一种井下电机车无人驾驶运输系统技术方案

本发明专利技术公开了一种井下电机车无人驾驶运输系统，包括一种井下电机车无人驾驶运输系统，其特征在于：包括调度系统、机车运行单元、1个以上装载站控制单元、1个以上卸载站控制单元、监控系统、1个以上轨旁设备控制单元、通信系统和牵引供电监控系统。本发明专利技术实现了装矿、运输、卸载过程自动运行，运输计划由调度系统自动生成订单。它保证了电机车的安全高效运行、简化了操作、提高电机车作业率、提高矿石产量。它将井下电机车司机、放矿工的工作合二为一，职工工作位置由井下转移到地面，增加安全性、避免了职业病的发生、提高本质安全水平，改善人工作业环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无人驾驶运输系统，尤其是一种井下电机车无人驾驶运输系统，属于采矿控制
技术背景地下矿山井下电机车运输系统是矿井运输的主动脉，电机车安全高效运行是地釆生产的关键环节。随着地下开釆规模的不断扩大，与生产紧密相关的井下电机车运输任务也越来越繁重，安全性要求也越来越高。目前所使用的运输设备都需要人工驾驶，工作环境、安全保障及运输效率均受到较大制约，因此，对井下电机车地面远程遥控的研究已经成为国内地下釆矿业的迫切任务。而且地面调度人员无法知道机车实时的精确位置，只是通过对讲机与司机联络对讲。国内井下电机车均为人工驾驶，运行模式为：装矿时每台电机车需跟随一名放矿工进行现场放矿，放矿过程中对车、行车、放矿等动作需要放矿工和电机车司机不断进行沟通、配合对车，这样效率低，以及安全隐患大，人工作业环境差。系统实施后，地面调度人员可以直观的掌握机车的实时的精确位置，提高调度的效率和可靠性。国内个别矿山开发出了地面遥控驾驶，但是机车运行时候的控制指令需要人为给定，本专利技术的最大不同是自动驾驶，调度系统根据生产计划和溜井矿石存量计算出运输计划，机车变开始在系统计划的路线自动往返运输，机车行驶过程中的各种指令（速度、鸣笛、照明灯、升降弓、道岔变动、停车等），均不需要人为给定，完全根据预先设定的程序发出控制指令。机车在溜井装载矿石也是自动对车、放矿机自动装料，装料完成后机车自动折返，装料过程正常时不需要人工干预。到达卸料点时自动卸料，卸料完成后再前去装料，往复循环。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种井下电机车无人驾驶运输系统。为解决上述技术问题的， 本专利技术采用的技术方案是：一种井下电机车无人驾驶运输系统，包括调度系统、机车运行单元、1个以上安装在装载站的装载站控制单元、1个以上装在卸载站的卸载站控制单元、视频监控系统、1个以上轨旁设备控制单元、通信系统和牵引供电监控系统；所述装载站设置在溜井处；所述卸载站设置在主井处；所述调度系统安装在地面调度中心，包括MSE接口服务器、1个以上安装有调度软件的控制台、1个以上工程师站、2台以上数据服务器和监控屏幕；所述数据服务器包括1台主用数据服务器和1台备用数据服务器；所述调度系统由不间断电源供电；所述控制台用于设定机车的行驶模式；所述行驶模式包括自动行驶模式和遥控行驶模式；所述控制台提供机车遥控行驶模式下的控制操作人机交互接口；所述控制台显示机车运行参数和故障报警信息，并提供远程处理机车故障的人际交互接口；所述调度软件用于依据各溜井的料位和矿石品味、地下矿日产量需求或运输订单自动生成机车调度方案并导出生产报表，控制机车自主循环运行；所述调度软件还用于记录机车行车参数和运行轨迹、计算机车维护保养时间；所述工程师站用于配置、诊断所述井下电机车无人驾驶运输系统。所述机车运行单元包括控制核心单元、照明灯、警示灯、警笛、气压系统、定位系统、传感器系统、接触器箱和受电弓；所述机车运行单元由不间断电源供电；所述控制核心单元实时采集机车运行速度，根据机车位置，自动调整机车的运行速度；所述照明灯、警示灯、警笛的开启由控制核心单元依据机车的运行状态自动控制；所述定位系统包括轴编码器和轨旁信标，在控制核心单元控制下定位机车的位置；所述气压系统包括电磁阀、传感器和电气控制箱；所述电气控制箱在控制核心单元控制下控制气路并检测气压状态；所述接触器箱安装在防水配电箱内，包含真空直流接触器；所述受电弓总成包括直流电机配合蜗轮蜗杆减速器；所述装载站控制单元安装在装载站，包括装载站控制分站、溜井料位仪、装矿对车位置检测仪和放矿机；所述卸载站控制单元安装在卸载站，包括卸装载站控制分站、主井料位仪、脱轨检测仪；所述视频监控系统包括1个以上安装在井下运输巷道墙壁上的摄像机、1个以上安装在机车上的车载网络摄像机、安装在装载站的摄像机、安装在卸载站的摄像机、一个安装在调度室的硬盘录像机；所述轨旁设备控制单元包括轨旁设备控制分站、脱轨器、转辙机；所述轨旁设备控制分站分别连接脱轨器、转辙机和一个无线基站；所述转辙机安装在道岔和脱轨器上，在轨旁设备控制分站控制下控制道岔和信号灯；所述牵引供电监控系统包括与牵引变电所连接的牵引变电站控制分站，用于对变电所内设备的运行参数在线监测和地面远程控制；所述通信系统包括光纤环网、地面局域网、1个以上安装在井下运输巷道墙壁上的无线基站和1个以上安装在机车上的车载无线移动基站；所述各无线基站设有定向天线和光纤接口，具有以太环网交换机功能，沿井下巷道组光纤环网；所述车载无线移动基站与无线基站无线连接；所述光纤环网通过光缆连接地面局域网；所述各控制台、工程师站、硬盘录像机、监控屏幕、主用数据服务器和备用数据服务器通过局域网连接；所述各摄像机、装载站摄像机、卸载站摄像机分别通过光纤连接硬盘录像机；所述机车运行单元的控制核心模块由车载操作台和PLC组成，所述车载操作台和PLC双向连接；所述控制核心模块分别与气压系统、定位系统和受电弓总成双向连接；所述传感器系统的输出端连接所述控制核心模块的相应输入端；所述接触器箱的输入端连接所述控制核心模块的相应输出端；所述受电弓总成包括限位开关和由直流电机控制其升降操作的受电弓，在PIC控制下检测所述受电弓的状态和控制所述受电弓的状态变化；所述气动系统包括气动传感器和电磁阀，在PIC控制下检测气压状态；所述接触器箱包括真空直流接触器和斩波器，所述斩波器的调试脉冲由PLC根据所述井下电机车实时速度控制生成；所述定位系统包括轴编码器和轨旁信标。采用上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术实现了基础信息数字化集中显示控制、生产运输过程可视化自动化、自动分析决策，生产过程减少人为干预的总建设目标，电机车运输系统从卸载站开始，至主提升井循环往返运输，输出品位稳定的原则。调度系统根据釆区各溜井的储存量、地质品位建立数字化派配矿模型；到釆区溜井后，进行远程遥控（或自动）装矿；通过调度系统自动调度列车，实现受电弓自动升降，区间内自动行驶；电机车到卸载站完成自动卸载等循环工作流程。2、本专利技术使地面调度人员可以直观的掌握机车的实时的精确位置，提高调度的效率和可靠性；它保证了电机车的安全高效运行、提高电机车作业率、提高矿石产量。3、本专利技术将井下电机车司机、放矿工两个人的工作由一个人完成，而且装矿、运输、卸载过程不需要人为干预，运输计划由调度系统自动生成订单。将工作位置由井下转移到地面，增加安全性、改善人工作业环境。附图说明图1是本专利技术实施例1的原理框图；图2是本专利技术实施例1中机车运行单元的系统结构图。具体实施方式实施例1：本实施例应用于司家营地下矿。司家营地下矿在地下180水平有5个用于装矿的溜井、用于卸矿的主井。矿石由14t电机车车头牵引8节4m3车斗从溜井沿轨道运输至主井卸载矿石，推挽式往复循环运输。溜井用作装载站，主井用作卸载站。矿车是侧卸式，矿车在卸载站通过曲型轨道，矿车侧倾时侧板打开，同时卸料。如图1所示，一种井下电机车无人驾驶运输系统，包括调度系统、机车运行单元、1个以上安装在装载站的装载站控制单元、1个以上装在卸载站的卸载站控制单元、视频监控系统、1个以上轨旁设备控制单元、通信系统和牵引供电监控系统；所述装载站设置在溜井处；所述卸载站设置在主井处。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井下电机车无人驾驶运输系统，其特征在于：包括调度系统、机车运行单元、1个以上安装在装载站的装载站控制单元、1个以上装在卸载站的卸载站控制单元、视频监控系统、1个以上轨旁设备控制单元、通信系统和牵引供电监控系统；所述装载站设置在溜井处；所述卸载站设置在主井处；所述调度系统安装在地面调度中心，包括MSE接口服务器、1个以上安装有调度软件的控制台、1个以上工程师站、2台以上数据服务器和监控屏幕；所述数据服务器包括1台主用数据服务器和1台备用数据服务器；所述调度系统由不间断电源供电；所述控制台用于设定机车的行驶模式；所述行驶模式包括自动行驶模式和遥控行驶模式；所述控制台提供机车遥控行驶模式下的控制操作人机交互接口；所述控制台显示机车运行参数和故障报警信息，并提供远程处理机车故障的人际交互接口；所述调度软件用于依据各溜井的料位和矿石品味、地下矿日产量需求或运输订单自动生成机车调度方案并导出生产报表，控制机车自主循环运行；所述调度软件还用于记录机车行车参数和运行轨迹、计算机车维护保养时间；所述工程师站用于配置、诊断所述井下电机车无人驾驶运输系统；所述机车运行单元包括控制核心单元、照明灯、警示灯、警笛、气压系统、定位系统、传感器系统、接触器箱和受电弓；所述机车控制单元由不间断电源供电；所述控制核心单元实时采集机车运行速度，根据机车位置，自动调整机车的运行速度；所述照明灯、警示灯、警笛的开启由控制核心单元依据机车的运行状态自动控制；所述定位系统包括轴编码器和轨旁信标，在控制核心单元控制下定位机车的位置；所述气压系统包括电磁阀、传感器和电气控制箱；所述电气控制箱在控制核心单元控制下控制气路并检测气压状态；所述接触器箱安装在防水配电箱内，包括真空直流接触器；所述受电弓总成包括直流电机配合蜗轮蜗杆减速器；所述装载站控制单元安装在装载站，包括装载站控制分站、溜井料位仪、装矿对车位置检测仪和放矿机；所述卸载站控制单元安装在卸载站，包括卸装载站控制分站、主井料位仪、脱轨检测仪；所述视频监控系统包括1个以上安装在井下运输巷道墙壁上的摄像机、1个以上安装在机车上的车载网络摄像机、安装在装载站的摄像机、安装在卸载站的摄像机、安装调度室的硬盘录像机；所述轨旁设备控制单元包括轨旁设备控制分站、脱轨器、转辙机；所述轨旁设备控制分站分别连接脱轨器、转辙机和一个无线基站；所述转辙机安装在道岔和脱轨器上，在轨旁设备控制分站控制下控制道岔和信号灯；所述牵引供电监控系统包括与牵引变电所连接的牵引变电站控制分站，用于对变电所内设备的运行参数在线监测和地面远程控制；所述通信系统包括光纤环网、地面局域网、1个以上安装在井下运输巷道墙壁上的无线基站和1个以上安装在机车上的车载无线移动基站；所述各无线基站设有定向天线和光纤接口，具有以太环网交换机功能，沿井下巷道组光纤环网；所述车载无线移动基站与无线基站无线连接；所述光纤环网通过光缆连接地面局域网；所述各控制台、工程师站、硬盘录像机、监控屏幕、主用数据服务器和备用数据服务器通过局域网连接；所述各摄像机、装载站摄像机、卸载站摄像机分别通过光纤连接硬盘录像机。...

【技术特征摘要】
1.一种井下电机车无人驾驶运输系统，其特征在于：包括调度系统、机车运行单元、1个以上安装在装载站的装载站控制单元、1个以上装在卸载站的卸载站控制单元、视频监控系统、1个以上轨旁设备控制单元、通信系统和牵引供电监控系统；所述装载站设置在溜井处；所述卸载站设置在主井处；所述调度系统安装在地面调度中心，包括MSE接口服务器、1个以上安装有调度软件的控制台、1个以上工程师站、2台以上数据服务器和监控屏幕；所述数据服务器包括1台主用数据服务器和1台备用数据服务器；所述调度系统由不间断电源供电；所述控制台用于设定机车的行驶模式；所述行驶模式包括自动行驶模式和遥控行驶模式；所述控制台提供机车遥控行驶模式下的控制操作人机交互接口；所述控制台显示机车运行参数和故障报警信息，并提供远程处理机车故障的人际交互接口；所述调度软件用于依据各溜井的料位和矿石品味、地下矿日产量需求或运输订单自动生成机车调度方案并导出生产报表，控制机车自主循环运行；所述调度软件还用于记录机车行车参数和运行轨迹、计算机车维护保养时间；所述工程师站用于配置、诊断所述井下电机车无人驾驶运输系统；所述机车运行单元包括控制核心单元、照明灯、警示灯、警笛、气压系统、定位系统、传感器系统、接触器箱和受电弓；所述机车控制单元由不间断电源供电；所述控制核心单元实时采集机车运行速度，根据机车位置，自动调整机车的运行速度；所述照明灯、警示灯、警笛的开启由控制核心单元依据机车的运行状态自动控制；所述定位系统包括轴编码器和轨旁信标，在控制核心单元控制下定位机车的位置；所述气压系统包括电磁阀、传感器和电气控制箱；所述电气控制箱在控制核心单元控制下控制气路并检测气压状态；所述接触器箱安装在防水配电箱内，包括真空直流接触器；所述受电弓总成包括直流电机配合蜗轮蜗杆减速器；所述装载站控制单元安装在装载站，包括装载站控制分站、溜井料位仪、装矿对车位置检测仪和放矿机；所述卸载站控制单元安装在卸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚东，南世卿，郑卫民，于晓鹏，谢广峰，袁超，田立勇，
申请(专利权)人：河北钢铁集团矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13