一种矿井内单车道车辆运行控制信号系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种矿井内单车道车辆运行控制信号系统及其控制方法，所述信号系统包括用于实现车辆监测的射频定位子系统、实现现场及室内设备之间的信息交换的通信网络子系统、实现对信号灯的控制的信号灯控制子系统和实现操作员对现场设备状态的监视及控制的人机界面子系统；射频定位子系统通过通信网络子系统分别与信号灯控制子系统和人机交互界面子系统连接。本发明专利技术通过矿井内单车道固定会车点车辆运行控制信号系统对井下车辆实时跟踪监测和定位调度指挥，减少因频繁倒车而造成的油耗及人力资源的损耗，从而降低生产成本，减少工作人员的劳动强度，获得更高的经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种控制系统，具体涉及一种矿井内单车道车辆运行控制信号系统及其控制方法。
技术介绍
随着煤矿产业的发展，煤矿机械化、自动化水平的提高，相应的对煤矿井下运输的要求也越来越高，各种新型的运输方式应运而生。煤矿井下运输分为主运输和辅助运输，主运输指煤炭运输，辅助运输指煤炭运输之外的材料、设备、人员和矸石等的运输。带式运输机已经较好的解决了主运输的问题，但辅助运输仍是煤矿运输中亟待研究的薄弱环节。辅助运输方式有轨辅助运输方式和无轨辅助运输方式。有轨辅助运输以铺设双轨或悬吊单轨为主要特征，例如电机车、单轨吊车等，无轨辅助运输则以胶轮或履带为行走机构，例如无轨胶轮车、电动卡车等。目前，我国的大中型矿山都有运载人、采掘设备、生产材料、矿石、废石等的井下斜坡巷道。井下斜坡巷道的横断面通常较窄，其宽度只允许车辆单道行驶，若上下行同时有车进入巷道，就会造成交通堵塞，必须一辆车退出巷道让对面的车辆通行。为解决上述问题，每隔一段距离开一个用于会车的硐室。井下运输状况一般较为复杂，若不设信号灯，仍可能会出现相对运动的车辆同时进入同一巷道的情况，引起阻塞甚至撞车，车辆频繁倒车会降低效率、浪费油料、折损车辆行驶寿命，因此，传统的无信号系统或者简易手动信号系统已逐渐不能满足生产要求，设置矿井内单车道固定会车点车辆运行控制信号系统
有其必要性。此外，由于矿山井下道路湿滑、路面狭窄、路况复杂，若调度不当，极易发生撞车、追尾等事故，从而危及安全，且随着煤矿自动化进程的推进，煤矿运输压力的逐年增加，井下运输系统作为煤矿产业中薄弱环节，会严重影响整个产业的生产效率，故我们必须致力于研究安全、可靠、高效的矿井内单车道固定会车点车辆运行控制信号系统。通过矿井内单车道固定会车点车辆运行控制信号系统对井下车辆实时跟踪监测和定位调度指挥，可以有效地解决车辆避让问题，在规范化行车的基础上可以基本杜绝追尾、撞车等行车事故，排除安全隐患，保障矿山作业人员的安全；通过合理的调度算法可以减少车辆堵塞的可能性，提高矿山井下运输作业效率；此外，可以减少因频繁倒车而造成的油耗及人力资源的损耗，从而降低生产成本，减少工作人员的劳动强度，获得更高的经济效益。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的不足，本专利技术要解决的技术问题是通过矿井内单车道固定会车点车辆运行控制信号系统对井下车辆实时跟踪监测和定位调度指挥，有效地解决矿井内单车道行车车辆避让、杜绝追尾、撞车等行车事故；减少因频繁倒车而造成的油耗及人力资源的损耗，从而降低生产成本，减少工作人员的劳动强度，获得更高的经济效益。为了解决上述技术问题，本专利技术实现上述目的采用以下技术方案：一种矿井内单车道车辆运行控制信号系统，所述信号系统包括用于实现车辆监测的射频定位子系统、实现现场及室内设备之间的信息交换的通信网络子系统、实现对信号灯的控制的信号灯控制子系统和实现操作员对现场设备状态
的监视及控制的人机界面子系统；所述射频定位子系统通过通信网络子系统分别与信号灯控制子系统和人机交互界面子系统连接。进一步地，所述射频定位子系统包括射频读卡器、以及与其连接的天线，还包括贴在车辆上的与射频读卡器连接的车载电子标签。进一步地，所述通信网络子系统采用CAN现场总线实现低层现场设备射频读卡器与控制接口计算机之间的连接，所述人机交互界面子系统与信号灯控制子系统之间的通信用工业以太网实现。进一步地，所述信号灯控制子系统包括S7-200系列PLC、数据库计算机和信号灯，所述数据库计算机和信号灯均与S7-200系列PLC连接；所述数据库计算机和信号灯连接。进一步地，所述S7-200系列PLC将CPU、I/O模块和电源封装在箱型塑料机壳内，称为CPU模块；所述CPU模块和扩展模块用扁平电缆连接。进一步地，所述人机界面子系统采用电脑一体机、PC机或平板电脑实现。本专利技术还提供一种矿井内单车道车辆运行控制信号系统的控制方法，所述方法对矿井内单车道车辆的信号灯进行控制。进一步地，在进行信号灯控制之前，要确定控制子区域的控制点，每个矿井内单车巷道的两侧各有一个控制点，共有20个监控点，对其沿下行方向依次编号，每个巷道两侧的一组监控点形成一个控制子区域，子区域内的两架信号灯有联锁关系；每个监控点设一架信号灯；第一个监控点和最后一个监控点每处设9个射频读卡器，第二个监控点至倒数第二个监控点每处设3个射频读卡器，相应的采集CAN节点与第二个监控点至倒数第二个监控点所设的射频读卡器的综合相等，控制CAN节点有1个；所述矿井内单车道车辆运行控制信号系
统包括十个控制子区域，将每个控制子区域防护同一巷道的两架信号灯看作一个联锁灯组对矿井内单车道车辆的信号灯进行控制。进一步地，所述对矿井内单车道车辆的信号灯进行控制包括下述步骤：(1)按下开始按钮后，对现场的设备进行初始化，在现场无车的情况下，信号灯亮绿灯，占用表示灯亮绿灯；由自动/人工切换按钮实现自动控制和人工控制模式之间的切换，该按钮为非自复式按钮，平时矿井内单车道车辆运行控制信号系统处于自动控制状态，按下自动/人工切换按钮后，矿井内单车道车辆运行控制信号系统处于人工控制状态；(2)按下红灯按钮时，矿井内单车道车辆运行控制信号系统无须检查联锁条件，红灯是禁止信号，即使操作员误操作开放红灯也不会对行车安全产生影响，只是影响效率；在紧急情况下，操作员能够关闭信号，为使信号尽快无条件关闭，不设其他联锁条件的检查；当按下红灯按钮，能够使相应的信号灯黄灯闪烁3秒后显示红灯；(3)根据行车原则，在自动控制状态下出现的五种情况包括：<1>左侧有车先到；<2>右侧有车先到；<3>两侧同时有车到且左侧车的优先级高；<4>两侧同时有车到且右侧车的优先级高；<5>两侧同时有车到且两侧车的优先级相同；其中，左侧有车先到和两侧同时有车到且左侧车的优先级高这两种情况下信号灯的显示情况相同，另外三种情况下信号灯的显示情况相同，两侧同时有车到且优先级相同时，根据上行优先的行车原则与右侧有车先到同样处理。进一步地，所述步骤(1)中，人工控制即由操作员按照现场显示的情况，按下绿灯按钮或红灯按钮控制现场相应的信号灯显示，从而控制行车；考虑到操作员的误操作，矿井内单车道车辆运行控制信号系统须对操作员的操作进行联锁检查，符合联锁条件后才能对信号灯显示进行相应的转换；所述步骤(2)中，绿灯是允许信号，一次系统对按下绿灯按钮的处理与按下红灯按钮的处理不同；按下绿灯按钮时，一次系统必须检查联锁条件为0，即相应巷道无车时才能使红灯熄灭，改亮绿灯，同时，对面信号灯应闪黄灯3秒后亮红灯防护，防止有车从对面驶入巷道；当有车驶入巷道或按下红灯按钮后，绿灯立即熄灭。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有的优异效果是：本专利技术提供的系统通过对矿井内单车道固定会车点车辆运行控制信号系统对井下车辆实时跟踪监测和定位调度指挥，可以有效地解决车辆避让问本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿井内单车道车辆运行控制信号系统，所述信号系统包括用于实现车辆监测的射频定位子系统、实现现场及室内设备之间的信息交换的通信网络子系统、实现对信号灯的控制的信号灯控制子系统和实现操作员对现场设备状态的监视及控制的人机界面子系统；所述射频定位子系统通过通信网络子系统分别与信号灯控制子系统和人机交互界面子系统连接。

【技术特征摘要】
1.一种矿井内单车道车辆运行控制信号系统，所述信号系统包括用于实现车辆监测的射频定位子系统、实现现场及室内设备之间的信息交换的通信网络子系统、实现对信号灯的控制的信号灯控制子系统和实现操作员对现场设备状态的监视及控制的人机界面子系统；所述射频定位子系统通过通信网络子系统分别与信号灯控制子系统和人机交互界面子系统连接。2.如权利要求1所述的矿井内单车道车辆运行控制信号系统，其特征在于，所述射频定位子系统包括射频读卡器、以及与其连接的天线，还包括贴在车辆上的与射频读卡器连接的车载电子标签。3.如权利要求1所述的矿井内单车道车辆运行控制信号系统，其特征在于，所述通信网络子系统采用CAN现场总线实现低层现场设备射频读卡器与控制接口计算机之间的连接，所述人机交互界面子系统与信号灯控制子系统之间的通信用工业以太网实现。4.如权利要求1所述的矿井内单车道车辆运行控制信号系统，其特征在于，所述信号灯控制子系统包括S7-200系列PLC、数据库计算机和信号灯，所述数据库计算机和信号灯均与S7-200系列PLC连接；所述数据库计算机和信号灯连接。5.如权利要求4所述的矿井内单车道车辆运行控制信号系统，其特征在于，所述S7-200系列PLC将CPU、I/O模块和电源封装在箱型塑料机壳内，称为CPU模块；所述CPU模块和扩展模块用扁平电缆连接。6.如权利要求1所述的矿井内单车道车辆运行控制信号系统，其特征在于，所述人机界面子系统采用电脑一体机、PC机或平板电脑实现。7.一种如权利要求1-6中任一项所述的矿井内单车道车辆运行控制信号系
\t统的控制方法，其特征在于，所述方法对矿井内单车道车辆的信号灯进行控制。8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，在进行信号灯控制之前，要确定控制子区域的控制点，每个矿井内单车巷道的两侧各有一个控制点，共有20个监控点，对其沿下行方向依次编号，每个巷道两侧的一组监控点形成一个控制子区域，子区域内的两架信号灯有联锁关系；每个监控点设一架信号灯；第一个监控点和最后一个监控点每处设9个射频读卡器，第二个监控点至倒数第二个监控点每处设3个射频读卡器，相应的采集CAN节点与第二个监控点至倒数第二个监控点所设的射频读卡器的综合相等，控制CAN节点有1个；所述矿井...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤旻安，王晓明，曹洁，张红，程海鹏，汤自安，董海龙，张凯，
申请(专利权)人：兰州理工大学，兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62