一種礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)及其控制方法，所述信號(hào)系統(tǒng)包括用于實(shí)現(xiàn)車輛監(jiān)測(cè)的射頻定位子系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)及室內(nèi)設(shè)備之間的信息交換的通信網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)燈的控制的信號(hào)燈控制子系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)操作員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視及控制的人機(jī)界面子系統(tǒng)；射頻定位子系統(tǒng)通過通信網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)分別與信號(hào)燈控制子系統(tǒng)和人機(jī)交互界面子系統(tǒng)連接。本發(fā)明通過礦井內(nèi)單車道固定會(huì)車點(diǎn)車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)對(duì)井下車輛實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)和定位調(diào)度指揮，減少因頻繁倒車而造成的油耗及人力資源的損耗，從而降低生產(chǎn)成本，減少工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】
一種礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)，具體涉及一種礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，煤礦機(jī)械化、自動(dòng)化水平的提高，相應(yīng)的對(duì)煤礦井下運(yùn)輸?shù)囊笠苍絹碓礁?，各種新型的運(yùn)輸方式應(yīng)運(yùn)而生。煤礦井下運(yùn)輸分為主運(yùn)輸和輔助運(yùn)輸，主運(yùn)輸指煤炭運(yùn)輸，輔助運(yùn)輸指煤炭運(yùn)輸之外的材料、設(shè)備、人員和矸石等的運(yùn)輸。帶式運(yùn)輸機(jī)已經(jīng)較好的解決了主運(yùn)輸?shù)膯栴}，但輔助運(yùn)輸仍是煤礦運(yùn)輸中亟待研究的薄弱環(huán)節(jié)。
[0003]輔助運(yùn)輸方式有軌輔助運(yùn)輸方式和無軌輔助運(yùn)輸方式。有軌輔助運(yùn)輸以鋪設(shè)雙軌或懸吊單軌為主要特征，例如電機(jī)車、單軌吊車等，無軌輔助運(yùn)輸則以膠輪或履帶為行走機(jī)構(gòu)，例如無軌膠輪車、電動(dòng)卡車等。
[0004]目前，我國(guó)的大中型礦山都有運(yùn)載人、采掘設(shè)備、生產(chǎn)材料、礦石、廢石等的井下斜坡巷道。井下斜坡巷道的橫斷面通常較窄，其寬度只允許車輛單道行駛，若上下行同時(shí)有車進(jìn)入巷道，就會(huì)造成交通堵塞，必須一輛車退出巷道讓對(duì)面的車輛通行。為解決上述問題，每隔一段距離開一個(gè)用于會(huì)車的硐室。井下運(yùn)輸狀況一般較為復(fù)雜，若不設(shè)信號(hào)燈，仍可能會(huì)出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的車輛同時(shí)進(jìn)入同一巷道的情況，引起阻塞甚至撞車，車輛頻繁倒車會(huì)降低效率、浪費(fèi)油料、折損車輛行駛壽命，因此，傳統(tǒng)的無信號(hào)系統(tǒng)或者簡(jiǎn)易手動(dòng)信號(hào)系統(tǒng)已逐漸不能滿足生產(chǎn)要求，設(shè)置礦井內(nèi)單車道固定會(huì)車點(diǎn)車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)有其必要性。
[0005]此外，由于礦山井下道路濕滑、路面狹窄、路況復(fù)雜，若調(diào)度不當(dāng)，極易發(fā)生撞車、追尾等事故，從而危及安全，且隨著煤礦自動(dòng)化進(jìn)程的推進(jìn)，煤礦運(yùn)輸壓力的逐年增加，井下運(yùn)輸系統(tǒng)作為煤礦產(chǎn)業(yè)中薄弱環(huán)節(jié)，會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率，故我們必須致力于研究安全、可靠、高效的礦井內(nèi)單車道固定會(huì)車點(diǎn)車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)。
[0006]通過礦井內(nèi)單車道固定會(huì)車點(diǎn)車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)對(duì)井下車輛實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)和定位調(diào)度指揮，可以有效地解決車輛避讓問題，在規(guī)范化行車的基礎(chǔ)上可以基本杜絕追尾、撞車等行車事故，排除安全隱患，保障礦山作業(yè)人員的安全;通過合理的調(diào)度算法可以減少車輛堵塞的可能性，提高礦山井下運(yùn)輸作業(yè)效率;此外，可以減少因頻繁倒車而造成的油耗及人力資源的損耗，從而降低生產(chǎn)成本，減少工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是通過礦井內(nèi)單車道固定會(huì)車點(diǎn)車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)對(duì)井下車輛實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)和定位調(diào)度指揮，有效地解決礦井內(nèi)單車道行車車輛避讓、杜絕追尾、撞車等行車事故;減少因頻繁倒車而造成的油耗及人力資源的損耗，從而降低生產(chǎn)成本，減少工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的采用以下技術(shù)方案:
[0009]—種礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)，所述信號(hào)系統(tǒng)包括用于實(shí)現(xiàn)車輛監(jiān)測(cè)的射頻定位子系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)及室內(nèi)設(shè)備之間的信息交換的通信網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)燈的控制的信號(hào)燈控制子系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)操作員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視及控制的人機(jī)界面子系統(tǒng)；
[0010]所述射頻定位子系統(tǒng)通過通信網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)分別與信號(hào)燈控制子系統(tǒng)和人機(jī)交互界面子系統(tǒng)連接。
[0011]進(jìn)一步地，所述射頻定位子系統(tǒng)包括射頻讀卡器、以及與其連接的天線，還包括貼在車輛上的與射頻讀卡器連接的車載電子標(biāo)簽。
[0012]進(jìn)一步地，所述通信網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)采用CAN現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)低層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備射頻讀卡器與控制接口計(jì)算機(jī)之間的連接，所述人機(jī)交互界面子系統(tǒng)與信號(hào)燈控制子系統(tǒng)之間的通信用工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。
[0013]進(jìn)一步地，所述信號(hào)燈控制子系統(tǒng)包括S7-200系列PLC、數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算機(jī)和信號(hào)燈，所述數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算機(jī)和信號(hào)燈均與S7-200系列PLC連接;所述數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算機(jī)和信號(hào)燈連接。
[0014]進(jìn)一步地，所述S7-200系列PLC將CPU、I/O模塊和電源封裝在箱型塑料機(jī)殼內(nèi)，稱為CPU模塊;所述CPU模塊和擴(kuò)展模塊用扁平電纜連接。
[0015]進(jìn)一步地，所述人機(jī)界面子系統(tǒng)采用電腦一體機(jī)、PC機(jī)或平板電腦實(shí)現(xiàn)。
[0016]本發(fā)明還提供一種礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)的控制方法，所述方法對(duì)礦井內(nèi)單車道車輛的信號(hào)燈進(jìn)行控制。
[0017]進(jìn)一步地，在進(jìn)行信號(hào)燈控制之前，要確定控制子區(qū)域的控制點(diǎn)，每個(gè)礦井內(nèi)單車巷道的兩側(cè)各有一個(gè)控制點(diǎn)，共有20個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，對(duì)其沿下行方向依次編號(hào)，每個(gè)巷道兩側(cè)的一組監(jiān)控點(diǎn)形成一個(gè)控制子區(qū)域，子區(qū)域內(nèi)的兩架信號(hào)燈有聯(lián)鎖關(guān)系;每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)設(shè)一架信號(hào)燈;第一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)和最后一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)每處設(shè)9個(gè)射頻讀卡器，第二個(gè)監(jiān)控點(diǎn)至倒數(shù)第二個(gè)監(jiān)控點(diǎn)每處設(shè)3個(gè)射頻讀卡器，相應(yīng)的采集CAN節(jié)點(diǎn)與第二個(gè)監(jiān)控點(diǎn)至倒數(shù)第二個(gè)監(jiān)控點(diǎn)所設(shè)的射頻讀卡器的綜合相等，控制CAN節(jié)點(diǎn)有I個(gè);所述礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)包括十個(gè)控制子區(qū)域，將每個(gè)控制子區(qū)域防護(hù)同一巷道的兩架信號(hào)燈看作一個(gè)聯(lián)鎖燈組對(duì)礦井內(nèi)單車道車輛的信號(hào)燈進(jìn)行控制。
[0018]進(jìn)一步地，所述對(duì)礦井內(nèi)單車道車輛的信號(hào)燈進(jìn)行控制包括下述步驟:
[0019](I)按下開始按鈕后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行初始化，在現(xiàn)場(chǎng)無車的情況下，信號(hào)燈亮綠燈，占用表示燈亮綠燈；由自動(dòng)/人工切換按鈕實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和人工控制模式之間的切換，該按鈕為非自復(fù)式按鈕，平時(shí)礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)處于自動(dòng)控制狀態(tài)，按下自動(dòng)/人工切換按鈕后，礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)處于人工控制狀態(tài)；
[0020](2)按下紅燈按鈕時(shí)，礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)無須檢查聯(lián)鎖條件，紅燈是禁止信號(hào)，即使操作員誤操作開放紅燈也不會(huì)對(duì)行車安全產(chǎn)生影響，只是影響效率;在緊急情況下，操作員能夠關(guān)閉信號(hào)，為使信號(hào)盡快無條件關(guān)閉，不設(shè)其他聯(lián)鎖條件的檢查；當(dāng)按下紅燈按鈕，能夠使相應(yīng)的信號(hào)燈黃燈閃爍3秒后顯示紅燈；
[0021](3)根據(jù)行車原則，在自動(dòng)控制狀態(tài)下出現(xiàn)的五種情況包括:〈1>左側(cè)有車先到;〈2>右側(cè)有車先到;〈3>兩側(cè)同時(shí)有車到且左側(cè)車的優(yōu)先級(jí)高;〈4>兩側(cè)同時(shí)有車到且右側(cè)車的優(yōu)先級(jí)高;〈5>兩側(cè)同時(shí)有車到且兩側(cè)車的優(yōu)先級(jí)相同；
[0022]其中，左側(cè)有車先到和兩側(cè)同時(shí)有車到且左側(cè)車的優(yōu)先級(jí)高這兩種情況下信號(hào)燈的顯示情況相同，另外三種情況下信號(hào)燈的顯示情況相同，兩側(cè)同時(shí)有車到且優(yōu)先級(jí)相同時(shí)，根據(jù)上行優(yōu)先的行車原則與右側(cè)有車先到同樣處理。
[0023]進(jìn)一步地，所述步驟(I)中，人工控制即由操作員按照現(xiàn)場(chǎng)顯示的情況，按下綠燈按鈕或紅燈按鈕控制現(xiàn)場(chǎng)相應(yīng)的信號(hào)燈顯示，從而控制行車;考慮到操作員的誤操作，礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)須對(duì)操作員的操作進(jìn)行聯(lián)鎖檢查，符合聯(lián)鎖條件后才能對(duì)信號(hào)燈顯示進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換；
[0024]所述步驟(2)中，綠燈是允許信號(hào)，一次系統(tǒng)對(duì)按下綠燈按鈕的處理與按下紅燈按鈕的處理不同；按下綠燈按鈕時(shí)，一次系統(tǒng)必須檢查聯(lián)鎖條件為0，即相應(yīng)巷道無車時(shí)才能使紅燈熄滅，改亮綠燈，同時(shí)，對(duì)面信號(hào)燈應(yīng)閃黃燈3秒后亮紅燈防護(hù)，防止有車從對(duì)面駛?cè)胂锏?當(dāng)有車駛?cè)胂锏阑虬聪录t燈按鈕后，綠燈立即熄滅。
[0025]為了對(duì)披露的實(shí)施例的一些方面有一個(gè)基本的理解，下面給出了簡(jiǎn)單的概括。該概括部分不是泛泛評(píng)述，也不是要確定關(guān)鍵/重要組成元素或描繪這些實(shí)施例的保護(hù)范圍。其唯一目的是用簡(jiǎn)單的形式呈現(xiàn)一些概念，以此作為后面的詳細(xì)說明的序言。
[0026]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有的優(yōu)異效果是:
[0027]本發(fā)明提供的系統(tǒng)通過對(duì)礦井內(nèi)單車道固定會(huì)車點(diǎn)車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)對(duì)井下車輛實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)和定位調(diào)度指揮，可以有效地解決車輛避讓問題，在規(guī)范化行車的基礎(chǔ)上可以基本杜絕追尾、撞車等行車事故，排除安全隱患，保障礦山作業(yè)人員的安全;通過合理的調(diào)度算法可以減少車輛堵塞的可能性，提高礦山井下運(yùn)輸作業(yè)效率;此外，可以減少因頻繁倒車而造成的油耗及人力資源的損耗，從而降低生產(chǎn)成本，減少工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明提供的礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)的構(gòu)成圖；
[0029]圖2是本發(fā)明提供的一個(gè)控制子區(qū)域示意圖；
[0030]圖3是本發(fā)明提供的一組信號(hào)燈的示意圖；
[0031 ]圖4是本發(fā)明提供的信號(hào)燈控制程序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0033]以下描述和附圖充分地示出本發(fā)明的具體實(shí)施方案，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`它們。其他實(shí)施方案可以包括結(jié)構(gòu)的、邏輯的、電氣的、過程的以及其他的改變。實(shí)施例僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨(dú)的組件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實(shí)施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實(shí)施方案的部分和特征。本發(fā)明的實(shí)施方案的范圍包括權(quán)利要求書的整個(gè)范圍，以及權(quán)利要求書的所有可獲得的等同物。在本文中，本發(fā)明的這些實(shí)施方案可以被單獨(dú)地或總地用術(shù)語“發(fā)明”來表示，這僅僅是為了方便，并且如果事實(shí)上公開了超過一個(gè)的發(fā)明，不是要自動(dòng)地限制該應(yīng)用的范圍為任何單個(gè)發(fā)明或發(fā)明構(gòu)思。
[0034]礦井內(nèi)單車道固定會(huì)車點(diǎn)車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)由四個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，包括以下系統(tǒng):1、射頻定為子系統(tǒng)；2、通信網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng);3、信號(hào)燈控制子系統(tǒng);4、人機(jī)界面子系統(tǒng)。各子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，分別實(shí)現(xiàn)各自的功能，系統(tǒng)間又相互聯(lián)系，共同指揮車輛。射頻定位子系統(tǒng)通過通信網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)分別與信號(hào)燈控制子系統(tǒng)和人機(jī)交互界面子系統(tǒng)連接。
[0035]射頻定位子系統(tǒng)包括射頻讀卡器、以及與其連接的天線，還包括貼在車輛上的與射頻讀卡器連接的車載電子標(biāo)簽。
[0036]通信網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)采用CAN現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)低層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備射頻讀卡器與控制接口計(jì)算機(jī)之間的連接，所述人機(jī)交互界面子系統(tǒng)與信號(hào)燈控制子系統(tǒng)之間的通信用工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。
[0037]信號(hào)燈控制子系統(tǒng)包括S7-200系列PLC、數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算機(jī)和信號(hào)燈，所述數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算機(jī)和信號(hào)燈均與S7-200系列PLC連接;所述數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算機(jī)和信號(hào)燈連接。S7-200系列PLC將CPU、I/O模塊和電源封裝在箱型塑料機(jī)殼內(nèi)，稱為CPU模塊;所述CPU模塊和擴(kuò)展模塊用扁平電纜連接。人機(jī)界面子系統(tǒng)采用電腦一體機(jī)、PC機(jī)或平板電腦實(shí)現(xiàn)。
[0038]具體各系統(tǒng)功能說明如下:
[0039]1、射頻定位子系統(tǒng)采用射頻識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車輛監(jiān)測(cè)。欲實(shí)現(xiàn)對(duì)井下車輛管理和控制，必須建立在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)車輛實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)之上，我們必須知道哪個(gè)車段有車、車輛的優(yōu)先級(jí)是哪一級(jí)，才能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信號(hào)燈的自動(dòng)控制，才能建立人機(jī)界面將現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)、準(zhǔn)確地反映出來。此外，礦井內(nèi)單車道固定會(huì)車點(diǎn)車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)是煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，車輛信息作為對(duì)于行車安全非常重要的信息，應(yīng)納入數(shù)據(jù)庫(kù)保存，以便對(duì)礦井進(jìn)行管理。射頻定為子系統(tǒng)硬件包括射頻讀卡器、天線、車載電子標(biāo)簽等，它是礦井內(nèi)單車道固定會(huì)車點(diǎn)車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分。
[0040]2、通信網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)及室內(nèi)的各設(shè)備之間的信息交換，該子系統(tǒng)主要研究信號(hào)燈、射頻讀卡器、PLC、控制接口計(jì)算機(jī)、人機(jī)界面計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算機(jī)之間應(yīng)該用什么進(jìn)行連接，怎樣連接的問題?，F(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)采用CAN現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)低層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備讀卡器與控制接口計(jì)算機(jī)之間的連接，而管理層與控制層之間的通信用工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，該子系統(tǒng)是礦井內(nèi)單車道固定會(huì)車車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)的重要部分。
[0041 ] 3、信號(hào)燈控制子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)燈的控制，其主要由S7-200系列PLC、數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算機(jī)、信號(hào)燈等構(gòu)成。該子系統(tǒng)的重點(diǎn)在于設(shè)計(jì)先進(jìn)合理的調(diào)度算法，編程實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)燈的可靠控制。在明確該系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)的功能、信號(hào)燈燈光顯示含義及行車原則、信號(hào)燈之間的聯(lián)鎖關(guān)系、PLC的輸入輸出量等的基礎(chǔ)上用梯形圖語言實(shí)現(xiàn)編程。因此，該子系統(tǒng)是礦井內(nèi)單車道固定會(huì)車點(diǎn)車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)的核心部分。
[0042]4、人機(jī)界面子系統(tǒng)由人機(jī)界面子系統(tǒng)構(gòu)成。該子系統(tǒng)應(yīng)具有友好的人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)操作員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視及控制，它是礦井內(nèi)單車道固定會(huì)車點(diǎn)車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)不可或缺的部分。
[0043]實(shí)施例
[0044]該煤礦礦井內(nèi)斜坡道長(zhǎng)3000米，平均坡度13%，每隔300米設(shè)一個(gè)會(huì)車硐室，共有9個(gè)會(huì)車硐室，10個(gè)行車巷道，每個(gè)巷道兩側(cè)各有一個(gè)控制點(diǎn)，共有20個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，對(duì)其沿下行方向依次編號(hào)，每個(gè)巷道兩側(cè)的一組監(jiān)控點(diǎn)形成一個(gè)控制子區(qū)域，子區(qū)域內(nèi)的兩架信號(hào)燈有聯(lián)鎖關(guān)系。一個(gè)控制子區(qū)域示意圖如圖2所示。圖2中，第一個(gè)小圓點(diǎn)表示紅燈，第二個(gè)小圓點(diǎn)表不黃燈，最后一個(gè)小圓點(diǎn)表不綠燈。
[0045]每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)設(shè)一架信號(hào)燈，共得信號(hào)燈20架。監(jiān)控點(diǎn)I和20每處設(shè)9個(gè)射頻讀卡器，監(jiān)控點(diǎn)2—19每處設(shè)3個(gè)射頻讀卡器，共設(shè)射頻讀卡器72個(gè)，相應(yīng)的采集CAN節(jié)點(diǎn)有72個(gè)，控制CAN節(jié)點(diǎn)有I個(gè)。
[0046]本系統(tǒng)采用的是37-200系列?1^(:。37-200是整體式?1^(:，它將0?1]、1/0模塊和電源裝在一個(gè)箱型塑料機(jī)殼內(nèi)，稱為CPU模塊。CPU模塊和擴(kuò)展模塊用扁平電纜連接。共需PLC數(shù)字量823點(diǎn)，考慮備用量，采用4個(gè)S7-200PLC站可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)礦井信號(hào)系統(tǒng)的控制。
[0047]本系統(tǒng)包括十個(gè)控制子區(qū)域，將每個(gè)控制子區(qū)域防護(hù)同一巷道德兩架信號(hào)燈看作一個(gè)聯(lián)鎖燈組，這十組信號(hào)燈控制程序類似，故只以一組信號(hào)燈為例進(jìn)行程序設(shè)計(jì)說明，如圖3所示。
[0048]10.0?I1.2，12.1?12.5均為接收射頻讀卡器的車輛占用信息的PLC輸入點(diǎn)，當(dāng)其為I時(shí)表示監(jiān)測(cè)到有車經(jīng)過，當(dāng)其為O時(shí)表示未監(jiān)測(cè)到有車經(jīng)過。
[0049]13.1、13.0、14.1、14.0為接收小車優(yōu)先級(jí)信息的PLC的輸入點(diǎn)，00表示無車，優(yōu)先級(jí)最低，01、10、11表示的小車優(yōu)先級(jí)依次升高，雖然小車的優(yōu)先級(jí)用兩位數(shù)字量表示就已經(jīng)足夠了，但為了方便比較小車的優(yōu)先級(jí)，將優(yōu)先級(jí)信息保存到類型為字節(jié)的變量存儲(chǔ)器中。
[0050]11.3、11.5、11.6、12.0為接到人工控制的紅綠按鈕上的PLC的輸入點(diǎn)，當(dāng)其為I時(shí)表示按鈕在按下狀態(tài)，當(dāng)其為O時(shí)表示按鈕在彈起狀態(tài);15.0接至人工/自動(dòng)切換按鈕，該按鈕為非自復(fù)式按鈕，其常閉觸點(diǎn)接通程序的自動(dòng)控制部分，其常開觸點(diǎn)接通程序的人工控制部分;15.1、15.2分別接至開始按鈕和終止按鈕，當(dāng)他們?yōu)镮時(shí)分別表示開始和結(jié)束程序。[0051 ] Q0.0?Q0.5為控制信號(hào)燈顯示的PLC輸出點(diǎn)，當(dāng)其為I時(shí)，接通對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈。其中，黃燈接到SM0.5上，SM0.5提供占空比為1:1，周期為I秒的脈沖，Q0.1和Q0.4相當(dāng)于控制接通和斷開黃色閃燈的開關(guān)。
[0052]Q0.6?Ql.6為接通占用表示燈的PLC的輸出，點(diǎn)當(dāng)其為O時(shí)，表示無車道占用，占用表示燈顯示為綠色，當(dāng)其為I時(shí)，表示有車占用，占用表示燈顯示為紅色。
[0053]信號(hào)燈控制程序流程如圖4所示，本程序可實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)燈燈的自動(dòng)控制和人工控制。按下開始按鈕后，先對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行初始化，在現(xiàn)場(chǎng)無車的情況下，信號(hào)燈亮綠燈，占用表示燈亮綠燈。由自動(dòng)/人工切換按鈕實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和人工控制模式之間的切換，該按鈕為非自復(fù)式按鈕，平時(shí)系統(tǒng)處于自動(dòng)控制狀態(tài)，按下自動(dòng)/人工切換按鈕后，系統(tǒng)處于人工控制狀態(tài)。
[0054]人工控制即有操作員按照現(xiàn)場(chǎng)顯示的情況，按下綠燈按鈕或紅燈按鈕控制現(xiàn)場(chǎng)相應(yīng)的信號(hào)燈顯示，從而控制行車?？紤]到操作員可能誤操作，系統(tǒng)必須對(duì)操作員的操作進(jìn)行聯(lián)鎖檢查，符合聯(lián)鎖條件后才能對(duì)信號(hào)燈顯示進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，以保證行車安全。
[0055]按下紅燈按鈕時(shí)，系統(tǒng)無須檢查聯(lián)鎖條件，因?yàn)榧t燈是禁止信號(hào)，即使操作員誤操作開放紅燈也不會(huì)對(duì)行車安全產(chǎn)生影響，只是影響效率，此外，在緊急情況下，操作員應(yīng)能關(guān)閉信號(hào)，為使信號(hào)可以盡快無條件關(guān)閉，不設(shè)其他聯(lián)鎖條件的檢查。因此，按下紅燈按鈕，就可以使相應(yīng)的信號(hào)燈黃燈閃爍3秒后顯示紅燈。
[0056]綠燈是允許信號(hào)，一次系統(tǒng)對(duì)按下綠燈按鈕的處理與按下紅燈按鈕的處理不同。按下綠燈按鈕時(shí)，系統(tǒng)必須檢查聯(lián)鎖條件Ql.0為O，既相應(yīng)巷道無車時(shí)才能使紅燈熄滅，改亮綠燈，同時(shí)，對(duì)面信號(hào)燈應(yīng)閃黃燈3秒后亮紅燈防護(hù)，防止有車從對(duì)面駛?cè)胂锏?。?dāng)有車駛?cè)胂锏阑虬聪录t燈按鈕后，綠燈立即熄滅。
[0057]根據(jù)行車原則，在自動(dòng)控制狀態(tài)下可能出現(xiàn)五種情況，即:左側(cè)有車先到；右側(cè)有車先到;兩側(cè)同時(shí)有車到且左側(cè)車的優(yōu)先級(jí)高;兩側(cè)同時(shí)有車到且右側(cè)車的優(yōu)先級(jí)高;兩側(cè)同時(shí)有車到且兩側(cè)車的優(yōu)先級(jí)相同。其中，左側(cè)有車先到和兩側(cè)同時(shí)有車到且左側(cè)車的優(yōu)先級(jí)高這兩種情況下信號(hào)燈的顯示情況相同，另外三種情況下信號(hào)燈的顯示情況相同(兩側(cè)同時(shí)有車到且優(yōu)先級(jí)相同時(shí)，根據(jù)上行優(yōu)先的行車原則與右側(cè)有車先到同樣處理)。以左側(cè)有車先到為例。
[0058]初始狀態(tài)即兩側(cè)都亮綠燈。當(dāng)在Ql.5表示有車占用的情況下讀卡器10.1監(jiān)測(cè)到車輛，或者Ql.6有車占用的情況下讀卡器1.2監(jiān)測(cè)到車輛，且讀卡器1.6和1.7未監(jiān)測(cè)到車輛時(shí)，表示左側(cè)有車先到。此時(shí)，左側(cè)燈亮綠燈、右側(cè)燈亮黃燈(禁止信號(hào)，防止右側(cè)有車進(jìn)入巷道)ο當(dāng)讀卡器1.4監(jiān)測(cè)到車輛時(shí)，表示車輛進(jìn)入巷道，此時(shí)，左側(cè)燈閃黃燈，右側(cè)燈亮紅燈。左側(cè)燈閃黃燈3秒后，左側(cè)燈亮穩(wěn)定紅燈，此時(shí)兩側(cè)燈都亮紅燈，兩側(cè)都防止車輛進(jìn)入巷道。當(dāng)讀卡器10.6或讀卡器10.7監(jiān)測(cè)到車時(shí)，表示車輛已經(jīng)離開巷道，兩側(cè)燈同時(shí)變綠燈，回到初始狀態(tài)。根據(jù)輸出量的狀態(tài)，可以將一個(gè)周期的過程分為四步。
[0059]其順序功能圖如圖4所示，步5.5表示初始狀態(tài)，兩燈亮綠燈;步5.6表示車進(jìn)入接近區(qū)段后左側(cè)燈亮綠燈，右側(cè)燈閃黃燈;步5.7表示車進(jìn)入巷道左側(cè)燈閃黃燈，右側(cè)燈亮紅燈，步6.0表示3秒后兩燈都亮紅燈，當(dāng)車離開巷道后，再次回到初始步5.5，即兩燈都亮綠燈。
[0060]以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)，所述信號(hào)系統(tǒng)包括用于實(shí)現(xiàn)車輛監(jiān)測(cè)的射頻定位子系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)及室內(nèi)設(shè)備之間的信息交換的通信網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)燈的控制的信號(hào)燈控制子系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)操作員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視及控制的人機(jī)界面子系統(tǒng)； 所述射頻定位子系統(tǒng)通過通信網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)分別與信號(hào)燈控制子系統(tǒng)和人機(jī)交互界面子系統(tǒng)連接。2.如權(quán)利要求1所述的礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)，其特征在于，所述射頻定位子系統(tǒng)包括射頻讀卡器、以及與其連接的天線，還包括貼在車輛上的與射頻讀卡器連接的車載電子標(biāo)簽。3.如權(quán)利要求1所述的礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)，其特征在于，所述通信網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)采用CAN現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)低層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備射頻讀卡器與控制接口計(jì)算機(jī)之間的連接，所述人機(jī)交互界面子系統(tǒng)與信號(hào)燈控制子系統(tǒng)之間的通信用工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。4.如權(quán)利要求1所述的礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)燈控制子系統(tǒng)包括S7-200系列PLC、數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算機(jī)和信號(hào)燈，所述數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算機(jī)和信號(hào)燈均與S7-200系列PLC連接;所述數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算機(jī)和信號(hào)燈連接。5.如權(quán)利要求4所述的礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)，其特征在于，所述S7-200系列PLC將CPU、I/O模塊和電源封裝在箱型塑料機(jī)殼內(nèi)，稱為CPU模塊;所述CPU模塊和擴(kuò)展模塊用扁平電纜連接。6.如權(quán)利要求1所述的礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)，其特征在于，所述人機(jī)界面子系統(tǒng)采用電腦一體機(jī)、PC機(jī)或平板電腦實(shí)現(xiàn)。7.—種如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述方法對(duì)礦井內(nèi)單車道車輛的信號(hào)燈進(jìn)行控制。8.如權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，在進(jìn)行信號(hào)燈控制之前，要確定控制子區(qū)域的控制點(diǎn)，每個(gè)礦井內(nèi)單車巷道的兩側(cè)各有一個(gè)控制點(diǎn)，共有20個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，對(duì)其沿下行方向依次編號(hào)，每個(gè)巷道兩側(cè)的一組監(jiān)控點(diǎn)形成一個(gè)控制子區(qū)域，子區(qū)域內(nèi)的兩架信號(hào)燈有聯(lián)鎖關(guān)系;每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)設(shè)一架信號(hào)燈;第一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)和最后一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)每處設(shè)9個(gè)射頻讀卡器，第二個(gè)監(jiān)控點(diǎn)至倒數(shù)第二個(gè)監(jiān)控點(diǎn)每處設(shè)3個(gè)射頻讀卡器，相應(yīng)的采集CAN節(jié)點(diǎn)與第二個(gè)監(jiān)控點(diǎn)至倒數(shù)第二個(gè)監(jiān)控點(diǎn)所設(shè)的射頻讀卡器的綜合相等，控制CAN節(jié)點(diǎn)有I個(gè);所述礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)包括十個(gè)控制子區(qū)域，將每個(gè)控制子區(qū)域防護(hù)同一巷道的兩架信號(hào)燈看作一個(gè)聯(lián)鎖燈組對(duì)礦井內(nèi)單車道車輛的信號(hào)燈進(jìn)行控制。9.如權(quán)利要求7或8所述的控制方法，其特征在于，所述對(duì)礦井內(nèi)單車道車輛的信號(hào)燈進(jìn)行控制包括下述步驟: (1)按下開始按鈕后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行初始化，在現(xiàn)場(chǎng)無車的情況下，信號(hào)燈亮綠燈，占用表示燈亮綠燈；由自動(dòng)/人工切換按鈕實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和人工控制模式之間的切換，該按鈕為非自復(fù)式按鈕，平時(shí)礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)處于自動(dòng)控制狀態(tài)，按下自動(dòng)/人工切換按鈕后，礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)處于人工控制狀態(tài)； (2)按下紅燈按鈕時(shí)，礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)無須檢查聯(lián)鎖條件，紅燈是禁止信號(hào)，即使操作員誤操作開放紅燈也不會(huì)對(duì)行車安全產(chǎn)生影響，只是影響效率;在緊急情況下，操作員能夠關(guān)閉信號(hào)，為使信號(hào)盡快無條件關(guān)閉，不設(shè)其他聯(lián)鎖條件的檢查；當(dāng)按下紅燈按鈕，能夠使相應(yīng)的信號(hào)燈黃燈閃爍3秒后顯示紅燈； (3)根據(jù)行車原則，在自動(dòng)控制狀態(tài)下出現(xiàn)的五種情況包括:〈1>左側(cè)有車先到；〈2>右側(cè)有車先到；〈3>兩側(cè)同時(shí)有車到且左側(cè)車的優(yōu)先級(jí)高;〈4>兩側(cè)同時(shí)有車到且右側(cè)車的優(yōu)先級(jí)高;〈5>兩側(cè)同時(shí)有車到且兩側(cè)車的優(yōu)先級(jí)相同； 其中，左側(cè)有車先到和兩側(cè)同時(shí)有車到且左側(cè)車的優(yōu)先級(jí)高這兩種情況下信號(hào)燈的顯示情況相同，另外三種情況下信號(hào)燈的顯示情況相同，兩側(cè)同時(shí)有車到且優(yōu)先級(jí)相同時(shí)，根據(jù)上行優(yōu)先的行車原則與右側(cè)有車先到同樣處理。10.如權(quán)利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述步驟(I)中，人工控制即有操作員按照現(xiàn)場(chǎng)顯示的情況，按下綠燈按鈕或紅燈按鈕控制現(xiàn)場(chǎng)相應(yīng)的信號(hào)燈顯示，從而控制行車;考慮到操作員的誤操作，礦井內(nèi)單車道車輛運(yùn)行控制信號(hào)系統(tǒng)須對(duì)操作員的操作進(jìn)行聯(lián)鎖檢查，符合聯(lián)鎖條件后才能對(duì)信號(hào)燈顯示進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換； 所述步驟(2)中，綠燈是允許信號(hào)，一次系統(tǒng)對(duì)按下綠燈按鈕的處理與按下紅燈按鈕的處理不同；按下綠燈按鈕時(shí)，一次系統(tǒng)必須檢查聯(lián)鎖條件為O，即相應(yīng)巷道無車時(shí)才能使紅燈熄滅，改亮綠燈，同時(shí)，對(duì)面信號(hào)燈應(yīng)閃黃燈3秒后亮紅燈防護(hù)，防止有車從對(duì)面駛?cè)胂锏?當(dāng)有車駛?cè)胂锏阑虬聪录t燈按鈕后，綠燈立即熄滅。
【文檔編號(hào)】G05B19/048GK105843150SQ201610430387
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年6月16日
【發(fā)明人】湯旻安, 王曉明, 曹潔, 張紅, 程海鵬, 湯自安, 董海龍, 張凱
【申請(qǐng)人】蘭州理工大學(xué), 蘭州交通大學(xué)