单轨吊机车防撞报警装置在矿井的应用

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［摘要］针对单轨吊机车因车身过长过弯道时，司机存在视觉盲区，易发生碰撞事故等问题，设计了一种单轨吊机车防撞报警装置。该装置基于超声波雷达探测器对障碍物进行探测，并发出声光预警，避免碰撞事故的发生，提高了井下运输质量，保证了运输安全。

［关键词］单轨吊机车；防撞报警；雷达探测；运输

单轨吊机车是一种多功能、高效率、多用途的煤矿井下辅助运输设备，是目前较为先进的矿井辅助运输设备。该机车行驶于悬吊单轨系统，不受底板条件限制，能够在地质环境较为复杂、运输巷道坡度变化较大、运输效率和运输量要求较高等特殊运输环境条件下完成井下设备的吊装和运输工作［1］。该机车具有良好的通过能力，具有压力保护、温度保护、限速保护、制动保护等保护功能，在井下实际应用中也显现出了较大的优势，应用前景广阔。单轨吊机车结构如图1所示。该机车在实际运行中也暴露出一些缺点：单轨吊机车车身总长达到25m，特别在转弯时（转弯半径4m），机车司机存在视觉盲区，不容易观察到车头前方是否安全畅通；而单轨吊机车未设置防撞预警保护装置，若前方有障碍物就容易发生碰撞事故，造成设备财产损失。如某矿在工作面和运输大巷安装运输过程中，就发生过机车两次与风门或货物相撞的事故，造成风门和机车部件损坏。为此，设计了一种单轨吊机车防撞报警装置，实现障碍物防撞的探测和预警，从而有效防止碰撞事故的发生，保障人员和设备安全。

1设计总体思路

提出的单轨吊机车防撞报警装置能够在单轨吊机车行驶过程中，连续探测单轨吊运行前方是否安全畅通，当前方有障碍物时，能够立即发出声光预警，必要时自动紧急制动停车，保证安全运输。该设计基于汽车的倒车雷达原理，将雷达探测头（距离侦测器）分别安装在单轨吊两端的驾驶室前方适当位置，使前方3m处的探测面积略大于车身截面，保证可靠有效探测障碍物。显示器和蜂鸣器安装在驾驶室内显著位置，以方便观察聆听。当单轨吊行驶至接近障碍物的警戒距离时，显示器显示障碍物距离，蜂鸣器发出报警声，提醒司机立即停车检查；当单轨吊与障碍物达到危险距离时，立即发出紧急制动指令，迫使单轨吊主动停车，有效防止直接相撞的事故，保障人员和设备的安全。

2设计技术方案

2.1单轨吊机车防撞报警装置的基本结构

根据设计思路，该设计是基于汽车的超声波雷达测距原理，与单轨吊控制系统相结合，设计制作了一套单轨吊机车防撞报警装置。该装置结构主要包括超声波距离侦测器、控制器和显示报警器等。其主要技术参数为：工作电压12VDC；报警音量70~90dB；工作温度范围-40~85℃；测试距离0.3~3.5m；探测水平角110°、垂直角60°。（1）超声波侦测器。主要功能是发出和接收超声波信号，然后将信号输入到控制器里面，并通过显示器显示出来。超声波侦测器分别安装在单轨吊两端的驾驶室A、驾驶室B前方适当位置，使前方3m处的探测面积略大于车身截面，保证可靠有效探测障碍物。（2）控制器。它是一个微电脑型主机，对探测信号进行处理，计算出车体与障碍物之间的距离及方位，根据计算结果，若进入警戒范围，则发出报警指令或制动指令。控制器安装在机车的辅助单元内较安全可靠且防水防损的位置。（3）显示器报警。当传感器探知胶轮车与障碍物的距离达到警戒距离时，系统会通过显示报警器显示实际距离，并发出如“1m！1m！”语音警报声；当传感器探知胶轮车与障碍物的距离达到危险距离时，发出如“停车！停车！”语音警报声，提醒驾驶员注意减速制动，停车检查；当达到极限距离时，控制器立即自动接通紧急制动系统，并使单轨吊停车，从而有效防止相撞事故发生，保障人员和设备的安全。显示报警器安装在驾驶室A和驾驶室B内安全醒目的位置，以方便观察聆听。单轨吊防撞装置原理如图2所示。

2.2工作原理

该防撞预警装置在一列单轨吊机车上需要安装2台防撞报警器。驾驶室A的前方安装1台超声波侦测器，其控制器和蜂鸣器安装在驾驶室B内；驾驶室B的前方安装1台超声波侦测器，其控制器和蜂鸣器安装在驾驶室A内，如图3所示。防撞装置电源由单轨吊电控系统的12V本安电源提供，2台控制器都与单轨吊的制动系统的急停按钮相并联连接，不管单轨吊向哪个方向行驶，也不管司机在哪个驾驶室驾驶操作，都能为司机提供运行前方的安全状况，以保证有碰撞危险时发出报警信号，紧急时自动断电刹车，保证防撞装置工作的可靠性。当单轨吊机车运行前方没有障碍物时，超声波侦测器无反射波接收，防撞控制器不动作，机车安全行驶；当单轨吊机车运行前方有障碍物时，超声波侦测器发出的超声波信号被障碍物反射，并被侦测器接收，同时侦测器将距离信号立即传送给控制器，经控制器分析计算后，立即发出声光报警或紧急停车指令。

3应用效果分析

以某矿91采区运输大巷1#、2#单轨吊机车运输为例，对单轨吊机车防撞预警装置进行现场应用测试。1#、2#单轨吊机车主要负责91采区采掘工作面的物料、电缆、开关、采掘设备、运输设备等辅助运输。测试期间，91采区存在1个掘进工作面和1个安装工作面。掘进工作面单轨吊运输线路为：运输大巷→工作面车场→掘进工作面；安装工作面单轨吊运输线路为：运输大巷→工作面运巷车场→工作面运巷→工作面切眼。两者需要经过的弯道、风门、巷道交叉口等转弯处较多。经过3个月的单轨吊机车运行测试结果是：未发生碰撞事故，预警装置在单轨吊机车运行过程中对周围障碍物的探测和报警灵敏可靠，系统整体运行安全稳定，且预警装置代替了原来人工跟车，降低了人工使用成本。

4结论

该单轨吊机车防撞预警装置的应用，减轻了工人的劳动强度，提高了井下单轨吊机车安全运输的质量和速度，有效避免了因发生碰撞造成的单轨吊和运送设备的损坏，提高了单轨吊运输的安全可靠性，具有一定的推广使用意义。但为了充分保证单轨吊机车在辅助运输中的效果，应当根据矿井实际运输条件，强化辅助运输的智能化操控水平，进一步增强单轨吊机车运输的安全可靠性。

［参考文献］

［1］吴家安.煤矿井下单轨吊机车辅助运输系统的应用［J］.煤矿机电，2014（1）：109-111.

作者：徐特 单位：潞安化工集团黑龙关煤业有限公司