智能化電機車(chē)防撞系統的可行性研究

1） 紅外線(xiàn)發(fā)射單元的編碼調制器的三種不同編碼信號對38 kHz的載波信號進(jìn)行調制，產(chǎn)生三種不同頻率的調制信號送至放大器以驅動(dòng)三個(gè)紅外發(fā)射管，發(fā)射出三種不同編碼的紅外線(xiàn)。根據單片機每一時(shí)刻只能處理一路信號的特點(diǎn)，三路放大器由電子開(kāi)關(guān)控制其依次導通，保證每一時(shí)刻只有一路發(fā)射管工作，這樣既減小了工作電流，降低了功耗，又避免了信號相互干擾，造成接收器誤測。
　　通過(guò)對發(fā)射管選型和調整放大器發(fā)射功率使發(fā)射距離分別為S1=80m，S2=50m，S3=7m；通過(guò)調整各自透鏡組的焦距使光束射角分別為α1=44僅α2=68’，僅α3=8°，使每個(gè)發(fā)射距離的臨界處光束直徑都是1m，正好覆蓋住電機列車(chē)的端面，既保證了接收又防止了對相鄰車(chē)道車(chē)輛的干擾。發(fā)射單元安裝在電機車(chē)的照明大燈下方和列車(chē)尾燈下方適當位置，由于井下軌道運輸電機車(chē)、列車(chē)雙向行駛不分頭尾，所以機車(chē)和列車(chē)（礦車(chē)）兩端都分別安裝紅外發(fā)射器。紅外接收頭安裝在電機車(chē)頭與發(fā)射單元正對的位置。
　　2） 紅外線(xiàn)接收器采用紅外線(xiàn)一體化接收頭，它是集紅外接收、信號放大、帶通濾波、比較輸出等為一體的模塊，性能穩定、可靠。無(wú)需A／D轉換器轉換可以直接與單片機端口連接。接收器的信號入射角為最小的4。，這樣不論是直道還是彎道，其信號接收都不會(huì )受對面鄰道相向行駛的電機車(chē)所發(fā)出的紅外線(xiàn)干擾，除非行駛在同一軌道。
　　3） 采用單片計算機作主控芯片控制是實(shí)現智能化控制的真正意義所在。運用單片計算機可使電路簡(jiǎn)化，結構簡(jiǎn)單，功能增強，檢測控制自動(dòng)化，工作更可靠，運行更安全。關(guān)于單片機的程序編制和應用不算太難，由于篇幅在此不敘。
　　4） 紅外線(xiàn)發(fā)射器不間斷地依次向前方發(fā)射著(zhù)三種不同射程不同編碼的紅外線(xiàn)波，以利單片控制器接收并判斷電機車(chē)當前所處的位置，然后發(fā)出相應的報警或制動(dòng)指令。當電機車(chē)由于某種原因在同一軌道行駛而進(jìn)入前方車(chē)輛的報警距離S1（80 m）時(shí)，接收器接收到前方發(fā)出的紅外信號迅速傳送到單片機，由單片機進(jìn)行數據處理，分析判斷后經(jīng)光電隔離分兩路輸出，一路接通電機車(chē)號笛和閃光信號電路，發(fā)出聲光報警，以提醒本車(chē)司機和對面電機車(chē)司機，注意減速慢行，保持車(chē)距；一路迅速啟動(dòng)液壓油泵，為剎車(chē)作準備。如果車(chē)輛減速，退出報警距離后，系統自動(dòng)解除警報，斷開(kāi)液壓油泵電源。
　　如果電機車(chē)沒(méi)有減速繼續前進(jìn)，進(jìn)入一般制動(dòng)距離S2（50 m）時(shí)，接收器把接收到的紅外信號傳送給單片機，單片機識別到是制動(dòng)信號后，立即發(fā)出指令，斷開(kāi)電機車(chē)主電機的控制回路，主電機斷電，使列車(chē)處于滑行狀態(tài)。同時(shí)立即與霍爾速度傳感器反饋的當前車(chē)速進(jìn)行運算，對比分析，然后按照預設的制動(dòng)加速度發(fā)出制動(dòng)指令，控制電流經(jīng)D／A轉換、模擬放大后調節比例電磁閥的開(kāi)啟量，自動(dòng)調整液壓泵產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，使液壓油缸的輸出壓力逐步增加，在20 m內實(shí)現平穩停車(chē)。
　　如果電機車(chē)在彎道或遠距離視線(xiàn)被遮擋的情況下發(fā)現前方車(chē)輛時(shí)，已經(jīng)進(jìn)入緊急制動(dòng)距離 ，即兩車(chē)相距7 m左右（其中R為軌道曲線(xiàn)半徑，按25 m計算），此時(shí)接收器接收到對方發(fā)來(lái)的緊急制動(dòng)紅外信號后，單片機立即發(fā)出緊急制動(dòng)指令，以較陡的制動(dòng)加速度來(lái)控制比例電磁閥的打開(kāi)，較大的制動(dòng)力矩使列車(chē)在2 m之內迅速剎車(chē)。同時(shí)又能防止因緊急剎車(chē)導致制動(dòng)閘包死現象。
　　5） 機車(chē)制動(dòng)后需按壓復位按鈕才能使系統發(fā)出解除制動(dòng)指令，退出制動(dòng)狀態(tài)。本系統設定為手動(dòng)控制優(yōu)先于自動(dòng)控制，按壓手動(dòng)制動(dòng)按鈕就可隨時(shí)進(jìn)行一般制動(dòng)，省去轉動(dòng)剎車(chē)手輪的繁瑣操作，方便快捷。
6 結論
　　安全是煤礦永恒的主題，安全生產(chǎn)是黨和國家一貫堅持的重要方針。煤礦運輸事故多主要是因為運輸系統點(diǎn)多、線(xiàn)長(cháng)、面廣，所有下井人員都要與運輸機械設備接觸。要減少和避免軌道運輸事故的發(fā)生，除了加強思想教育、技術(shù)培訓，提高機車(chē)司機的技能素質(zhì)，加強責任心外，最根本的就是要完善必要的裝備，實(shí)行自動(dòng)化控制。人機雙管齊下，才能真正有效地控制機車(chē)事故的發(fā)生、實(shí)現安全生產(chǎn)的目標。智能化電機車(chē)防撞系統的應用是實(shí)現軌道運輸無(wú)事故的有力技術(shù)保障措施。