李艳非

(同煤集团 雁崖煤业公司， 山西 大同 037003)

0 引言

大同煤矿雁崖煤业公司三盘区，设计生产能力为2.2 Mt/a，回采煤层为山西组4#煤层，矿井采用平硐开拓方式，采用无轨胶轮车进行人员及物料运输。三盘区副平硐设计长度为3 800 m，设计坡度为7°，平硐每隔500 m设置一个缓冲平段，平段长度为30 m，在平硐1 500 m处缓冲段安装了两道风门，主要用于风流控制。

由于三盘区副平硐坡度大、距离长，在采用无轨胶轮车运输时，长期处于刹车状态，造成车辆刹车系统损坏严重。当车辆速度超过40 km/h时，刹车系统对车辆制动作用小，易发生撞车事故。根据三盘区辅助运输科统计发现，2018年三盘区副平硐共计发生6起运输事故，其中4起为车辆刹车系统失效造成的撞车事故，共计造成煤矿经济损失达57.8万元，严重威胁运输安全。对此，通过技术研究，设计了一套无轨胶轮车自动感应防跑系统，并于2018年7月在三盘区安装应用。

1 无轨胶轮车自动感应防跑系统结构及工作原理

1.1 自动感应防跑系统结构

1) 无轨胶轮车自动感应防跑系统主要由PLC控制器、速度感应器、联锁开关(80 A)、自动感应阻车器、胶轮车远程控制刹车系统及远程操控系统等部分组成[1]，如图1所示。

图1 无轨胶轮车自动感应防跑系统结构

2) 远程操控系统主要由主机系统、工业千兆以太网、井上下网路交换站等部分组成，其主机系统包括上位机、显示器等，在上位机内安装专业软件，并可通过显示器进行显示，显示内容主要包括车辆运行动态、设备运行参数等。

3) PLC控制器主要与联锁开关、远程控制刹车系统中的集中控制器和速度感应器进行连接。该装置主要用于信号接收、处理、传输，是整个系统的核心部分[2]。

4) 速度感应器主要由红外线发射器、信号处理器、报警器、红外线接收器等组成。红外线发射器安装在距阻车器10 m位置。红外线发射器可发出连续红外线光束，当车辆通过时，根据遮挡连续光束的时间计算出车辆速度。

5) 自动感应刹车系统主要包括控制器、液压泵、液压伸缩杆、卷闸装置、阻车帘等，如图2所示。该系统安装在平巷段，且与联锁开关连接，并同PLC控制器控制实现阻车器保护动作。

图2 自动感应阻车器结构

6) 远程控制刹车系统主要包括集中控制器、无线控制刹车装置等。集中控制器与PLC控制器之间采用线缆连接，集中控制器与无线控制刹车系统之间采用无线信号传递[3]。

1.2 工作原理

1) 首先对PLC控制器进行设定，在车辆行驶速度大于40 km/h时进行保护动作。当无轨胶轮车在平硐运输中出现刹车系统失灵且车辆经过速度感应器时，信号处理器及时将车辆通过感应器的时间上传至PLC控制器。

2) PLC控制器接收到数据信号后，及时对车辆行驶速度进行计算。当车辆行驶速度大于40 km/h时，PLC控制器发出“自动刹车”指令至集中控制器。集中控制器接收信号后，及时对无轨胶轮车进行无线自动刹车，同时速度感应器发出警报，对巷道施工人员进行警示[4]。

3) 在无轨胶轮车自动刹车的同时，PLC控制器对联锁开关发出“开启”指令。联锁开关接收指令后，及时对自动感应阻车器进行供电。自动感应阻车器供电后，在控制器作用下液压泵对液压伸缩柱进行高压供液，液压伸缩柱升起后带动卷闸装置转动，阻车帘下放进行阻车。

4) 当无轨胶轮车停车后，无线控制刹车装置复位，及时将停车信号传递至PLC控制器。PLC控制器进行信号处理后，对联锁开关发出“关闭”指令。联锁开关接收指令后，对自动感应阻车器进行断电处理。在控制器的控制作用下自动感应阻车器的液压系统停止工作，阻车帘自动收起。

5) 系统在控制过程中PLC控制器将系统中各装置运行状态、阻车情况、车辆运行状态等参数传送至网络交换站，然后利用工业以太网传送至地面主机系统中，并通过显示器直观显示，操控人员可通过界面按钮进行系统远程控制。

2 自动感应防跑系统优缺点分析

2.1 主要优点

1) 结构简单、实用性强。该系统结构相对简单，便于操作维护，故障率低。整套系统的成本费用为1.42万元，成本费用低。该系统可用平硐、斜井等巷道内，应用区域广，且受矿井施工工艺、地质条件影响小，实用性强。

2) 自动化水平高。与传统人工机械阻车相比，该系统对车辆速度计算、车辆速度控制及阻车动作采用系统自动控制，实现了无人值守的目的，不但降低了劳动作业强度，而且提高了车辆控制自动化水平[5]。

3) 防撞效果好。该系统通过对车辆速度精确计算并进行远程自动刹车控制，避免了传统人工刹车时因刹车系统损坏或人工制动不及时而发生重大运输事故。另外，该系统采用弹性阻车帘进行阻车。与传统防撞条相比，阻车帘对车辆阻车效果好，且阻车过程中对车辆损坏力度小。

2.2 系统在实际应用中存在的问题

1) 由于巷道敷设的高压电缆数量多，高压电缆产生的电磁场对无线系统的影响大，很容易对系统产生干扰。

2) 受巷道内粉尘及淋水影响，自动感应防跑系统很容易出现故障，需定期对系统进行维护。

3 实际应用效果分析

雁崖煤业公司汽车运输队与2018年7月对三盘区副平硐780 m、1 740 m处安装2套自动感应防跑系统。截至2019年1月，通过6个月应用效果观察发现，该系统在运行期间未发生因胶轮车刹车系统故障而导致的撞车事故，全年可为煤矿节约无轨胶轮车检修费用达45万元，有效保证了矿井运输安全。

4 结论

同煤集团雁崖煤业公司针对副平硐无轨胶轮车运输过程中出现的事故率高、防撞措施差等技术难题，通过技术研究，设计了一套自动感应防跑系统。实际应用表明，该系统自动化水平高、阻车效果好，有效降低了胶轮车运输事故率，保证了运输安全，并在其他煤矿得到了推广。