專利名稱：礦井電機車運輸監控系統及礦井電機車定位方法
技術領域：
本發明涉及礦井電機車運輸系統中檢測軌道占用區段的檢測方法，特別是一種礦井電機車運輸監控系統及礦井電機車定位方法。
背景技術：
我國現有礦井窄軌鐵路近萬公里，由于井下工作條件差、行車密度大、光線弱，致使機車運輸通過能力差且事故頻發，成為限制礦井產量和影響運輸安全的重要制約因素。 要解決這一問題，不僅要靠提高人員素質、加強生產管理，還要依靠科技進步和設備現代化。目前國內井下鐵礦鐵路運輸系統使用的冶金礦山“信集閉”系統多采用軌道電路或軌道計軸器檢測軌道占用區段，而此方式要求井下環境較高，巷道地面干爽，運輸礦車平穩， 無礦石墜落，列車不脫軌等。國內井下礦運輸巷道的實際情況大多是地面泥濘、積水多、巷內多粉塵、電磁干擾強、礦石經常墜落及列車偶爾脫軌的惡劣環境。檢測軌道占用區段的軌道電路設備投入使用不久后，由于泥濘積水等原因經常損壞，軌道電路經常不通，而檢測軌道占用區段的計軸器由于礦石掉落與礦車輪擠壓導致大量損壞。上述兩種情況造成整套“信集閉”系統無法追蹤機車位置和車皮數量而癱瘓，投入大量人力、時間、備件，廠礦難以承受系統頻繁更換備件造成停機、高額的備件費用以及礦石運輸系統的癱瘓，甚至出現棄系統不用的現象。
發明內容
本發明的目的是提供一種設備完好率高，維修更換率低，能夠適應最惡劣的井下運輸環境的礦井電機車運輸軌道監控系統。本發明的另一個目的是提供一種采用所述的礦井電機車運輸軌道監控系統的礦井電機車定位方法。本發明的目的是通過下述技術方案來實現的
本發明的一種礦井電機車運輸軌道監控系統，其特征在于系統結構選擇的工控網絡為多層總線星型混合結構的二級網絡，由運輸監控中心，通過通訊網與此運輸監控中心相連接的遠地控制分站，與此遠地控制分站相連接的測控設備所組成，
所述的運輸監控中心包括大屏幕監視器，與此大屏幕監視器相連接的顯示器、鼠標、鍵盤切換器，分別與此顯示器、鼠標、鍵盤切換器相連接的監視器、一組工控機，與此一組工控機相連接的通訊網所組成，此一組通訊網設有通訊切換器、智能通訊器并與所述的遠地控制分站相連接，
所述的遠地控制分站由并行的AO控制分站、BO控制分站、Bl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、CO無線基站、Cl無線基站、C2無線基站、C3無線基站、C4無線基站、DO無線基站、Dl 無線基站、D2無線基站、D3無線基站、D4無線基站所組成，
所述的測控設備由AO接線盒、BO接線盒、COlA無線收訊機、DOlA無線收訊機、無線發訊機所組成，所述的AO接線盒與信號機相連接，所述的BO接線盒與轉轍機相連接，所述的 COlA無線收訊機、DOlA無線收訊機與所述的無線發訊機作無線信號連接，
所述的AO控制分站與所述的AO接線盒相連接，所述的BO控制分站、Bl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控制分站分別與所述的BO接線盒相連接，所述的COlA無線收訊機分別與所述的CO 無線基站、Cl無線基站、C2無線基站、C3無線基站、C4無線基站相連接，所述的DOlA無線收訊機分別與所述的DO無線基站、Dl無線基站、D2無線基站、D3無線基站、D4無線基站相連接。所述的運輸監控中心設有UPS，所述的一組工控機為工控機A、工控機B，所述的一組通訊網包括A網絡通訊電纜、B網絡通訊電纜、C網絡通訊電纜、D網絡通訊電纜。所述的運輸監控中心引出4根網絡通訊電纜即A網絡通訊電纜、B網絡通訊電纜、 C網絡通訊電纜、D網絡通訊電纜通往井下或硐中，每根網絡通訊電纜掛接10個控制分站或 10個無線基站，每個控制分站連接4個測控點，每個測控點包括1個信號機，1臺轉轍機， 每個基站接10對無線收訊機。所述的無線發訊機為紅外線發射器，此紅外線發射器由無線發訊機本體與紅外線發射頭通過電纜連接組成，無線發訊機安裝在礦井電機車駕駛室內，紅外線發射頭安裝在礦井電機車的車頭無遮擋、無觸碰處，紅外線發射器的內部結構由充電電路、時鐘電路、編碼和發射電路相互連接成，充電電路由過壓保護、整流穩壓電路連接成。時鐘發生器提供兩種頻率，38. 4kHz方波信號作為載波信號，1. 2kHz作為編碼器移位時鐘。 在電路板上有兩個機號旋轉編碼開關，旋動兩個開關可組成40種不同的編碼。無線發訊機面板上裝有車類設置開關及發車、左行、右行請求按鈕。旋動或按下它們能形成各自編碼。把產生的編碼一起輸入串行編碼器中，之后以16位串行碼輸出到發射功率放大電路。38. 4kHz方波信號受上述串行碼的控制通斷，形成“ 1 ”發“0”停的振幅鍵控信號， 經功率放大后送往發送器對外發射。當電機車行駛至無線收訊機接收范圍內時，無線收訊機就能收到由無線發訊機編號、車類、車況編碼調制的信號。所述的無線收訊機為紅外線接收器，此紅外線接收器成對布置A紅外線接收器、B紅外線接收器兩個單體設備通過兩芯電纜連接，配合無線發訊機顯示運行狀態、類別、車號的十六位碼信息，此紅外線接收器由紅外接收管，與此紅外接收管相連接的濾波器，與此濾波器相連接的解調集成電路，與此解調集成電路相連接的電壓輸出型輸出電路所組成。所述的所有無線收訊機都通過基站串聯，形成此系統的第三級網絡，上位機與基站之間通過CAN總線方式通訊。電路原理為無線發訊機發出的紅外線信號由紅外接收管接收后，經過濾波器濾除干擾，送入專用解調集成電路解調。解調后的信號再經輸出電路轉換為電壓型信號輸出。電壓輸出型電路有專門的電源線提供工作電流。在沒有信號或發“ 0 ”信號時接在 OV線與信號線之前的晶體管呈飽和狀態，輸入低電平信號；收到“1”信號時此晶體管呈截止狀態，信號線為高阻，輸出電平由外電路決定，故便于與各種電路接口。本發明利用所述的礦井電機車運輸軌道監控系統的礦井電機車定位方法，其特征在于根據礦車長度、運行平均速度及機車類型、牽引空車、重車質量，經過行車驗算和方案比較選擇，因而設計軌道區段可得出最小固定值，股道長度根據川脈長度、溜井位置、機車數量綜合考慮，在“絕緣節”的兩端設置無線收訊機，此無線收訊機之間的距離為3 5m。所述的最小固定值為40m，那么道岔區段、無岔區段、接近區段的“絕緣節”距離不得小于40m,網絡C中的C00A-0U C00B-02、C01A-03、C01B-04，當網絡C中的無線收訊機 C00A-01接收到00號機車無線發訊機發出的紅外線信息編碼后，計算機判定無線收訊機 C00A-01所在的區段Gl為占用區段，顯示為紅色，當網絡C中的無線收訊機C00B-02接收到 00號機車無線發訊機發出的紅外線信息編碼后，計算機判斷無線收訊機C00B-02所在區段 G2為占用區段，顯示為紅色，當網絡C中的無線收訊機C01A-03接收到00號機車無線發訊機發出的紅外線信息編碼后，計算機判斷無線收訊機C01A-03所在區段G2為占用區段，而同時判斷00號機車整列車已經全部在G2區段，并解鎖Gl區段，依此類推，當后一對無線發訊機的A接收到紅外線信息編碼后，判定前一對無線發訊機的A所在區段為解鎖狀態，機車最多占用2個及2個以下的區段。本發明的系統結構所選擇的工控網絡為多層總線星型混合結構的二級網絡，中心站的主控機采用新漢工業控制微機，分站和基站設在井下或硐里，采用華邦單片機。本發明的礦井電機車運輸軌道監控系統也可稱為“空中軌道電路”，克服井下礦惡劣的運輸環境所造成的困難，在井下窄軌鐵路信號設計中引入“空中軌道電路”概念，設計的“空中軌道電路”采用紅外發射、接收器代替傳統的軌道電路和計軸器的作用。本發明的優點設備完好率高，維修更換率低，能夠適應最惡劣的井下運輸環境的特點，為井下運輸監控系統在生產實際中長期穩定使用奠定了堅實的基礎。
圖1為本發明的結構框圖。
具體實施例方式下面結合附圖所給出的實施例，進一步說明本發明的具體實施方式
。如圖1所示，本發明的一種礦井電機車運輸軌道監控系統，其特征在于系統結構選擇的工控網絡為多層總線星型混合結構的二級網絡，由運輸監控中心，通過通訊網與此運輸監控中心相連接的遠地控制分站，與此遠地控制分站相連接的測控設備所組成，
所述的運輸監控中心包括大屏幕監視器，與此大屏幕監視器相連接的顯示器、鼠標、鍵盤切換器，分別與此顯示器、鼠標、鍵盤切換器相連接的監視器、一組工控機，與此一組工控機相連接的通訊網所組成，此一組通訊網設有通訊切換器、智能通訊器并與所述的遠地控制分站相連接，
所述的遠地控制分站由并行的AO控制分站、BO控制分站、Bl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、CO無線基站、Cl無線基站、C2無線基站、C3無線基站、C4無線基站、DO無線基站、Dl 無線基站、D2無線基站、D3無線基站、D4無線基站所組成，
所述的測控設備由AO接線盒、BO接線盒、COlA無線收訊機、DOlA無線收訊機、無線發訊機所組成，所述的AO接線盒與信號機相連接，所述的BO接線盒與轉轍機相連接，所述的COlA無線收訊機、DOlA無線收訊機與所述的無線發訊機作無線信號連接，
所述的AO控制分站與所述的AO接線盒相連接，所述的BO控制分站、Bl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控制分站分別與所述的BO接線盒相連接，所述的COlA無線收訊機分別與所述的CO 無線基站、Cl無線基站、C2無線基站、C3無線基站、C4無線基站相連接，所述的DOlA無線收訊機分別與所述的DO無線基站、Dl無線基站、D2無線基站、D3無線基站、D4無線基站相連接。所述的運輸監控中心設有UPS，所述的一組工控機為工控機A、工控機B，所述的一組通訊網包括A網絡通訊電纜、B網絡通訊電纜、C網絡通訊電纜、D網絡通訊電纜。所述的運輸監控中心引出4根網絡通訊電纜即A網絡通訊電纜、B網絡通訊電纜、 C網絡通訊電纜、D網絡通訊電纜通往井下或硐中，每根網絡通訊電纜掛接10個控制分站或 10個無線基站，每個控制分站連接4個測控點，每個測控點包括1個信號機，1臺轉轍機， 每個基站接10對無線收訊機。所述的無線發訊機為紅外線發射器，此紅外線發射器由無線發訊機本體與紅外線發射頭通過電纜連接組成，無線發訊機安裝在礦井電機車駕駛室內，紅外線發射頭安裝在礦井電機車的車頭無遮擋、無觸碰處，紅外線發射器的內部結構由充電電路、時鐘電路、編碼和發射電路相互連接成，充電電路由過壓保護、整流穩壓電路連接成。可以直接采用10 32V交、直流電工作，輸入不分極性。電池輸出供邏輯和發送電路使用，并由欠壓保護電路檢測。當電池組放電完畢時，欠壓保護電路輸出信號，使得整個電路停止工作。時鐘發生器提供兩種頻率，38. 4kHz方波信號作為載波信號，1. 2kHz作為編碼器移位時鐘。在電路板上有兩個機號旋轉編碼開關，旋動兩個開關可組成40種不同的編碼。無線發訊機面板上裝有車類設置開關及發車、左行、右行請求按鈕。旋動或按下它們能形成各自編碼。把產生的編碼一起輸入串行編碼器中，之后以16位串行碼輸出到發射功率放大電路。38. 4kHz方波信號受上述串行碼的控制通斷，形成“ 1 ”發“0”停的振幅鍵控信號， 經功率放大后送往發送器對外發射。當電機車行駛至無線收訊機接收范圍內時，無線收訊機就能收到由無線發訊機編號、車類、車況編碼調制的信號。所述的無線收訊機為紅外線接收器，此紅外線接收器成對布置A紅外線接收器、B紅外線接收器兩個單體設備通過兩芯電纜連接，配合無線發訊機顯示運行狀態、類別、車號的十六位碼信息，此紅外線接收器由紅外接收管，與此紅外接收管相連接的濾波器，與此濾波器相連接的解調集成電路，與此解調集成電路相連接的電壓輸出型輸出電路所組成。電路原理為無線發訊機發出的紅外線信號由紅外接收管接收后，經過濾波器濾除干擾，送入專用解調集成電路解調。解調后的信號再經輸出電路轉換為電壓型信號輸出。電壓輸出型電路有專門的電源線提供工作電流。在沒有信號或發“ 0 ”信號時接在 OV線與信號線之前的晶體管呈飽和狀態，輸入低電平信號；收到“1”信號時此晶體管呈截止狀態，信號線為高阻，輸出電平由外電路決定，故便于與各種電路接口。所述的所有無線收訊機都通過基站串聯，形成此系統的第三級網絡，上位機與基站之間通過CAN總線方式通訊。一種利用所述的礦井電機車運輸軌道監控系統的礦井電機車定位方法，其特征在于根據礦車長度、運行平均速度及機車類型、牽引空車、重車質量，經過行車驗算和方案比較選擇，因而設計軌道區段可得出最小固定值，股道長度根據川脈長度、溜井位置、機車數量綜合考慮，在“絕緣節”的兩端設置無線收訊機，此無線收訊機之間的距離為3 5m。
實施例所述的最小固定值為40m，那么道岔區段、無岔區段、接近區段的“絕緣節”距離不得小于40m,網絡C中的C00A-0U C00B-02、C01A-03、C01B-04，當網絡C中的無線收訊機 C00A-01接收到00號機車無線發訊機發出的紅外線信息編碼后，計算機判定無線收訊機 C00A-01所在的區段Gl為占用區段，顯示為紅色，當網絡C中的無線收訊機C00B-02接收到 00號機車無線發訊機發出的紅外線信息編碼后，計算機判斷無線收訊機C00B-02所在區段 G2為占用區段，顯示為紅色，當網絡C中的無線收訊機C01A-03接收到00號機車無線發訊機發出的紅外線信息編碼后，計算機判斷無線收訊機C01A-03所在區段G2為占用區段，而同時判斷00號機車整列車已經全部在G2區段，并解鎖Gl區段，依此類推，當后一對無線發訊機的A接收到紅外線信息編碼后，判定前一對無線發訊機的A所在區段為解鎖狀態，機車最多占用2個及2個以下的區段。在本實施例中，無線收訊機C00A-01、無線收訊機C00B-02 COlA無線收訊機 C00A-01等為本發明的系統設備編號C網0號基站的第一對無線收訊機命名為C00，其中分為兩個，一個為C00A，一個為C00B。本發明的系統結構所選擇的工控網絡為多層總線星型混合結構的二級網絡，中心站的主控機采用新漢工業控制微機，分站和基站設在井下或硐里，采用華邦單片機。本發明設備完好率高，維修更換率低，能夠適應最惡劣的井下運輸環境，為井下運輸監控系統在生產實際中長期穩定使用奠定了堅實的基礎。
權利要求
1.一種礦井電機車運輸軌道監控系統，其特征在于系統結構選擇的工控網絡為多層總線星型混合結構的二級網絡，由運輸監控中心，通過通訊網與此運輸監控中心相連接的遠地控制分站，與此遠地控制分站相連接的測控設備所組成，所述的運輸監控中心包括大屏幕監視器，與此大屏幕監視器相連接的顯示器、鼠標、鍵盤切換器，分別與此顯示器、鼠標、鍵盤切換器相連接的監視器、一組工控機，與此一組工控機相連接的通訊網所組成，此一組通訊網設有通訊切換器、智能通訊器并與所述的遠地控制分站相連接，所述的遠地控制分站由并行的AO控制分站、BO控制分站、Bl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、CO無線基站、Cl無線基站、C2無線基站、C3無線基站、C4無線基站、DO無線基站、Dl 無線基站、D2無線基站、D3無線基站、D4無線基站所組成，所述的測控設備由AO接線盒、BO接線盒、COlA無線收訊機、DOlA無線收訊機、無線發訊機所組成，所述的AO接線盒與信號機相連接，所述的BO接線盒與轉轍機相連接，所述的 COlA無線收訊機、DOlA無線收訊機與所述的無線發訊機作無線信號連接，所述的AO控制分站與所述的AO接線盒相連接，所述的BO控制分站、Bl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控制分站分別與所述的BO接線盒相連接，所述的COlA無線收訊機分別與所述的CO 無線基站、Cl無線基站、C2無線基站、C3無線基站、C4無線基站相連接，所述的DOlA無線收訊機分別與所述的DO無線基站、Dl無線基站、D2無線基站、D3無線基站、D4無線基站相連接。
2.根據權利要求1所述的礦井電機車運輸軌道監控系統，其特征在于所述的運輸監控中心設有UPS，所述的一組工控機為工控機A、工控機B，所述的一組通訊網包括A網絡通訊電纜、B網絡通訊電纜、C網絡通訊電纜、D網絡通訊電纜。
3.根據權利要求1所述的礦井電機車運輸軌道監控系統，其特征在于所述的運輸監控中心引出4根網絡通訊電纜即A網絡通訊電纜、B網絡通訊電纜、C網絡通訊電纜、D網絡通訊電纜通往井下或硐中，每根網絡通訊電纜掛接10個控制分站或10個無線基站，每個控制分站連接4個測控點，每個測控點包括1個信號機，1臺轉轍機，每個基站接10對無線收訊機。
4.根據權利要求1所述的礦井電機車運輸軌道監控系統，其特征在于所述的無線發訊機為紅外線發射器，此紅外線發射器由無線發訊機本體與紅外線發射頭通過電纜連接組成，無線發訊機安裝在礦井電機車駕駛室內，紅外線發射頭安裝在礦井電機車的車頭無遮擋、無觸碰處，紅外線發射器的內部結構由充電電路、時鐘電路、編碼和發射電路相互連接成，充電電路由過壓保護、整流穩壓電路連接成。
5.根據權利要求1所述的礦井電機車運輸軌道監控系統，其特征在于所述的無線收訊機為紅外線接收器，此紅外線接收器成對布置A紅外線接收器、B紅外線接收器兩個單體設備通過兩芯電纜連接，配合無線發訊機顯示運行狀態、類別、車號的十六位碼信息，此紅外線接收器由紅外接收管，與此紅外接收管相連接的濾波器，與此濾波器相連接的解調集成電路，與此解調集成電路相連接的電壓輸出型輸出電路所組成。
6.根據權利要求1所述的礦井電機車運輸軌道監控系統，其特征在于所述的所有無線收訊機都通過基站串聯，形成此系統的第三級網絡，上位機與基站之間通過CAN總線方式通訊。
7.一種利用根據權利要求1所述的礦井電機車運輸軌道監控系統的礦井電機車定位方法，其特征在于根據礦車長度、運行平均速度及機車類型、牽引空車、重車質量，經過行車驗算和方案比較選擇，因而設計軌道區段可得出最小固定值，股道長度根據川脈長度、溜井位置、機車數量綜合考慮，在“絕緣節”的兩端設置無線收訊機，此無線收訊機之間的距離為 3 5m。
8.根據權利要求7所述的礦井電機車運輸軌道監控系統的礦井電機車定位方法，其特征在于所述的最小固定值為40m，那么道岔區段、無岔區段、接近區段的“絕緣節”距離不得小于40m,網絡C中的C00A-0U C00B-02、C01A-03、C01B-04，當網絡C中的無線收訊機 C00A-01接收到00號機車無線發訊機發出的紅外線信息編碼后，計算機判定無線收訊機 C00A-01所在的區段Gl為占用區段，顯示為紅色，當網絡C中的無線收訊機C00B-02接收到 00號機車無線發訊機發出的紅外線信息編碼后，計算機判斷無線收訊機C00B-02所在區段 G2為占用區段，顯示為紅色，當網絡C中的無線收訊機C01A-03接收到00號機車無線發訊機發出的紅外線信息編碼后，計算機判斷無線收訊機C01A-03所在區段G2為占用區段，而同時判斷00號機車整列車已經全部在G2區段，并解鎖Gl區段，依此類推，當后一對無線發訊機的A接收到紅外線信息編碼后，判定前一對無線發訊機的A所在區段為解鎖狀態，機車最多占用2個區段。
全文摘要
本發明涉及礦井電機車運輸軌道監控方法，特別是一種礦井電機車運輸監控系統及礦井電機車定位方法，系統結構選擇的工控網絡為多層總線星型混合結構的二級網絡，由運輸監控中心，通過通訊網與此運輸監控中心相連接的遠地控制分站，與此遠地控制分站相連接的測控設備所組成。定位方法根據礦車長度、運行平均速度及機車類型、牽引空車、重車質量，經過行車驗算和方案比較選擇，設計軌道區段得出最小值，股道長度根據川脈長度、溜井位置、機車數量綜合考慮，在“絕緣節”的兩端設置無線收訊機，距離為3～５m。本發明的優點設備完好率高，維修更換率低，能夠適應最惡劣的井下運輸環境的特點，為井下運輸監控系統在生產實際中長期穩定使用奠定了堅實的基礎。
文檔編號E21F17/18GK102193546SQ20111008512
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月6日 優先權日2011年4月6日
發明者梁吉勝, 王奇, 韓英敏 申請人:中冶北方工程技術有限公司