單軌吊機(jī)車防撞報(bào)警裝置在礦井的應(yīng)用

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［摘要］針對單軌吊機(jī)車因車身過長過彎道時(shí)，司機(jī)存在視覺盲區(qū)，易發(fā)生碰撞事故等問題，設(shè)計(jì)了一種單軌吊機(jī)車防撞報(bào)警裝置。該裝置基于超聲波雷達(dá)探測器對障礙物進(jìn)行探測，并發(fā)出聲光預(yù)警，避免碰撞事故的發(fā)生，提高了井下運(yùn)輸質(zhì)量，保證了運(yùn)輸安全。

［關(guān)鍵詞］單軌吊機(jī)車；防撞報(bào)警；雷達(dá)探測；運(yùn)輸

單軌吊機(jī)車是一種多功能、高效率、多用途的煤礦井下輔助運(yùn)輸設(shè)備，是目前較為先進(jìn)的礦井輔助運(yùn)輸設(shè)備。該機(jī)車行駛于懸吊單軌系統(tǒng)，不受底板條件限制，能夠在地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜、運(yùn)輸巷道坡度變化較大、運(yùn)輸效率和運(yùn)輸量要求較高等特殊運(yùn)輸環(huán)境條件下完成井下設(shè)備的吊裝和運(yùn)輸工作［1］。該機(jī)車具有良好的通過能力，具有壓力保護(hù)、溫度保護(hù)、限速保護(hù)、制動保護(hù)等保護(hù)功能，在井下實(shí)際應(yīng)用中也顯現(xiàn)出了較大的優(yōu)勢，應(yīng)用前景廣闊。單軌吊機(jī)車結(jié)構(gòu)如圖1所示。該機(jī)車在實(shí)際運(yùn)行中也暴露出一些缺點(diǎn)：單軌吊機(jī)車車身總長達(dá)到25m，特別在轉(zhuǎn)彎時(shí)（轉(zhuǎn)彎半徑4m），機(jī)車司機(jī)存在視覺盲區(qū)，不容易觀察到車頭前方是否安全暢通；而單軌吊機(jī)車未設(shè)置防撞預(yù)警保護(hù)裝置，若前方有障礙物就容易發(fā)生碰撞事故，造成設(shè)備財(cái)產(chǎn)損失。如某礦在工作面和運(yùn)輸大巷安裝運(yùn)輸過程中，就發(fā)生過機(jī)車兩次與風(fēng)門或貨物相撞的事故，造成風(fēng)門和機(jī)車部件損壞。為此，設(shè)計(jì)了一種單軌吊機(jī)車防撞報(bào)警裝置，實(shí)現(xiàn)障礙物防撞的探測和預(yù)警，從而有效防止碰撞事故的發(fā)生，保障人員和設(shè)備安全。

1設(shè)計(jì)總體思路

提出的單軌吊機(jī)車防撞報(bào)警裝置能夠在單軌吊機(jī)車行駛過程中，連續(xù)探測單軌吊運(yùn)行前方是否安全暢通，當(dāng)前方有障礙物時(shí)，能夠立即發(fā)出聲光預(yù)警，必要時(shí)自動緊急制動停車，保證安全運(yùn)輸。該設(shè)計(jì)基于汽車的倒車?yán)走_(dá)原理，將雷達(dá)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(dāng)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(nèi)顯著位置，以方便觀察聆聽。當(dāng)單軌吊行駛至接近障礙物的警戒距離時(shí)，顯示器顯示障礙物距離，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，提醒司機(jī)立即停車檢查；當(dāng)單軌吊與障礙物達(dá)到危險(xiǎn)距離時(shí)，立即發(fā)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(shè)備的安全。

2設(shè)計(jì)技術(shù)方案

2.1單軌吊機(jī)車防撞報(bào)警裝置的基本結(jié)構(gòu)

根據(jù)設(shè)計(jì)思路，該設(shè)計(jì)是基于汽車的超聲波雷達(dá)測距原理，與單軌吊控制系統(tǒng)相結(jié)合，設(shè)計(jì)制作了一套單軌吊機(jī)車防撞報(bào)警裝置。該裝置結(jié)構(gòu)主要包括超聲波距離偵測器、控制器和顯示報(bào)警器等。其主要技術(shù)參數(shù)為：工作電壓12VDC；報(bào)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(fā)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(dāng)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(jī)，對探測信號進(jìn)行處理，計(jì)算出車體與障礙物之間的距離及方位，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，若進(jìn)入警戒范圍，則發(fā)出報(bào)警指令或制動指令。控制器安裝在機(jī)車的輔助單元內(nèi)較安全可靠且防水防損的位置。（3）顯示器報(bào)警。當(dāng)傳感器探知膠輪車與障礙物的距離達(dá)到警戒距離時(shí)，系統(tǒng)會通過顯示報(bào)警器顯示實(shí)際距離，并發(fā)出如“1m！1m！”語音警報(bào)聲；當(dāng)傳感器探知膠輪車與障礙物的距離達(dá)到危險(xiǎn)距離時(shí)，發(fā)出如“停車！停車！”語音警報(bào)聲，提醒駕駛員注意減速制動，停車檢查；當(dāng)達(dá)到極限距離時(shí)，控制器立即自動接通緊急制動系統(tǒng)，并使單軌吊停車，從而有效防止相撞事故發(fā)生，保障人員和設(shè)備的安全。顯示報(bào)警器安裝在駕駛室A和駕駛室B內(nèi)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(yù)警裝置在一列單軌吊機(jī)車上需要安裝2臺防撞報(bào)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(nèi)；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(nèi)，如圖3所示。防撞裝置電源由單軌吊電控系統(tǒng)的12V本安電源提供，2臺控制器都與單軌吊的制動系統(tǒng)的急停按鈕相并聯(lián)連接，不管單軌吊向哪個方向行駛，也不管司機(jī)在哪個駕駛室駕駛操作，都能為司機(jī)提供運(yùn)行前方的安全狀況，以保證有碰撞危險(xiǎn)時(shí)發(fā)出報(bào)警信號，緊急時(shí)自動斷電剎車，保證防撞裝置工作的可靠性。當(dāng)單軌吊機(jī)車運(yùn)行前方?jīng)]有障礙物時(shí)，超聲波偵測器無反射波接收，防撞控制器不動作，機(jī)車安全行駛；當(dāng)單軌吊機(jī)車運(yùn)行前方有障礙物時(shí)，超聲波偵測器發(fā)出的超聲波信號被障礙物反射，并被偵測器接收，同時(shí)偵測器將距離信號立即傳送給控制器，經(jīng)控制器分析計(jì)算后，立即發(fā)出聲光報(bào)警或緊急停車指令。

3應(yīng)用效果分析

以某礦91采區(qū)運(yùn)輸大巷1#、2#單軌吊機(jī)車運(yùn)輸為例，對單軌吊機(jī)車防撞預(yù)警裝置進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用測試。1#、2#單軌吊機(jī)車主要負(fù)責(zé)91采區(qū)采掘工作面的物料、電纜、開關(guān)、采掘設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備等輔助運(yùn)輸。測試期間，91采區(qū)存在1個掘進(jìn)工作面和1個安裝工作面。掘進(jìn)工作面單軌吊運(yùn)輸線路為：運(yùn)輸大巷→工作面車場→掘進(jìn)工作面；安裝工作面單軌吊運(yùn)輸線路為：運(yùn)輸大巷→工作面運(yùn)巷車場→工作面運(yùn)巷→工作面切眼。兩者需要經(jīng)過的彎道、風(fēng)門、巷道交叉口等轉(zhuǎn)彎處較多。經(jīng)過3個月的單軌吊機(jī)車運(yùn)行測試結(jié)果是：未發(fā)生碰撞事故，預(yù)警裝置在單軌吊機(jī)車運(yùn)行過程中對周圍障礙物的探測和報(bào)警靈敏可靠，系統(tǒng)整體運(yùn)行安全穩(wěn)定，且預(yù)警裝置代替了原來人工跟車，降低了人工使用成本。

4結(jié)論

該單軌吊機(jī)車防撞預(yù)警裝置的應(yīng)用，減輕了工人的勞動強(qiáng)度，提高了井下單軌吊機(jī)車安全運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量和速度，有效避免了因發(fā)生碰撞造成的單軌吊和運(yùn)送設(shè)備的損壞，提高了單軌吊運(yùn)輸?shù)陌踩煽啃裕哂幸欢ǖ耐茝V使用意義。但為了充分保證單軌吊機(jī)車在輔助運(yùn)輸中的效果，應(yīng)當(dāng)根據(jù)礦井實(shí)際運(yùn)輸條件，強(qiáng)化輔助運(yùn)輸?shù)闹悄芑倏厮剑M(jìn)一步增強(qiáng)單軌吊機(jī)車運(yùn)輸?shù)陌踩煽啃浴?

［參考文獻(xiàn)］

［1］吳家安.煤礦井下單軌吊機(jī)車輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的應(yīng)用［J］.煤礦機(jī)電，2014（1）：109-111.

作者：徐特 單位：潞安化工集團(tuán)黑龍關(guān)煤業(yè)有限公司