單軌吊機車防撞報警裝置在礦井的應用

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［摘要］針對單軌吊機車因車身過長過彎道時，司機存在視覺盲區，易發生碰撞事故等問題，設計了一種單軌吊機車防撞報警裝置。該裝置基于超聲波雷達探測器對障礙物進行探測，并發出聲光預警，避免碰撞事故的發生，提高了井下運輸質量，保證了運輸安全。

［關鍵詞］單軌吊機車；防撞報警；雷達探測；運輸

單軌吊機車是一種多功能、高效率、多用途的煤礦井下輔助運輸設備，是目前較為先進的礦井輔助運輸設備。該機車行駛于懸吊單軌系統，不受底板條件限制，能夠在地質環境較為復雜、運輸巷道坡度變化較大、運輸效率和運輸量要求較高等特殊運輸環境條件下完成井下設備的吊裝和運輸工作［1］。該機車具有良好的通過能力，具有壓力保護、溫度保護、限速保護、制動保護等保護功能，在井下實際應用中也顯現出了較大的優勢，應用前景廣闊。單軌吊機車結構如圖1所示。該機車在實際運行中也暴露出一些缺點：單軌吊機車車身總長達到25m，特別在轉彎時（轉彎半徑4m），機車司機存在視覺盲區，不容易觀察到車頭前方是否安全暢通；而單軌吊機車未設置防撞預警保護裝置，若前方有障礙物就容易發生碰撞事故，造成設備財產損失。如某礦在工作面和運輸大巷安裝運輸過程中，就發生過機車兩次與風門或貨物相撞的事故，造成風門和機車部件損壞。為此，設計了一種單軌吊機車防撞報警裝置，實現障礙物防撞的探測和預警，從而有效防止碰撞事故的發生，保障人員和設備安全。

1設計總體思路

提出的單軌吊機車防撞報警裝置能夠在單軌吊機車行駛過程中，連續探測單軌吊運行前方是否安全暢通，當前方有障礙物時，能夠立即發出聲光預警，必要時自動緊急制動停車，保證安全運輸。該設計基于汽車的倒車雷達原理，將雷達探測頭（距離偵測器）分別安裝在單軌吊兩端的駕駛室前方適當位置，使前方3m處的探測面積略大于車身截面，保證可靠有效探測障礙物。顯示器和蜂鳴器安裝在駕駛室內顯著位置，以方便觀察聆聽。當單軌吊行駛至接近障礙物的警戒距離時，顯示器顯示障礙物距離，蜂鳴器發出報警聲，提醒司機立即停車檢查；當單軌吊與障礙物達到危險距離時，立即發出緊急制動指令，迫使單軌吊主動停車，有效防止直接相撞的事故，保障人員和設備的安全。

2設計技術方案

2.1單軌吊機車防撞報警裝置的基本結構

根據設計思路，該設計是基于汽車的超聲波雷達測距原理，與單軌吊控制系統相結合，設計制作了一套單軌吊機車防撞報警裝置。該裝置結構主要包括超聲波距離偵測器、控制器和顯示報警器等。其主要技術參數為：工作電壓12VDC；報警音量70~90dB；工作溫度范圍-40~85℃；測試距離0.3~3.5m；探測水平角110°、垂直角60°。（1）超聲波偵測器。主要功能是發出和接收超聲波信號，然后將信號輸入到控制器里面，并通過顯示器顯示出來。超聲波偵測器分別安裝在單軌吊兩端的駕駛室A、駕駛室B前方適當位置，使前方3m處的探測面積略大于車身截面，保證可靠有效探測障礙物。（2）控制器。它是一個微電腦型主機，對探測信號進行處理，計算出車體與障礙物之間的距離及方位，根據計算結果，若進入警戒范圍，則發出報警指令或制動指令。控制器安裝在機車的輔助單元內較安全可靠且防水防損的位置。（3）顯示器報警。當傳感器探知膠輪車與障礙物的距離達到警戒距離時，系統會通過顯示報警器顯示實際距離，并發出如“1m！1m！”語音警報聲；當傳感器探知膠輪車與障礙物的距離達到危險距離時，發出如“停車！停車！”語音警報聲，提醒駕駛員注意減速制動，停車檢查；當達到極限距離時，控制器立即自動接通緊急制動系統，并使單軌吊停車，從而有效防止相撞事故發生，保障人員和設備的安全。顯示報警器安裝在駕駛室A和駕駛室B內安全醒目的位置，以方便觀察聆聽。單軌吊防撞裝置原理如圖2所示。

2.2工作原理

該防撞預警裝置在一列單軌吊機車上需要安裝2臺防撞報警器。駕駛室A的前方安裝1臺超聲波偵測器，其控制器和蜂鳴器安裝在駕駛室B內；駕駛室B的前方安裝1臺超聲波偵測器，其控制器和蜂鳴器安裝在駕駛室A內，如圖3所示。防撞裝置電源由單軌吊電控系統的12V本安電源提供，2臺控制器都與單軌吊的制動系統的急停按鈕相并聯連接，不管單軌吊向哪個方向行駛，也不管司機在哪個駕駛室駕駛操作，都能為司機提供運行前方的安全狀況，以保證有碰撞危險時發出報警信號，緊急時自動斷電剎車，保證防撞裝置工作的可靠性。當單軌吊機車運行前方沒有障礙物時，超聲波偵測器無反射波接收，防撞控制器不動作，機車安全行駛；當單軌吊機車運行前方有障礙物時，超聲波偵測器發出的超聲波信號被障礙物反射，并被偵測器接收，同時偵測器將距離信號立即傳送給控制器，經控制器分析計算后，立即發出聲光報警或緊急停車指令。

3應用效果分析

以某礦91采區運輸大巷1#、2#單軌吊機車運輸為例，對單軌吊機車防撞預警裝置進行現場應用測試。1#、2#單軌吊機車主要負責91采區采掘工作面的物料、電纜、開關、采掘設備、運輸設備等輔助運輸。測試期間，91采區存在1個掘進工作面和1個安裝工作面。掘進工作面單軌吊運輸線路為：運輸大巷→工作面車場→掘進工作面；安裝工作面單軌吊運輸線路為：運輸大巷→工作面運巷車場→工作面運巷→工作面切眼。兩者需要經過的彎道、風門、巷道交叉口等轉彎處較多。經過3個月的單軌吊機車運行測試結果是：未發生碰撞事故，預警裝置在單軌吊機車運行過程中對周圍障礙物的探測和報警靈敏可靠，系統整體運行安全穩定，且預警裝置代替了原來人工跟車，降低了人工使用成本。

4結論

該單軌吊機車防撞預警裝置的應用，減輕了工人的勞動強度，提高了井下單軌吊機車安全運輸的質量和速度，有效避免了因發生碰撞造成的單軌吊和運送設備的損壞，提高了單軌吊運輸的安全可靠性，具有一定的推廣使用意義。但為了充分保證單軌吊機車在輔助運輸中的效果，應當根據礦井實際運輸條件，強化輔助運輸的智能化操控水平，進一步增強單軌吊機車運輸的安全可靠性。

［參考文獻］

［1］吳家安.煤礦井下單軌吊機車輔助運輸系統的應用［J］.煤礦機電，2014（1）：109-111.

作者：徐特 單位：潞安化工集團黑龍關煤業有限公司