经济效益的提升，已经成为矿井现代化生产的必备的现场信息化控制系统。它可以根据现场需要灵活配置，以适应大中小型矿井运输现代化的需要，可以在有瓦斯、煤尘爆炸危险的场合使用。该系统全称为“信号、集中、闭塞”。

“信号”指的是一系列的命令和指示，它或是由系统发出或是由调度员人工手动发出，主要用于对列车运行进行各种调度。在实际运用中，信号以发出命令的形式对列车进行指挥，如是否可以开车、保持正常速度行驶还是减速慢行、顶车运行还是调头作业，这些不同的命令和指示都要通过不同的信号显示出来。煤矿井下信号分为了两大类：视觉信号和听觉信号。为保证运输的安全、提高运输效率，对于信号所传达的命令信息，机车司机必须严格遵守，在驾驶过程中按照信号指示开车。

“集中”指的是信号、道岔和进路之间在一定条件下形成的一种相互制约的关系，它们通过各种技术手段（包括计算机信息技术）得以实现。其中，进路指的是列车（包括单机车头）在轨道线路上运行的线路。从某一防护信号机到另一防护信号为一条进路。在实际中，影响列车进路运行安全的因素呈现出多元化，但是大体上可以归为两类：即进路内因素和进路外因素。进路内因素主要包括是否有其他车辆占用当前进路，进路上的道岔位置、密贴状态有没有达到安全标准，在车辆运行过程中，可否扳动道岔等；进路外因素则侧重于一条进路与另一条进路之间的关系，如它们之间会不会发生冲突。因为在实际中，要考虑到同时开放几条进路有可能会带来正面或侧面冲突，容易造成撞车事故。所以，必须让对进路实施保护的信号机与进路、道岔之间建立和维持一种联锁关系，实现动作的相互制约，以保证行车的安全和效率。

“闭塞”是一种让列车按照空间间隔运行的技术方法，主要通过信号或供停电的方式来实现。在实际运用中，往往是按照区段（或区间）来对车运行的轨道路线进行划分，同时利用信号控制保证每一区段只能有一列列车占。在对关联道岔的动作进行监控方面，已经逐渐告别依靠调度员电话调度、信号工手动扳动道岔的传统方式，而是越来越多地采用电动转撤机监控，这种方式方便了对机车的运行情况和设备状况进行掌控，并且发挥了联锁控制和远距离监视的作用，相比以往依靠司机联系的机车运行方式而言大大进步了。

2 “信、集、闭”系统的主要功能

“KJ293型煤矿井下机车运输监控系统”以DCS控制为基础，是一套隔爆兼本安型矿井“信、集、闭”系统。KJ293系统设备基本组成有：主控室（主控机、管理机、智能通讯器、UPS）、井下控制设备（控制分站、隔爆兼本安电源箱）、检测执行设备（轨道计轴器、收发讯机、转辙机控制箱、转辙机、信号机、语音输出设备、自动停送电装置）、线路（网络分线盒、设备接线盒、网络电缆、设备电缆、光纤、以太网）。该系统充分发挥二级计算机网络的核心作用，使得工作人员对井下大巷运输的监控在地面主控室就可以完成，并且实现了自动调度。对于井下大巷列车位置、车号及信号灯、道岔状态和区段占用情况等，均可以通过系统得到显示，工作人员根据系统提供的信息来科学调度和指挥，保证列车的运行安全。该系统还能对运行过程数据进行自动记录，并准确显示出设备和传感器的工作情况，一旦发现故障将进行自动诊断并发出报警。这一系统不仅可以生成管理报表和列车循环图，并且因为采用了点隔离而具备了较高的可靠性，其功能主要体现在：

2.1 保证了机车运行安全 通过信号保护，系统可以控制实现每个线路区段只有一台机车，将该区段列车与其他列车发生接触的机会降到了最低，确保了列车运行的安全。除此之外，通过“集中”，系统在进路与进路、进路与道岔之间建立并维持了一种联锁关系。有的系统具备了更加强大的功能，如对机车闯信号进行报警，实现自动停车等。在这样的指示和保护下，有效避免了机车正面相撞或追尾等事故的发生，最大限度实现了安全行车。

2.2 提高了运输效率 ①“信、集、闭”系统的运用，使调度工作在控制台前就可以完成，简化了控制工作流程，加强了控制效果，实现了调度管理的科学化、合理化；②借助系统的信息化功能，调度员的监督、控制范围覆盖到了与机车运行的全部过程，并且细化到了各个部位的控制，一改过去人工扳道岔、吹哨调度的工作状态，实现了指示命令下达的准确、迅速，提高了调度管理的效率；③在正常情况下，机车司机依据信号指示行车，减少了停车情况的出现，从而也减少了机车重复起动的次数，提高了运行速度，缩短了运行时间，促进了机车、矿车周转率的显著提高，进而提高了经济效益。④系统采用了智能控制方式，尝试出一整套柔性调度算法，更好地实现了对动态目标进行跟踪。对于行车路径的动态链接问题，设备损坏时拓朴结构的自适应重组问题、信号联锁关系的自动判定问题，都得到了很好的解决。通过任务和任务串调度手段，使过去的进路调度方式获得的强化，真正实现了自动化调度。

2.3 减人提效、降低了能源消耗 ①“信、集、闭”系统的运用，使得机车运行调度告别了过去过度依赖人工操作的历史，不再需要信号工联系和记忆车辆运行情况，也不需要来回奔跑扳动道岔，将调度工作集中到了调度室来完成，减少了岗位设置，从而实现了人员的精简；②在该系统的指挥下，机车起动次数减少，可从而使电能消耗大大减少，实现了高效节能。

3 “信、集、闭”系统应用思考

在“信、集、闭”系统的指挥下，井下大巷列车运行间隔时间得到了科学合理的安排，机车通过能力大大提高，从而提升了大巷原煤的输出和材料、设备及人员的输送能力，促进了煤矿生产的高产高效。随着近年来机电设备技术水平的提升，越来越多的高产高效矿井实现了原煤运输与矿井运输的分离，使井下大巷运输减轻了60%以上的工作量。除此之外，在尚未实现原煤运输与矿井运输分离的矿井，原煤运输和材料、设备及人员输送过程中，存在列车线路交叉的现象，而采用胶带输送机来对原煤进行运输就避免了这种情况的出现，在机车运行中途不再通过人工来回奔跑扳道岔，只是停靠上下人，扳道岔作业仅仅在始发站和终点站进行。由于减少了运输工作量，井下机车运行密度大大减少，通常情况下的间隔时间达到了20分钟以上，在这种情况下，即使不采取区间控制也可以保证机车的安全运行，因此，采用矿井“信、集、闭”系统的必要性就降低了。加之该系统的操作和使用对于人员的技术能力和专业素质要求较高，从减员提效的角度看，它的实用性降低了。

4 结语

依据“运输安全质量标准化标准”规定的要求，超过5台机车在同一水平同时行驶时，必须采用“信、集、闭”运输系统运输。基于发展的观点来分析现行的这套规定，发现其已不适应当前矿井运输分离为“主运输”和“辅助运输”的现状。在输送量大大降低的情况下，大巷运输管理对这一系统的依赖性大大减少。本着与时俱进的精神，矿业管理部门及业内人士应该对这一标准的修正产生足够的重视。因此，对还没有采用“信、集、闭”系统的矿井来说，如果大巷是进行单一辅助运输的系统，应从资金投入和减人提效及必要性三个方面对这一系统设备的安装进行技术、经济论证，最后选择一种比较优中的可行性方案。

参考文献：

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