论文摘要：本文针对斜巷轨道运输安全监控不到位，斜巷轨道运输存在问题，提出研究应用KJZ18煤矿斜巷轨道运输监控装置。并对该装置的结构组成、工作特性、和应用前景进行了介绍。

　　论文关键词：轨道运输，安全监控，装置，结构组成，工作特性，主要设备，应用

　　1概述

　　斜巷轨道运输是煤矿生产运输中的重要环节，它担负着运人、提煤、送料和拉矸等重要任务。但是，直到目前，斜巷轨道运输仍是矿井运输事故的多发区，有关资料表明矿井斜巷轨道运输事故的危害仅次于顶板事故。而大多数斜巷轨道运输事故都是由斜巷运输安全监控不到位所致，如矿井信号装备不完备，设备抗干扰能力差，远程控制手段落后，挡车保护装置保护措施不完善等，从而易出现“矿车超挂、超速运行及道岔挤岔”

　　等违章和故障现象。

　　新矿集团协庄煤矿针对斜巷轨道运输存在的问题，研究应用了合肥工大高科公司开发的KJZ18煤矿斜巷轨道运输监控装置。这是一套用于矿井斜巷轨道运输调度的工业控制装置，该装置利用电力电子、自动控制、现场总线等技术成果，实现矿井斜巷运输轨道的岔位检测、密贴显示、运程控制、车速计轴检测、控制权限管理、斜巷综合防护等功能。

　　2KJZ18煤矿斜巷轨道运输监控装置

　　2.1结构组成

　　KJZ18煤矿斜巷轨道运输监控装置的核心设备为集中显示控制柜（以下简称‘显控柜’），可配接控制箱、轨道计轴器，实现斜巷轨道运输的集中监控，组成结构如图1所示：

　　图1

　　由该装置组建的系统采用Lonworks通讯总线进行设备间的组网，能对道岔控制节点进行实时测控，对轨道沿线安装的轨道计轴器进行实时检测，并根据超限防护参数的设置情况，实现对跑车防护装置的控制。在显示柜面板上能显示各道岔的解闭锁状态和显示状态，并可进行有条件控制，实现集中和现场的控制互锁、超限防护及故障报警等。另外，各节点设备间的信息传输采用网络变量的方式进行通信，这既发挥了LonTalk协议的技术优势，又减少了通讯组网的开发工作量。

　　该装置设备配接灵活，适应性强，可适用于大、中、小型斜巷轨道运输监控系统，系统防护等级高。可在有瓦斯、粉尘爆炸危险的防爆环境下使用，还可适用于非煤矿山、码头、发电厂、冶金、石化等多种工业现场。

　　2.2工作特性

　　2.2.1工作参数

　　2.2.1.1总线通讯方式：①传输方式：无主式、半双工、无极性、Lonworks自由拓扑双绞线传输方式；②传输速率：78kbit/s；③传输信号的工作电压峰值：（0.7~1.8）V。

　　2.2.1.2无线通讯方式：350MHz，采用地址加密码/解码方式实现就近遥控控制。

　　2.2.1.3传输距离：①显示通讯柜和控制箱之间通讯最大距离为2.7km*n（n为Lon总线中继器的数量）；②控制执行装置与遥控器之间最大传输距离为50m。

　　2.2.1.4监控目标数量：电动、气动兼容，道岔和防跑车装置总台数不小于64台。

　　2.2.1.5轨道传感器配置数量：不大于64对。

　　2.2.2技术参数

　　①KJZ18煤矿斜巷轨道运输监控装置通过Lon总线连接，具有先进的结构形式，也可进行自由拓扑形式连接，并能实现控制中心站的联网。当系统发生局部故障时，该处控制执行设备能自我诊断，如转辙机控制箱在发现异常后，能在规定时限内自行解锁，从而最大程度的减少对生产的影响。

　　②实现全系统无触点化，从根本上消除接触不良这一最大的故障源。以编码信号取代电平信号对执行设备进行控制，能有效地解决杂散电流引起设备误动作的问题。

　　③系统中所有设备都被另外的智能设备所监视。当任何设备或电缆发生故障时，系统都能立即报警准确定位故障源。

　　④具有自动、半自动和手控调度方式，设计有集中控制、现场控制、就近控制等多种使用模式，且有完善的权限管理办法，能适用于不同管理方式和调度方法的矿井。

　　⑤能从本质上检测轨道线路上的车皮通过状况，通过对轨道传感器的采样和运算，能可靠地进行安全防护处理，并能提供绞车起停条件信号。

　　⑥各级电气接口之间全部隔离，可最大限度的限制故障范围。全部设备为本安型或隔爆兼本安型设备，能适应所有防爆等级的矿井。

　　⑦井下设备采用“积木式”结构，易于二次开发，能适应不同规模的矿井。集控柜和控制箱程序可通过计算机软件平台在线下载，方便进行系统维护升级。

　　⑧该装置在功能扩充和扩大范围方面比较灵活。由于该装置在功能控制范围上，可多可少，可大可小，故可以满足不同投资者和不同矿井的要求，在追加投资后系统能方便地进行功能扩充和控制范围的扩大。

　　2.2.3实现功能

　　①显示功能：可在集控柜上监视斜坡轨道的道岔状态，监测控制设备的工作状态，也可将显示柜进行联网，实现更高层级的综合监控。

　　②闭锁功能：可实现轨道线路闭锁、转辙机控制闭锁、防护栏闭锁功能。

　　③权限管理功能：该装置能实现对现场道岔的远程控制、就地按钮控制和就近遥控控制三种模式相互直间的权限管理，其配置的控制箱具备电动/气动控制接口，兼容目前国内常用的电动、气动转辙机设备，当该装置停电或线路故障时，可实现规定时限后自动解锁，进行就地气路或手摇转换控制。

　　④条件关联功能：该装置能依据轨道线路的开通状态和设备自检状态，给出绞车控制装置的起停条件，实现与绞车控制装置的关联功能。⑤语音功能：该装置能在指定位置安装语音报警装置，实现“行车不行人”的行车语音警示及挤岔报警功能。

　　⑥计轴统计功能：根据运输线路上安装的计轴传感器，实现区间出入口的计轴管理，实现丢车报警、计轴统计和车速检测功能。

　　⑦电气防护功能：可以根据预先设定的超限参数实现对车皮溜滑进行实时监测，并实现超速报警，超限防护。

　　⑧监控目标的组态功能：根据轨道线路长度和监控目标的数量，可以实现集控柜与现场转辙机的组态联机，也可以实现集控柜与集控柜间的网络连接。

　　2.3主要设备简介

　　2.3.1显控柜

　　显控柜为斜巷轨道运输监控装置的核心设备，具有向下监测监控执行设备，向上提供柜间联网接口的功能。显控柜具有两种工作模式：解锁模式和闭锁模式。在闭锁模式下，只能通过旋动显控柜面板上的定／反位驱动按钮，将控制命令输出至远程测控节点，再通过测控节点输出控制信号转辙机控制箱使道岔动作，此时现场按钮及遥控器是无法实现对转辙机的控制；在解锁模式下，显控柜只能监测当前道岔的状态、机车通过状态，使局控按钮方式或就近遥控方式生效，而不能通过面板上的定／反位按钮来下发驱动。

　　显控柜具有五路斜巷道岔测控接口，一路关联条件输出端口，连接总线上能实现对轨道传感器的检测，声光报警器的控制。

　　2.3.2控制箱

　　控制箱主要用于控制道岔的伺服机构，具有外部通信接口，可通过显控柜或其它智能设备对其远程控制，并兼容电动和气动两种结构类型的转辄机，可根据现场需要，灵活选择执行机构。该控制箱还具备就地按钮控制、就近遥控控制和远程控制三种工作模式。此外，该控制箱还具有完善的保护功能，在控制输出时实现闭环检测，特别针对大功率设备（如电动转辄机），在控制箱设备内采用软硬件相结合的方式实现过流保护。针对斜巷运输现场通常无人值守的情况，该装置能根据用户需求设定道岔限定控制次数和控制响应时间内出现驱动异常时实现自动返回。由于该控制箱具有通用接口，还可以实现对跑车防护栏的安全驱动。

　　2.3.3轨道计轴传感器

　　为了解决动触点检测或无线传感检测方式的弊端（此方式无法解决移动目标的准确定位问题，易产生区间与区间之间的模糊区域，对于连锁控制是不严谨的），本装置配备的轨道计轴传感器，既能进行机车位置判断，也能检测车速、运行方向、车皮数等信息，使系统的联锁运算更加严谨、可靠。

　　轨道计轴传感器安装在轨道两侧，相对横向错开一定的距离（安装时两只计轴器横向错开100+1mm，计轴器上表面距轨道上表面38+2mm），当机车轮经过计轴器上方时，计轴器内部电路中的电磁场平衡被破坏，感应出检测脉冲，检测节点通过对检测接口的采样，并进行有效轴信号判定，进行左右行方向判断，根据经过时间差的运算，计算出机车的车向、车速和车轮数。

　　3结语

　　目前我国煤矿斜巷运输系统落后，效率太低，且安全技术设备配套不到位。大多数煤矿的斜巷轨道运输仍然是绞车控制、手扳道差、点点设人的传统方式，人员岗位设置多，科技含量水平低，与综采综掘等现代化系统很不相称。这一定程度的影响了矿井全员效率的提高和煤矿的安全生产，并已经成为煤炭生产发展相对薄弱的环节。KJZ18煤矿斜巷轨道运输监控装置投用实施可极大增强斜巷轨道机车运输的安全性，有效降低斜巷运输事故的发生率，并对矿井煤炭生产的合理经济运行起着至关重要的作用，可为应用企业带来很好的综合经济效益。