CN105270444B - 一种实现井下机车作业优化调度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明针对目前井下矿山机车作业人工调度现状，设计一套井下机车作业调度的优化方法，优化调度算法根据安装在机车上的车载终端上传的工作指令申请、机车当前所在地图拓扑结构中的位置和所去目的地的位置，获取该机车途经的调度区域列表和该机车当前所在及下一个调度区域内其他机车当前位置信息、行进方向、对轨道的占用情况、各机车的预计运行时间，结合避让、优先级、到达目的地时间最短的机车优先行进等调度原则，自动全面规划车辆和路段的运行及封闭状况，实现自动派车，自动控制道岔及红绿灯状态。指导机车司机生产作业，可提高矿区运输能力、降低运输运营成本，有效提高井下机车运输生产效率与调度管理水平，并为井下机车无人驾驶奠定基础。
Description
技术领域
本发明涉及井下矿山、电子信息领域，主要针对井下矿山参与生产的运输机车作业情况，提出一种最优调度的方法，综合利用计算机学、运筹学和GIS等技术，实现井下机车生产作业的优化调度。
背景技术
目前井下矿山作业机车的调度系统大多为人工调度，部分依靠可编程控制器（PLC）为主的“信集闭”系统，通过人工操作，由PLC控制道岔、红绿灯等设备状态实现对井下机车的调度，存在无法及时掌握井下路况信息、只能针对局部进行调度、运输效率低等问题。随着井下矿山现代开采技术自动化程度的提高，矿山企业面对如何提高工作效率、提高工作安全系数、提高运营效率等现状，对井下作业设备的自动化、信息化乃至无人化的需求也越来越高。
发明内容
本发明针对现有人工调度的缺陷，以车站、单轨路段、道岔等作为约束条件，模拟现实井下机车轨道路网情况生成路口数据，建立地图拓扑结构，在此基础上结合实时获取的机车信息和路况信息，以及预先设定的调度规则形成机车作业调度优化算法，通过该算法得到机车的最优调度指令，并下发给每一辆机车，实现自动派车，自动控制道岔及红绿灯状态，有效的缩短了机车工作时间，提高井下机车运输生产效率。
附图说明
图1 机车优化调度工作流程
图2 优化调度算法的输入与输出
图3 机车运行轨道GIS地图
图中：1为机车，2为机车司机，3为车载终端，4为无线通信网络，5为地面调度中心，6为监控计算机，7为调度人员(生产指挥人员)， 8为汇车站点，9为岔道，10为单轨路段，11为调度区域，12为红绿灯。
具体实施方式
在井下矿山作业的机车(1)上安装车载终端(3)，车载终端(3)通过井下无线通信网络(4)与调度中心(5)的监控计算机(6)进行数据通信，调度中心(5)的监控计算机(6)上运行优化调度算法和井下矿山机车运行轨道的真实数字GIS地图。
机车运行轨道GIS地图模拟现实井下轨道道路网情况，将井下轨道线路中有2条或者多条轨道并行的停车区域分解定义为汇车站点（8）；将连接不同单轨路段的站点分解定义为岔道（9），具有多个可选择的行进方向；将汇车站点（8）和岔道（9）间的连接轨道分解定义为单轨路段（10），单轨路段（10）被机车占用后只允许与其一行进方向的机车行驶。汇车站点（8）、岔道（9）和单轨路段（10）作为机车轨道GIS的基本单元和机车行驶必经或必占用的关键点，我们定义其为路口数据。将路口数据连接起来，建立地图拓扑结构。
岗位司机(2)通过车载终端(3)进行工作指令申请，调度中心(5)监控计算机(6)上的优化调度算法依据车载终端(3)上传的工作指令申请；将地图拓扑结构中由单轨路段（10）和岔道（9）连接组成的独立区域分解成多个调度区域（11）；根据机车当前所在地图拓扑结构中的位置和所去目的地的位置，获取机车途经的调度区域（11）列表和该机车当前所在及下一个调度区域（11）内其他机车当前位置信息、行进方向、对轨道的占用情况以及调度区域（11）各机车的预计运行时间。
优化调度算法依据车载终端(3)上传的工作指令申请、调度区域（11）列表和其他机车情况信息，结合封闭路段不允许机车倒车避让；低优先级方向机车避让，高优先级方向机车行驶；优先级相同的情况，到达目的地时间最短的机车优先行进等原则；自动全面规划车辆和路段的运行及封闭状况，得出对于该车辆的最合理调度指令，当机车进入到下一个调度区域时重复上述计算过程；通过井下无线通信网络(4)下发到车载终端(3)和道岔（9）及红绿灯（12）的控制器（PLC），控制器(PLC)接收指令后将道岔（9）和红绿灯（12）置成相应状态；车载终端(3) 接收到调度指令后，提示司机(2)按调度指令运行。从安全角度考虑，调度指令从监控计算机(6)下发给车载终端(3)前，可提醒并显示给生产指挥人员(7),由生产指挥人员(7)仲裁指令的可行性，确认后再下发至车载终端(3)。
经济效益
本方法可实现对井下机车运输过程的全程监控与行进避让的自动控制，能够缩短机车工作时间，提高矿区运输能力，降低运输运营成本，有效提高井下机车运输生产效率与调度管理水平，为井下机车作业无人驾驶奠定基础。
Claims (4)
1.一种实现井下机车作业优化调度的方法，其特征是模拟现实井下机车轨道路网情况生成路口数据，建立地图拓扑结构，根据机车当前所在地图拓扑结构中的位置和所去目的地的位置，将地图拓扑结构分解为多个调度区域（11）；获取该机车途经的调度区域（11）列表和该机车当前所在及下一个调度区域（11）内其他机车当前位置信息、行进方向、对轨道的占用情况、各机车的预计运行时间，结合调度规则而形成，自动全面规划车辆和路段的运行及封闭状况，得出对于该车辆的最合理调度指令，当机车进入到下一个调度区域时重复上述计算过程，实现自动派车，自动控制道岔及红绿灯状态。
2.根据权利要求1所述的一种实现井下机车作业优化调度的方法，其特征为：
所述的地图拓扑结构，是将路口数据连接起来而生成；定义汇车站点（8）、岔道（9）和单轨路段（10）为优化调度算法的路口数据。
3.根据权利要求1所述的一种实现井下机车作业优化调度的方法，其特征为：
所述的调度区域（11），是地图拓扑结构中由单轨路段（10）和岔道（9）连接组成的独立区域。
4.根据权利要求1所述的一种实现井下机车作业优化调度的方法，其特征为：
所述的调度规则，是封闭路段不允许机车倒车避让；低优先级方向机车避让，高优先级方向机车行驶；优先级相同的情况，到达目的地时间最短的机车优先行进。
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