斜坡道信号系统的应用

摘要 斜坡道车辆运输方式多见于国内外大中型矿山，这种运输方式具有运程适中、单程运量大，方便灵活等特点，斜坡运输道由单行道、错车道和环行装矿岔道构成，车辆种类由运输车辆和管理车辆组成，解决不好会造成多处堵车，调整难度大、耗时多、耽误生产。斜坡道信号系统由车辆调度系统和无线通讯系统组成，该系统的应用能保障斜坡道内各种机动车辆合理有序的行驶，保证了生产正常进行，是提高生产效率完善管理的有力保障。

关键词 斜坡道；信号系统；无线通讯

中图分类号U28 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）79-0173-02

1 概述

锡铁山分公司位于青藏高原柴达木盆地西北部的锡铁山镇，海拔高度3 000m，为多金属矿床，其中铅、锌矿品位高，并伴生金、银、铜、锡等，是国内最大的铅锌原料生产基地之一，年采选矿石能力超过150万吨，运输方案为平硐混合井和主斜坡道联合开拓。

锡铁山分公司斜坡道一期工程主斜坡道从地表+3 064m掘至地下+2 682m，平均横断面为5m×4m，直线坡度为15°，全程近5km，其中车场15个、单行道16个、岔道4个、环形装矿车场5个。每天都有包括人员车、材料车、运矿车、拉渣车、井下铲运机、掘进车等近50台各种车辆在斜坡道内运行。

2 斜坡道监控系统

控制原理：斜坡道信号系统可分为控制、协议转换及现场传感及执行三个层次，以工业网络、光纤传输、无线通讯系统和现场总线联合构建。采用太网交换机与工业控制计算机构成工业以太网核心；固定点分布的射频识别设备之间采则用现场总线构成现场数据采集系统；每个采集子网配备无线通讯模块和交换机模块，模块采集斜坡道信号系统后通过数据交换转换为网络数据，通过光纤接入系统。

锡铁山斜坡道总长度约5km，从3055主平硐至2702标高，斜坡道巷道狭窄，井下环境潮湿，由于井下采矿及提升等设备功率大造成电磁干扰严重、电网电压波动严重。因此锡铁山斜坡道信号系统在设计和设备选型时充分考虑到整个调度系统的整体抗干扰能力、系统运行稳定性等功能。在距离硐口大约 2.5 km处（10车场）将系统分为上下两个读卡子系统。硐口到10车场共24台读卡器子网通过RS-485通讯线缆和位于主控机房的以太网转换器连接，接入工业以太网；11车场以下共13台读卡器构成另一读卡子系统，连接到11车以太网转换器，并通过EKI-2541S以太网/光纤转换器模块，经光纤接入以太网，有效克服了斜坡道长度带来的信号减弱与电磁干扰、时间响应延迟等因素对斜坡道信号系统稳定性的影响。

系统监控软件采用Microsoft Visual Basic与Microsoft Access自主开发而成。其主要功能模块包括自动调度运行、手动控制，具有车辆调度指挥、车辆信息登记、读卡器检测、手动控制、车辆查询、违章查询、报表打印、运行控制等模块。

3 系统设计

斜坡道巷道里面的读卡器接受读取车辆上的信号发射器发射的型号，确定车辆的上行下行、所处巷道位置、标高等信息，形成数据库内容，通过移动分区联锁-闭锁控制算法来分析斜坡道内车辆的行驶状态及环形车场、放矿点等方面的使用状态，完成斜坡道内车辆整体情况的计算，对斜坡道内红绿灯进行自动转换，达到对斜坡道内车辆的控制。

为减少上行车辆（载矿车辆）的多次启动而造成车辆的磨损，提高车辆行驶效率，避免造成不必要的浪费，在条件允许的情况下，锡铁山斜坡道信号系统严格按照向上行驶行车辆可以采用跟随模式，下行车辆不允许采用该跟随模式的原则。某段斜坡道中当有工程车辆进入时，首先应该判断该段斜坡道内是否有错车道，车辆得到进入许可后，再进行行驶方向的确认，当行驶方向为下行方向或上行方向不满足跟随条件时，车辆跟随是不允许的并封闭后端巷道。

为保障斜坡道内车辆的高速运行，整个系统通过划分模块，通过软件移动分区联锁-闭锁控制算法计算各个读卡器、信号发射系统、等功能模块，实现该功能。如图1所示为系统主程序流程图。

3.1 如何判别识别卡信息的有效性

当计算机在访问读卡器时，会获得一个48字节的数据包，该数据包主要包括识别卡卡号信息和读卡器地址。当获得该数据包时，计算机会按照相关协议对数据的完整性进行校验，并判断其有效性，在判断有效性后将该数据进行分辩，将其中有效的阅读器地址和卡号信息进行提取。卡号信息提取后，计算机会通过数据档案检索来判断其卡号的合法性，并通过检测分析该卡号是否在上周期是否进行过处理来确定其卡号的有效性。

3.2 如果确定车辆的上行下行及所在位置

计算机通过对进入斜坡道内的车辆进行数据记录，当车辆从平硐口驶入时设定为下行，当车辆进入硐尾时设定为上行。当该车辆经过斜坡道内其他路口时，计算机会将读卡器记录的数据与历史数据进行分析对比，重新确认车辆的上行下行及所在位置（如图2所示）。

当车辆驶入斜坡道时，系统会参照读卡器的数据对驶入车辆进行以下四种情况进行对比：斜坡道n上行车辆进行触发、错车位n-1下行车辆触发、斜坡道n下行车辆进行触发、错车位n-1上行车辆触发，通过分析对比后系统将车辆数据进行相应修改。

图2 巷道内斜坡道信号示意图

当斜坡道n上行车触发时为正常行驶时，证明该车辆已经通过了该段斜坡道进入了n-1车场区域，该时候应将斜坡道内n上行车辆的信息进行清除，且将该车辆的信息列入n-1车场的上行车辆信息范围内。

当斜坡道内n向下行驶车辆和错车道n-1中的上行车辆同时触发时，变为非正常情况时，系统会将下行车辆的信号设置为倒车状态，上行车辆的信号设置为下滑状态，但是不会改变车辆的行驶方向，只会将车辆信息在该区域里进行增加或者删除。

当错车道n-1下行车辆单独触发时，系统进行判别，判别该车辆已经进入了斜坡道n，并通过了n-1车场，此时系统记录的数据也会经行调整，会将在n-1错车道内该车辆的信息进行清除，并在n斜坡道内的车辆信息中加入该车辆信息。

4 结论

本系统综合运用了主流的计算机技术、控制技术、通信技术，采用目工业网络、光纤传输、无线通讯系统和现场总线等技术手段，所设计的系统有很强的现实意义及推广价值，系统试运行稳定可靠，达到了预期目的。

参考文献

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