CN102193546A - 矿井电机车运输监控系统及矿井电机车定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及矿井电机车运输轨道监控方法，特别是一种矿井电机车运输监控系统及矿井电机车定位方法，系统结构选择的工控网络为多层总线星型混合结构的二级网络，由运输监控中心，通过通讯网与此运输监控中心相连接的远地控制分站，与此远地控制分站相连接的测控设备所组成。定位方法：根据矿车长度、运行平均速度及机车类型、牵引空车、重车质量，经过行车验算和方案比较选择，设计轨道区段得出最小值，股道长度根据川脉长度、溜井位置、机车数量综合考虑，在“绝缘节”的两端设置无线收讯机，距离为3～５m。本发明的优点：设备完好率高，维修更换率低，能够适应最恶劣的井下运输环境的特点，为井下运输监控系统在生产实际中长期稳定使用奠定了坚实的基础。

Description

矿井电机车运输监控系统及矿井电机车定位方法

技术领域

本发明涉及矿井电机车运输系统中检测轨道占用区段的检测方法，特别是一种矿井电机车运输监控系统及矿井电机车定位方法。

背景技术

我国现有矿井窄轨铁路近万公里，由于井下工作条件差、行车密度大、光线弱，致使机车运输通过能力差且事故频发，成为限制矿井产量和影响运输安全的重要制约因素。要解决这一问题，不仅要靠提高人员素质、加强生产管理，还要依靠科技进步和设备现代化。目前国内井下铁矿铁路运输系统使用的冶金矿山“信集闭”系统多采用轨道电路或轨道计轴器检测轨道占用区段，而此方式要求井下环境较高，巷道地面干爽，运输矿车平稳，无矿石坠落，列车不脱轨等。

国内井下矿运输巷道的实际情况大多是地面泥泞、积水多、巷内多粉尘、电磁干扰强、矿石经常坠落及列车偶尔脱轨的恶劣环境。检测轨道占用区段的轨道电路设备投入使用不久后，由于泥泞积水等原因经常损坏，轨道电路经常不通，而检测轨道占用区段的计轴器由于矿石掉落与矿车轮挤压导致大量损坏。上述两种情况造成整套“信集闭”系统无法追踪机车位置和车皮数量而瘫痪，投入大量人力、时间、备件，厂矿难以承受系统频繁更换备件造成停机、高额的备件费用以及矿石运输系统的瘫痪，甚至出现弃系统不用的现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种设备完好率高，维修更换率低，能够适应最恶劣的井下运输环境的矿井电机车运输轨道监控系统。

本发明的另一个目的是提供一种采用所述的矿井电机车运输轨道监控系统的矿井电机车定位方法。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本发明的一种矿井电机车运输轨道监控系统，其特征在于：系统结构选择的工控网络为多层总线星型混合结构的二级网络，由运输监控中心，通过通讯网与此运输监控中心相连接的远地控制分站，与此远地控制分站相连接的测控设备所组成，

所述的运输监控中心包括大屏幕监视器，与此大屏幕监视器相连接的显示器、鼠标、键盘切换器，分别与此显示器、鼠标、键盘切换器相连接的监视器、一组工控机，与此一组工控机相连接的通讯网所组成，此一组通讯网设有通讯切换器、智能通讯器并与所述的远地控制分站相连接，

所述的远地控制分站由并行的A0控制分站、B0控制分站、B1控制分站、B2控制分站、B3控制分站、B4控制分站、B5控制分站、B6控制分站、B7控制分站、B8控制分站、B9控制分站、C0无线基站、C1无线基站、C2无线基站、C3无线基站、C4无线基站、D0无线基站、D1无线基站、D2无线基站、D3无线基站、D4无线基站所组成，

所述的测控设备由A0接线盒、B0接线盒、C01A无线收讯机、D01A无线收讯机、无线发讯机所组成，所述的A0接线盒与信号机相连接，所述的B0接线盒与转辙机相连接，所述的C01A无线收讯机、D01A无线收讯机与所述的无线发讯机作无线信号连接，

所述的A0控制分站与所述的A0接线盒相连接，所述的B0控制分站、B1控制分站、B2控制分站、B3控制分站、B4控制分站、B5控制分站、B6控制分站、B7控制分站、B8控制分站、B9控制分站分别与所述的B0接线盒相连接，所述的C01A无线收讯机分别与所述的C0无线基站、C1无线基站、C2无线基站、C3无线基站、C4无线基站相连接，所述的D01A无线收讯机分别与所述的D0无线基站、D1无线基站、D2无线基站、D3无线基站、D4无线基站相连接。

所述的运输监控中心设有UPS，所述的一组工控机为工控机A、工控机B，所述的一组通讯网包括A网络通讯电缆、B网络通讯电缆、C网络通讯电缆、D网络通讯电缆。

所述的运输监控中心引出4根网络通讯电缆即A网络通讯电缆、B网络通讯电缆、C网络通讯电缆、D网络通讯电缆通往井下或硐中，每根网络通讯电缆挂接10个控制分站或10个无线基站，每个控制分站连接4个测控点，每个测控点包括：1个信号机，1台转辙机，每个基站接10对无线收讯机。

所述的无线发讯机为红外线发射器，此红外线发射器由无线发讯机本体与红外线发射头通过电缆连接组成，无线发讯机安装在矿井电机车驾驶室内，红外线发射头安装在矿井电机车的车头无遮挡、无触碰处，红外线发射器的内部结构由充电电路、时钟电路、编码和发射电路相互连接成，充电电路由过压保护、整流稳压电路连接成。

时钟发生器提供两种频率，38.4kHz方波信号作为载波信号，1.2kHz作为编码器移位时钟。

在电路板上有两个机号旋转编码开关，旋动两个开关可组成40种不同的编码。无线发讯机面板上装有车类设置开关及发车、左行、右行请求按钮。旋动或按下它们能形成各自编码。把产生的编码一起输入串行编码器中，之后以16位串行码输出到发射功率放大电路。

38.4kHz方波信号受上述串行码的控制通断，形成“1”发“0”停的振幅键控信号，经功率放大后送往发送器对外发射。当电机车行驶至无线收讯机接收范围内时，无线收讯机就能收到由无线发讯机编号、车类、车况编码调制的信号。所述的无线收讯机为红外线接收器，此红外线接收器成对布置：A红外线接收器、B红外线接收器两个单体设备通过两芯电缆连接，配合无线发讯机显示运行状态、类别、车号的十六位码信息，此红外线接收器由红外接收管，与此红外接收管相连接的滤波器，与此滤波器相连接的解调集成电路，与此解调集成电路相连接的电压输出型输出电路所组成。

所述的所有无线收讯机都通过基站串联，形成此系统的第三级网络，上位机与基站之间通过CAN总线方式通讯。

电路原理为无线发讯机发出的红外线信号由红外接收管接收后，经过滤波器滤除干扰，送入专用解调集成电路解调。解调后的信号再经输出电路转换为电压型信号输出。

电压输出型电路有专门的电源线提供工作电流。在没有信号或发“0”信号时接在0V线与信号线之前的晶体管呈饱和状态，输入低电平信号；收到“1”信号时此晶体管呈截止状态，信号线为高阻，输出电平由外电路决定，故便于与各种电路接口。

本发明利用所述的矿井电机车运输轨道监控系统的矿井电机车定位方法，其特征在于根据矿车长度、运行平均速度及机车类型、牵引空车、重车质量，经过行车验算和方案比较选择，因而设计轨道区段可得出最小固定值，股道长度根据川脉长度、溜井位置、机车数量综合考虑，在“绝缘节”的两端设置无线收讯机，此无线收讯机之间的距离为3～５m。

所述的最小固定值为40m，那么道岔区段、无岔区段、接近区段的“绝缘节”距离不得小于40m，网络C中的C00A-01、C00B-02、C01A-03、C01B-04，当网络C中的无线收讯机C00A-01接收到00号机车无线发讯机发出的红外线信息编码后，计算机判定无线收讯机C00A-01所在的区段G1为占用区段，显示为红色，当网络C中的无线收讯机C00B-02接收到00号机车无线发讯机发出的红外线信息编码后，计算机判断无线收讯机C00B-02所在区段G2为占用区段，显示为红色，当网络C中的无线收讯机C01A-03接收到00号机车无线发讯机发出的红外线信息编码后，计算机判断无线收讯机C01A-03所在区段G2为占用区段，而同时判断00号机车整列车已经全部在G2区段，并解锁G1区段，依此类推，当后一对无线发讯机的A接收到红外线信息编码后，判定前一对无线发讯机的A所在区段为解锁状态，机车最多占用2个及2个以下的区段。

本发明的系统结构所选择的工控网络为多层总线星型混合结构的二级网络，中心站的主控机采用新汉工业控制微机，分站和基站设在井下或硐里，采用华邦单片机。

本发明的矿井电机车运输轨道监控系统也可称为“空中轨道电路”，克服井下矿恶劣的运输环境所造成的困难，在井下窄轨铁路信号设计中引入“空中轨道电路”概念，设计的“空中轨道电路”采用红外发射、接收器代替传统的轨道电路和计轴器的作用。

本发明的优点：设备完好率高，维修更换率低，能够适应最恶劣的井下运输环境的特点，为井下运输监控系统在生产实际中长期稳定使用奠定了坚实的基础。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图所给出的实施例，进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明的一种矿井电机车运输轨道监控系统，其特征在于：系统结构选择的工控网络为多层总线星型混合结构的二级网络，由运输监控中心，通过通讯网与此运输监控中心相连接的远地控制分站，与此远地控制分站相连接的测控设备所组成，

所述的运输监控中心包括大屏幕监视器，与此大屏幕监视器相连接的显示器、鼠标、键盘切换器，分别与此显示器、鼠标、键盘切换器相连接的监视器、一组工控机，与此一组工控机相连接的通讯网所组成，此一组通讯网设有通讯切换器、智能通讯器并与所述的远地控制分站相连接，

所述的远地控制分站由并行的A0控制分站、B0控制分站、B1控制分站、B2控制分站、B3控制分站、B4控制分站、B5控制分站、B6控制分站、B7控制分站、B8控制分站、B9控制分站、C0无线基站、C1无线基站、C2无线基站、C3无线基站、C4无线基站、D0无线基站、D1无线基站、D2无线基站、D3无线基站、D4无线基站所组成，

所述的测控设备由A0接线盒、B0接线盒、C01A无线收讯机、D01A无线收讯机、无线发讯机所组成，所述的A0接线盒与信号机相连接，所述的B0接线盒与转辙机相连接，所述的C01A无线收讯机、D01A无线收讯机与所述的无线发讯机作无线信号连接，

所述的A0控制分站与所述的A0接线盒相连接，所述的B0控制分站、B1控制分站、B2控制分站、B3控制分站、B4控制分站、B5控制分站、B6控制分站、B7控制分站、B8控制分站、B9控制分站分别与所述的B0接线盒相连接，所述的C01A无线收讯机分别与所述的C0无线基站、C1无线基站、C2无线基站、C3无线基站、C4无线基站相连接，所述的D01A无线收讯机分别与所述的D0无线基站、D1无线基站、D2无线基站、D3无线基站、D4无线基站相连接。

所述的运输监控中心设有UPS，所述的一组工控机为工控机A、工控机B，所述的一组通讯网包括A网络通讯电缆、B网络通讯电缆、C网络通讯电缆、D网络通讯电缆。

所述的运输监控中心引出4根网络通讯电缆即A网络通讯电缆、B网络通讯电缆、C网络通讯电缆、D网络通讯电缆通往井下或硐中，每根网络通讯电缆挂接10个控制分站或10个无线基站，每个控制分站连接4个测控点，每个测控点包括：1个信号机，1台转辙机，每个基站接10对无线收讯机。

所述的无线发讯机为红外线发射器，此红外线发射器由无线发讯机本体与红外线发射头通过电缆连接组成，无线发讯机安装在矿井电机车驾驶室内，红外线发射头安装在矿井电机车的车头无遮挡、无触碰处，红外线发射器的内部结构由充电电路、时钟电路、编码和发射电路相互连接成，充电电路由过压保护、整流稳压电路连接成。

可以直接采用10～32V交、直流电工作，输入不分极性。电池输出供逻辑和发送电路使用，并由欠压保护电路检测。当电池组放电完毕时，欠压保护电路输出信号，使得整个电路停止工作。

时钟发生器提供两种频率，38.4kHz方波信号作为载波信号，1.2kHz作为编码器移位时钟。

在电路板上有两个机号旋转编码开关，旋动两个开关可组成40种不同的编码。无线发讯机面板上装有车类设置开关及发车、左行、右行请求按钮。旋动或按下它们能形成各自编码。把产生的编码一起输入串行编码器中，之后以16位串行码输出到发射功率放大电路。

38.4kHz方波信号受上述串行码的控制通断，形成“1”发“0”停的振幅键控信号，经功率放大后送往发送器对外发射。当电机车行驶至无线收讯机接收范围内时，无线收讯机就能收到由无线发讯机编号、车类、车况编码调制的信号。所述的无线收讯机为红外线接收器，此红外线接收器成对布置：A红外线接收器、B红外线接收器两个单体设备通过两芯电缆连接，配合无线发讯机显示运行状态、类别、车号的十六位码信息，此红外线接收器由红外接收管，与此红外接收管相连接的滤波器，与此滤波器相连接的解调集成电路，与此解调集成电路相连接的电压输出型输出电路所组成。

电路原理为无线发讯机发出的红外线信号由红外接收管接收后，经过滤波器滤除干扰，送入专用解调集成电路解调。解调后的信号再经输出电路转换为电压型信号输出。

电压输出型电路有专门的电源线提供工作电流。在没有信号或发“0”信号时接在0V线与信号线之前的晶体管呈饱和状态，输入低电平信号；收到“1”信号时此晶体管呈截止状态，信号线为高阻，输出电平由外电路决定，故便于与各种电路接口。

所述的所有无线收讯机都通过基站串联，形成此系统的第三级网络，上位机与基站之间通过CAN总线方式通讯。

一种利用所述的矿井电机车运输轨道监控系统的矿井电机车定位方法，其特征在于根据矿车长度、运行平均速度及机车类型、牵引空车、重车质量，经过行车验算和方案比较选择，因而设计轨道区段可得出最小固定值，股道长度根据川脉长度、溜井位置、机车数量综合考虑，在“绝缘节”的两端设置无线收讯机，此无线收讯机之间的距离为3～5m。

实施例

所述的最小固定值为40m，那么道岔区段、无岔区段、接近区段的“绝缘节”距离不得小于40m，网络C中的C00A-01、C00B-02、C01A-03、C01B-04，当网络C中的无线收讯机C00A-01接收到00号机车无线发讯机发出的红外线信息编码后，计算机判定无线收讯机C00A-01所在的区段G1为占用区段，显示为红色，当网络C中的无线收讯机C00B-02接收到00号机车无线发讯机发出的红外线信息编码后，计算机判断无线收讯机C00B-02所在区段G2为占用区段，显示为红色，当网络C中的无线收讯机C01A-03接收到00号机车无线发讯机发出的红外线信息编码后，计算机判断无线收讯机C01A-03所在区段G2为占用区段，而同时判断00号机车整列车已经全部在G2区段，并解锁G1区段，依此类推，当后一对无线发讯机的A接收到红外线信息编码后，判定前一对无线发讯机的A所在区段为解锁状态，机车最多占用2个及2个以下的区段。

在本实施例中，无线收讯机C00A-01、无线收讯机C00B-02 C01A无线收讯机 C00A-01等为本发明的系统设备编号： C网0号基站的第一对无线收讯机命名为C00，其中分为两个，一个为C00A，一个为C00B。

本发明的系统结构所选择的工控网络为多层总线星型混合结构的二级网络，中心站的主控机采用新汉工业控制微机，分站和基站设在井下或硐里，采用华邦单片机。

本发明设备完好率高，维修更换率低，能够适应最恶劣的井下运输环境，为井下运输监控系统在生产实际中长期稳定使用奠定了坚实的基础。

Claims (8)

1.一种矿井电机车运输轨道监控系统，其特征在于：系统结构选择的工控网络为多层总线星型混合结构的二级网络，由运输监控中心，通过通讯网与此运输监控中心相连接的远地控制分站，与此远地控制分站相连接的测控设备所组成，

所述的运输监控中心包括大屏幕监视器，与此大屏幕监视器相连接的显示器、鼠标、键盘切换器，分别与此显示器、鼠标、键盘切换器相连接的监视器、一组工控机，与此一组工控机相连接的通讯网所组成，此一组通讯网设有通讯切换器、智能通讯器并与所述的远地控制分站相连接，

所述的远地控制分站由并行的A0控制分站、B0控制分站、B1控制分站、B2控制分站、B3控制分站、B4控制分站、B5控制分站、B6控制分站、B7控制分站、B8控制分站、B9控制分站、C0无线基站、C1无线基站、C2无线基站、C3无线基站、C4无线基站、D0无线基站、D1无线基站、D2无线基站、D3无线基站、D4无线基站所组成，

所述的测控设备由A0接线盒、B0接线盒、C01A无线收讯机、D01A无线收讯机、无线发讯机所组成，所述的A0接线盒与信号机相连接，所述的B0接线盒与转辙机相连接，所述的C01A无线收讯机、D01A无线收讯机与所述的无线发讯机作无线信号连接，

所述的A0控制分站与所述的A0接线盒相连接，所述的B0控制分站、B1控制分站、B2控制分站、B3控制分站、B4控制分站、B5控制分站、B6控制分站、B7控制分站、B8控制分站、B9控制分站分别与所述的B0接线盒相连接，所述的C01A无线收讯机分别与所述的C0无线基站、C1无线基站、C2无线基站、C3无线基站、C4无线基站相连接，所述的D01A无线收讯机分别与所述的D0无线基站、D1无线基站、D2无线基站、D3无线基站、D4无线基站相连接。

2.根据权利要求1所述的矿井电机车运输轨道监控系统，其特征在于所述的运输监控中心设有UPS，所述的一组工控机为工控机A、工控机B，所述的一组通讯网包括A网络通讯电缆、B网络通讯电缆、C网络通讯电缆、D网络通讯电缆。

3.根据权利要求1所述的矿井电机车运输轨道监控系统，其特征在于所述的运输监控中心引出4根网络通讯电缆即A网络通讯电缆、B网络通讯电缆、C网络通讯电缆、D网络通讯电缆通往井下或硐中，每根网络通讯电缆挂接10个控制分站或10个无线基站，每个控制分站连接4个测控点，每个测控点包括：1个信号机，1台转辙机，每个基站接10对无线收讯机。

4.根据权利要求1所述的矿井电机车运输轨道监控系统，其特征在于所述的无线发讯机为红外线发射器，此红外线发射器由无线发讯机本体与红外线发射头通过电缆连接组成，无线发讯机安装在矿井电机车驾驶室内，红外线发射头安装在矿井电机车的车头无遮挡、无触碰处，红外线发射器的内部结构由充电电路、时钟电路、编码和发射电路相互连接成，充电电路由过压保护、整流稳压电路连接成。

5.根据权利要求1所述的矿井电机车运输轨道监控系统，其特征在于所述的无线收讯机为红外线接收器，此红外线接收器成对布置：A红外线接收器、B红外线接收器两个单体设备通过两芯电缆连接，配合无线发讯机显示运行状态、类别、车号的十六位码信息，此红外线接收器由红外接收管，与此红外接收管相连接的滤波器，与此滤波器相连接的解调集成电路，与此解调集成电路相连接的电压输出型输出电路所组成。

6.根据权利要求1所述的矿井电机车运输轨道监控系统，其特征在于所述的所有无线收讯机都通过基站串联，形成此系统的第三级网络，上位机与基站之间通过CAN总线方式通讯。

7.一种利用根据权利要求1所述的矿井电机车运输轨道监控系统的矿井电机车定位方法，其特征在于根据矿车长度、运行平均速度及机车类型、牵引空车、重车质量，经过行车验算和方案比较选择，因而设计轨道区段可得出最小固定值，股道长度根据川脉长度、溜井位置、机车数量综合考虑，在“绝缘节”的两端设置无线收讯机，此无线收讯机之间的距离为3～5m。

8.根据权利要求7所述的矿井电机车运输轨道监控系统的矿井电机车定位方法，其特征在于所述的最小固定值为40m，那么道岔区段、无岔区段、接近区段的“绝缘节”距离不得小于40m，网络C中的C00A-01、C00B-02、C01A-03、C01B-04，当网络C中的无线收讯机C00A-01接收到00号机车无线发讯机发出的红外线信息编码后，计算机判定无线收讯机C00A-01所在的区段G1为占用区段，显示为红色，当网络C中的无线收讯机C00B-02接收到00号机车无线发讯机发出的红外线信息编码后，计算机判断无线收讯机C00B-02所在区段G2为占用区段，显示为红色，当网络C中的无线收讯机C01A-03接收到00号机车无线发讯机发出的红外线信息编码后，计算机判断无线收讯机C01A-03所在区段G2为占用区段，而同时判断00号机车整列车已经全部在G2区段，并解锁G1区段，依此类推，当后一对无线发讯机的A接收到红外线信息编码后，判定前一对无线发讯机的A所在区段为解锁状态，机车最多占用2个区段。

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