许联航

（中国神华能源股份有限公司 神东煤炭分公司，陕西 神木 719315）

0 引言

矿用架线式油电双动力无轨胶轮车是神华神东与山西天地煤机联合研制的一种新型矿用运输机车。双动力机车与常规的防爆柴油机胶轮车相比，可在接触网覆盖区域采用电力驱动，能耗低、无尾气排放。

双动力机车通过接触网获取动力电源时，因为其胶轮与大地绝缘，所以接触网设计为双极性的双线网，上下行线布置，分别为上下井机车提供电力。当井下巷道中多于3个方向有车辆进出时，需要设置2台或2台以上的接触网分并线装置，用于改变接触网的走向。每当机车行驶经过任意一个分并线装置区域时，司机需要判断当前分并线装置所允许的机车行进方向与预期方向是否一致，由于岔口的车辆存在视线盲区，这就需要对接触网分并线装置进行联锁控制，以确保车辆有序安全运行。

1 矿井架线机车接触网分并线装置联锁控制系统组成

矿井架线机车接触网分并线装置联锁控制系统由管理计算机、联锁控制器、机车定位器、闭锁信号机、IO接口箱和发射器等设备组成［1］，系统架构如图1所示。

图1 矿井架线机车接触网分并线装置联锁控制系统架构

管理计算机编录机车进路，并下发到联锁控制器，设定进路关联的遥控信号、闭锁信号机、IO接口箱及分并装置的分并状态。

联锁控制器通过CAN总线与闭锁信号机、机车定位器和IO接口箱进行通信，实现信息监测和控制。

遥控发射器与机车定位器进行无线通信，实现机车识别和进路遥控。发射器含有代表机车进路的按钮，每个按钮代表一个进路，能够发射包含机车编号、机车进路编号的无线编码信息。机车定位器能接收机车上装配的发射器发射的无线编码信息，获得机车编号和进路编号，并通过总线传输给联锁控制器［2］。

闭锁信号机是引导司机驾驶的常规有效方式，可避免与接触网走向不一致的机车进入分并线区域。

联锁控制器通过矿井网络与地面的管理计算机通信，将监测获得的信息和控制的结果上传到系统管理软件，进行信息展示和记录。

2 分并线装置状态联锁

在轨道机车运输系统中，为保证行车安全，通过技术方法使进路、进路道岔和信号机之间按一定程序、一定条件建立起既相互联系又相互制约的联锁关系。本接触网分并线装置与轨道机车或单轨吊机车运输轨道中的道岔装置的应用意图相似，分并控制方式相近，因此，可沿用轨道道岔的命名方式，将接触网走向确定到直行方向的分并状态称为“定位”，将接触网走向确定到非直行方向的分并状态称为“反位”［3］。

图2为岔巷中的接触网分并装置布局。井下三岔巷道中实现接触网换向至少需要三组分并装置，分别为1、2、3，机车经过该区域的端头设置三个闭锁信号机A、B、C，则机车行驶线路（进路）规划可描述为AB、AC、BA、CA四种，并可进一步规划出这四种线路中三组分并装置的状态以及对应闭锁信号机的状态，形成可处理的进路真值表［4］，如表1所示。

分并装置的状态是由联锁控制系统实时监测和控制的。分并装置不仅具有定位、反位转换的动作机电结构，还具有控制信号的输入节点信号和状态反馈输出的输出节点信号。控制系统通过分并装置的输入和输出节点实现监测和控制，监测和控制的结果作为信号联锁的条件。

3 机车位置联锁

架线机车行驶线路是否畅通与接触网分并线装置的状态相关，多台机车同时行驶通过分并线装置所在的巷道分叉区域时，其线路可能不同，对应的分并装置锁闭状态也不一致。为避免不同线路导致分并装置状态发生冲突，联锁控制系统需要将机车的位置信息纳入信号联锁控制逻辑中。并且，系统实施联锁控制时，仅允许1台机车进入分并区域［5－6］，系统仅对此机车发出的进路请求实施接触网分并装置控制。

图2 岔巷中的接触网分并装置布局

表1 进路真值表

图2所示的信号机A、B、C的前、后方均放置机车定位器［7－8］，信号机前方的定位器用于机车接近该区域的判断，形成信号“预告”；信号机后方的定位器用于机车进入该区域的判断，形成信号“占用”。当A、B、C任意一个信号机前方的定位器用于信号“预告”时，则其余两个信号机前方的定位器用于机车离开该区域的判断，形成信号“解锁”。以进路AB为例，位置联锁的流程如下：

（1）机车由右向左往A方向行驶，进入a1区域，若整个分并区域内尚无机车，则可形成信号A的“预告”，信号A开放为绿灯，此时允许车辆进入，同时信号B、C闭锁为红灯，禁止车辆进入须保持原地等待。若分并区域内已有机车或信号B、C任意一个已形成预告，这时信号A闭锁为红灯，此处机车须保持原地等待。

（2）若信号A显示的分并状态与机车方向不符合，司机遥控分并装置动作到预期状态，分并装置仅认可引起“预告”的机车发出的遥控信号。

（3）若机车在a1位置超时停留后丢失“预告”，则将分并装置的控制权交给信号B或信号C前方的机车。

（4）机车在规定的时间内向前行驶并到达a2，则形成分并区域的“占用”，表示此时分并区域内有一辆车存在，信号A、B、C全部闭锁为红灯状态，任意一个信号机处都不允许车辆进入分并区域。

（5）向前行驶，经b2到达b1后形成对分并区域“占用”的解除，即“解锁”。此后三个口等待通行的车辆根据到达的先后顺序进入下一个通行循环。

4 联锁逻辑运行

系统运行时，控制器根据机车定位器获得无线编码信息，按照编录的机车进路设置参数和无线编码内的进路指令，控制关联的接触网分并装置动作到对应的分并状态上，若接触网分并装置的动作响应正常，则控制器控制进路对应的信号机开放。控制器能够根据机车定位器获得无线编码信息，获知区域内已有的机车信息，区域内尚无机车时，新监测到的机车占用该区域，并且该机车的进路被执行；区域内已有机车占用时，其他机车的编码信息被忽略，实现进路的防护。

联锁控制器按照表1的真值表进行处理，运行步骤如图3所示。

图3 联锁逻辑运行步骤

5 结语

本文介绍的架线机车接触网分并联锁控制系统，不仅能够指示架空线接触网分并线装置的状态，还能够识别岔巷的架线分并区域内是否已有机车占用，能够进行信号机闭锁指示，防止多个方向机车进入，还可根据机车行驶的进路遥控多台分并装置联动。本系统为神华神东开创的油电双动力机车的运行提供了安全保障，并降低了机车司机操控的复杂度，提高了运输效率。