信集闭系统方案

信集闭系统 冀中能源峰峰集团大淑村矿 大巷轨道运输KJ334通讯监控系统 设 计 方 案 石家庄市天阳电子科技有限公司 二〇一零年八月 第一部分机车运输监控通讯系统的要求 一、大淑村矿井概况 1、目前概况 大淑村矿井下—450大巷目前担负着繁重的运输任务，巷道中道岔多，分布不均匀，偏口和硐室口多，给机车运输带来极大的安全隐患。再有，随着井下生产地区的不断延伸，生产规模的不断扩大，井下使用机车数量也会不断增加，调度指挥列车的难度也会逐步加大。 2、项目的必要性 安装井下“信、集、闭”系统是实现井口提升、井底车场、主巷运输、生产石门和采区运输各环节中输送、提升、行车指挥自动化的主要方式，它可以实现以下功能: 1)、实现各种信号显示，供机车司机和调度员了解线路开道和机车运行状态， 2)、实现各信号之间和道岔转辙机之间互相联锁，防止误动作，保证行车安全， 3)、在调度站设模拟显示集中控制屏，集中控制和监督电机车运行，安全接发列车。 4)、在地面值班室设图形显示器显示。 )、防爆型式:隔爆兼本安型。 5 3、项目的可行性 1)、可实现可视化监视功能，在计算机终端和显示屏上实时显示列车位置、车号、运行方向、信号灯状态、道岔位置和轨道区段占用情况等运行状态信息; 2)、调度站可以根据显示屏上显示的机车运行情况，采用自动或手动的方式来控制机车运行和各道岔、信号灯之间的转换; 3)、系统可随时反映出系统内设备和传感器的工作状态，能自动进行故障判断并完成报警、处理; 4)、重演功能:即能24小时系统运行情况并能根据记录的运行数据在显示设备上随意重现指定时间内实际运输过程; 5)、本系统能够接入企业局域网，与企业内部管理系统共享数据，达到管控一体化。 4、效益分析 该“信、集、闭”系统具有很强的可视化监视功能，在计算机终端和显示屏上可实时显示列车位置、车号、运行方向、信号灯状态、道岔位置和轨道区段占用情况等运行状态信息，使机车司机和调度员可以随时了解线路开道和机车运行状态情况。 调度员可在井下调度站实时对多种列车的运行进行监视，控制操纵道岔，开放信号机、自动实现敌对进路的闭锁，从而避免了列车正面、侧面及追尾等撞车事故，大大提高了机车运行效率。是提高井下运输能力、保证安全生产的重要现代化手段。 二、系统组成要求 1. 系统设计要遵循《煤矿安全规程》、《井下机车运输信号系统技术装备标准》、《煤矿井下机车运输信号设计规范》等行业标准，技术先进，安全可靠。 2 2. 根据国家标准要求系统必须具有煤安标志证;所有井下设备要通过国家安全生产抚顺矿用设备检测检验中心的检验和审核，并有国家安全生产抚顺矿用设备检测检验中心发放的防爆和煤安标志证书;并提供相关检验部门的检验证书。 3. 系统组成结构 本系统地面中心站设备由主工业控制计算机(简称主机)、备份机(和主机配置相同)、显示器及打印机等其它计算机外围设备、信息传输接口、电源箱、不间断电源(UPS)、电源避雷器、信号电涌保护器等;井下设备主要由矿用分站、矿用隔爆兼本安电源箱、各种测控设备及传感器组成。 4. 主控室选择设在地面，主控机采用工控机，采用大屏幕52寸以上图形显示器显示;控制分站安装在巷道井壁上，采用专用工业控制计算机。 5. 本系统要求依据国家标准，结合煤矿实际，以保证安全、提高运输能力为目的，合理设计运输本安型信号器，合理划分进路。机车必须按信号运行。本系统必须按进路原则开放和闭锁进路。 6、机车监控系统应包含通讯部分切与之兼容。 三.系统功能要求 1、数据采集功能:系统应可以对行车信号状态、道岔位置状态、路段占用、机车位置、机车编号、运行方向、运行速度、车皮数量等进行监测处理。 、系统应具有自动、手动远程控制功能; 2 3、调度功能:根据确定的运输任务，自动或人工开放和释放进路。通过对行车信号和转辙机操作，实现进路、信号和道岔的联锁和锁闭; 4、动态显示功能:对机车运输系统的轨道、装载点、卸载点、车场、井口等煤矿地理元素以静画面显示。对机车运行路段的占用段、予占用段、信号灯状态、道岔位置、机车位置、机车编号等以动态画面显示。同时能以文字、图表、信息窗等方式显示机车有关运行信息 5、故障自动诊断报警功能:当系统线路或设备发生故障时，能自动诊断故障性质和位置，并发出报警提醒工作人员处理。 6、统计管理功能: 能够根据历史数据、报警信息等统计打印有关管理数据。统计重车列数和车皮数、每日各煤仓的出煤量、当班运输量等。 7、人机对话功能:可以进行机车运输系统功能调用与控制命令的输入等。 8、双机切换功能 :主机故障时，备份机能迅速投入运行; 9、主机和分站通信应使用CAN总线， CAN通讯介质可选择双绞线，现场布线、安装、拆卸简单。CAN现场总线技术成熟，可靠性高; 10、分站到测控设备信号的传输使用低阻抗电流传输，抗干扰性能要好; 11、为提高可靠性，对被控设备的操作必须使用编码信号控制，并在编码中除有状态信息外，增加识别码信息; 12、通信电缆分区域屏蔽，单点接地，减少地电流的串扰。 四. 设备性能及功能要求 主机:采用华研工控机，Windows XP操作界面，并配有副液晶显示器，打印机。可以存储大量运行数据备查备用。 管理机:和主机配置相同，和主机互为备机，通过管理机管理人员随时调看 3 分析历史数据，管理机用来可以备份运行数据，生成各种统计报表。随时监测现场设备的运行，便于设备的维护，而不妨碍系统正常工作。 显示屏:采用42寸以上大屏幕平板显示器。 信息传输接口:应采用CAN通讯方式主机通过信息传输接口和远地矿用分站实现数据通信;使用光电技术将主机和现场隔离;能够监视通信状况。 矿用分站:能够直接连接在网络上，与主机通信，交换数据。并按主机意图对测控设备完成控制操作;或主机意图传送主机要查询的当前数据。同时分站不断监测和主机的通信状态，当通信一旦中断，能够自动进入默认安全运行模式。 电源箱:防爆等级，隔爆兼本安;输入电压要求127V。该电源应为多路本安输出电源，各路电源要相互隔离并满足多种设备用电要求。 感应式传感器(简称计轮器):安装在轨道上的计轮器，应采用电流变化检测车轮的通过。通过分站的运算判定列车方向、速度。计轮器应采用电涡流式无接触传感方式工作。计轮器的安装应避免在轨道上打孔。 车码发送机、车码接收机:每台机车安装一台车码发送机，可以将机车编码信息以无线电波方式发射出去。发射机必须使用编码信号控制，以增强抗干扰能力。通过巷壁上的接收机接收，送给传送给分站。车编码信息一般包括车辆编号、车辆类型，如煤车、料车、人车、其它等。车码发送机和车码接收机之间的通讯频率应大于300MHz，以避开井下的各种电磁干扰。 矿用本安型信号器:接收分站的控制编码命令，可用红绿黄多种模式显示，可以能够指示向前或?或?的箭头，指示机车运行方向和红色停车标志;并能不间断的向分站发送显示状态的编码信号，分站通过显示状态码随时能检测到行车信号的当前显示模式;检测和分站的通信状态，当通信中断，必须以默认安全模式显示。 转辙机:接收分站命令，控制道岔方向;位置检测信号直接送到分站;它可以由主控计算机自动操作或调度员人工操作。根据需要也可以现场操作人员或司机使用遥控器进行遥控操作。 转辙机可设本地按扭，可以在特别需要时，在现场直接对道岔操作。主控计算机可以对转辙机进行闭锁和自动解锁，在闭锁期间，现场遥控和本机操作按扭将不起作用。从而保证调度指令的正常进行。 本系统的监控和通讯应配有镍氢电池,当交流电停电时可不间断供电不小于2h。 第二部分系统设计方案 A运输通讯系统 一、用于矿井下机车调度的漏泄通信系统工程组网 1.本系统是用来在井下联络、指挥巷道中机车运行的通讯设备组合，它可以出色地传送话音信号。安装了这套设备，机车调度站的人员可以随时灵活、迅速地对机车进行调度指挥;机车司机也可以将机车的状态以及所处的位置等有关情况向调度站及时反馈。从而保障了机车稳妥、安全、高效率的运行。 2.为该系统配套的均为矿用本质安全型的设备，允许在具有煤尘、甲烷爆炸性气体的(矿井巷道)环境中使用。 3.系统由KTL12基地台、KTL2B矿用手持电台、KDW29基地电源等组成。基地台的全部设备都可以放在矿井下调度室的桌面上，使用127V50HZ交流照明电就可以工作。 二、用于斜井人员打点及竖井检修的矿井漏泄通信系统组网 4 1.本系统是实现井上机房人员和斜井机车或竖井吊罐中维修人员相互通话的通讯设备。它可以有效地传递语言及打点信号，使井上有关人员和斜井及竖井内人员建立起紧密的联系。 2.系统由设在机房内的基地台、防爆电源，铺设在井道中漏泄电缆以及人身携带的信号手机所组成。基地台收到的话音、打点信号由机外的号筒喇叭发出，在85db的噪音环境中仍能与信号手机进行通话或打点联系。(基地台具有记忆并显示打点次数的功能)。 3.本系统基地台可以通过调度电话与手机或车载(固定)台双向通话，通话方式可以直通、群呼;手机、基地台之间可以互相通话，井下与地面可互相通话，无线与有线可联网，一根漏泄电缆可以容纳多个频道，其中可以包括若干话音信道及数据信道，信道都可独立工作而互不干扰，系统具有可扩展性，可随时延伸系统距离，增加移动台数目或扩展信道。 4.为该系统配套的均为矿区本质安全型设备，允许在具有煤尘、甲烷爆炸性气体的矿井中使用。 5.本系统在立井通信/信号功能 5.1覆盖区:主井(地面~-—648m);副井(地面~—648m)。 5.2跟车员可在任意地点用手机向绞车房基台发出停车、上行、下行等各种联络信号。基台收到信号后给出声光显示以防绞车司机误操作。 5.3基台收到手机的打点信号并显示保存，基台收到手机的打点信号后具有存储功能。 5.4跟车员利用手机可随时与绞车房基台进行双向通话。 5.5基台具有急停闭锁接口，当基台收到一点停车信号后，闭锁并保持此状态，当收到两点或三点行车信号后，方可解除闭锁。 6.所有下井设备采用防爆型，优先采用本质安全型。并具有产品合格证、防爆合格证、煤矿矿用产品安全标志。 7.所有井筒及井下采用的通信、信号、电源电缆均具有煤矿矿用产品安全标志，且漏泄通信电缆采用双护套电缆。 安装了这套设备，能够保障斜井人员及竖井检修人员安全、可靠、高效率的工作。 本系统基地台、防爆电源安放在机房的桌面上，使用127V交流照明电 泄漏通讯系统，数量:1套 一、参考型号及数量: 序号 名称 参考型号 单位 数量 备注 1 基地电台 KTL12型 部 1 2 汇接机及附件 KTU5型 台 1 3 电源整机 KDW29型 台 1 4 手持电台 KTL2B型 台 12 5 矿用漏泄电缆 SLIYV-75-10 m 3000 6 铠装漏泄电缆 m 900 二、技术参数: 1、频率:高频49MHz/35MHz 低频300Hz-3000Hz 2、调制方式:调频制 5 3、工作方式:调频、异频双工。 4、适应环境:-10?,+40? 相对湿度:98% 5、矿方提供:井下主机电源AC127V 副机(便携机)井上充电电源AC220V 三、技术要求: 1、投标方在设备制造、检验、验收过程中必须严格执行国家的最新标准并在招标时提供相关标准。 2、所提供的产品在交货时必须提供产品的使用、合格证以及质量的检测、试验、等相关资料和 “MA”标志 。 3、中标方在加工制作前，必须进一步与需方沟通，无问后方可加工。 4、实现功能: 1)双工对讲(或单工对讲)、呼叫功能，可预置三种频道。 2)具有静噪控制，对讲音量自由设定。 3)适应煤矿井下环境，防潮、防尘、抗摔打。 5、免费指导安装、技术培训。 B、机车运输监控系统 一、系统的设计原则: 1、确保井下的安全运输。为杜绝井下轨道运输列车的追尾和撞车事故，本系统采用计算机来控制和监测信号灯、车码接收装置、车轮传感器、电动(气动)转辙机 ，对机车、道岔的位置进行监测。在显示屏上显示机车位置、编号、信号灯、道岔的状态和相关信息，实现对机车进路区间的自动开放、自动闭锁，从而保证人、材料、煤石等各种列车的安全运行。 2、提高运输效率。本系统可以采用全程进车路线一次排定、在计算机的控制下自动逐段开放、对敌对进路进行区间闭锁、并逐段解锁的运行方式，最大限度地提高列车的通过能力，减少列车的停候时间，实现高效运输。也可以根据实际情况临时排定进车路线在计算机的控制下自动逐段开放、对敌对进路进行区间闭锁、并逐段解锁的运行方式。 3、提高煤矿的生产管理、指挥调度及安全监测能力。提高当前煤矿的管理水平。充分利用计算机实时、快速、准确地数据处理能力，为生产决策提供科学统计数据，提高生产管理水平，实现煤矿高效、安全生产。 4、系统及其组成设备设计符合国家有关标准，并严格按照煤矿安全规程，达到相应的防爆等级，具有防爆合格证、煤安证、产品检验合格证。 二、主要用途: 本系统用于对煤矿大巷机车运输进行指挥调度。是提高井下运输能力、保证安全生产的重要现代化手段。 6 1、调度员可在调度室对各列车的运行位置、机车编号、信号灯状态 、路段占用等进行实时监视，可以自动、半自动或手动方式控制 开放关闭信号机、转辙机自动实现敌对进路的闭锁，杜绝追尾、撞车等行车事故; 2、优化选择机车进路，有效提高机车轨道利用率，从而大大提高机车运行效率和运输能力。 三、系统主要功能: 1、基本功能:可对受控范围内所有机车进路、信号、 实现自动联锁和闭锁控制; 2、动态显示?在终端显示设备上以文字、表格、图形等方式，形象地自动显示各机车运行位置区段、机车编号、运行方向、车类、车速、车皮数、运量，区段占用情况、信号机状态、转辙机状态 等信息。以弹出窗口方式显示系统工作报警信息。 3、调度功能:对机车可自动和半自动调度。系统按调度员事先给定的运行任务，及时开放机车进路,自动开放和关闭信号灯 ，控制转辙机指挥列车循环运行。也可由调度员根据需要，使用鼠标操作信号灯、转辙机 实现半自动操作。 4、数据存储功能:系统具有机车实时运行记录;根据记录的运行数据，为事故追忆分析，改进调度策略提供依据。 5、数据备份功能:主机具有USB接口、移动硬盘、光盘等指定的存储设备进行数据备份。 、双机切换功能:当主机发生故障时，可立即使备用主机投入正常工作。 6 7、备用电源功能:电网停电后，备用电源可使系统继续工作。 8、故障自动诊断功能:当系统检测到故障时，通过实时弹出警告信息窗口。 9、管理统计功能:能够打印有关管理数据、历史运行数据报表、报警信息等;能统计每班重车列数和车皮数、每日各煤仓的出煤量、当班运输量等。系统对存储数据可打印。 10、编码功能:对被控设备的操作使用编码信号控制，并在编码中除有状态信息外，增加识别码信息。 11、系统软件功能丰富，界面友好，汉字菜单提示，易操作、易维护、安全、成熟。 四、系统特点: 1、 进路自动优化控制。在计算机的控制下自动逐段开放、对敌对进路进行区间闭锁、并逐段解锁的运行方式，最大限度地提高列车的通过能力，减少列车的停候时间，提高轨道利用率，有效提高运输能力。 2、系统可以采用自动、手动、本地控制多种控制方式。系统主控机按的进路原则自动运行， 自动开放和关闭信号灯、转辙机，每条进路内只允许有一列机车运行。保证机车运行的安全。 3、具有车号、车类、车速、运行方向、通过矿车车轮数、丢车检测功能。 4、传感器数据信息实时性强。当信号灯显示模式、道岔位置、车位传感器、机车信息等测控设备工作状态发生变化时，变化信息将即时主动上传。上位机不必等到巡检该设备时才能得到变化的状态信息。 5、系统信息传输采用CAN现场工业控制总线和先进的软硬件编码解码技术。有效防止干扰，提高可靠性。 6、系统构成先进。充分利用计算机强大的数据处理能力，以主监控机为核心，采用模块化定型部件，提高工作的稳定性和可靠性;调度站设在地面;以大 7 屏幕显示器显示系统信息，;先进的无触点取样传感器，机车车号编码提取，使取样准确可靠;智能化信号灯，当系统工作不正常时，信号灯自动显示黄闪故障信号;使用光电隔离技术使系统各部分相对独立，提高系统运行可靠性和抗干扰性。 7、系统具有可扩展性。利用其开放式通讯接口可以实现地面各监控系统的联网。 8、系统可靠性高。主控设备采用工业计算机，分站设备采用工业级芯片。优化软件设计，增强分站的数据处理功能和控制功能，减少通讯数据，提高通讯可靠性和检测准确性。简化硬件设计，大大降低了设备故障率，提高了系统可靠性。 9、系统抗干扰性好。各设备电气接口之间光电隔离，限制故障范围;系统维修或系统局部故障时，信号灯有提示。 10、组网灵活方便，系统通讯控制分站，挂接在CAN总线上。分站所接设备数量，可根据现场需要和用户要求增减; 11、使用多数人熟悉的视窗操作系统。 12、安全模式:分站失去和主机的联络通讯后，不停止数据采集检测，但将停止对所属设备发送控制信号。通讯恢复，功能也随时恢复;指挥机车运行的信号灯，在失去和分站的联系后，将自动转成安全显示模式运行，机车按事先约定行车。 13、附加功能。根据需要可方便的增加弯道语音报警功能、机车架线供电联锁等功能。 五、系统主要技术指标: 1、最大巡检周期 具有采集信息主动上传功能，信息实时性不受巡检周期限制。 2、控制执行时间 转辙机?3, 信号机及其它设备?1, -83、误码率 ?10。 4、最大传输距离 ?10km 5、备用电源工作时间 按用户要求 6、信息传输性能 传输方式: CAN总线; 传输速率:5kbps; 7、信号器显示模式:红(停)、直行绿箭头、左行绿箭头、右行绿箭头、黄闪 ;信号器安全模式 延迟时间:60-120, 8、 KJDT1-100T矿用隔爆兼本安型转辙机 输入电压:三相AC127V;电源消耗:?400W; 、车轮检测距离?18mm 9 10、设备防爆性能 本质安全型或隔爆兼本安型(详见各设备技术说明) 11、设备防护等级 一般不低于IP54(详见各设备技术说明) 六、系统设备配置: 本系统以工业控制计算机为核心，通过分站连接分布于轨道沿线各处的传感器、信号机、转辙机利用位于调度室内的主控机，对多台机车的运输情况进行监测和控制。 本系统由地面控制设备、井下测控设备和电缆组成。详见表, 8 系统设备配置明细表 地面用设备 序防爆 生产 产品名称 产品型号 安标证编号 防爆证号 数量 号 标志 厂家 本公1 矿用信息传输接口 KJ334-J ExibI MFC080079 10741828 1 司 2 工控机 IPC-610 - - 2 研 华 3 UPS电源 C2KS - - 1 外 购 4 电源电涌保护器 BY1-D - - 1 外 购 5 信号电涌保护器 BYX-JZ - - 1 外 购 6 打印机 EPSON - - 1 外 购 7 大屏幕图形显示器 52" 1 外 购 井下设备 序防爆 生产 产品名称 产品型号 安标证编号 防爆证号 数量 号 标志 厂家 矿用隔爆兼本安型本公1 KDW1 /127 Exd[ib]I MAA080031 10721618 8 电源箱 司 本公2 矿用分站 KJ334-F ExibI MFC080080 10741833 8 司 本公3 矿用本安型信号器 KXH12 ExibI MHB080020 10741830 20 司 本公4 车码发送机 KJ334-FS ExibI MHB080019 10741829 3 司 本公5 车码接收机 KJ334-JS ExibI MHB080018 10741834 10 司 本公6 感应式传感器 GGD18 ExibI MFB080114 10741831 38 司 矿用隔爆兼本安型7 KJDT1-100T Exd[ib]I 20043821 1042518 11 外 购 司控道岔转辙机 本公8 矿用本安型中继器 KJ334-Z ExibI MFH080028 1084073 2 司 矿用本安电路用接本公9 JHH-8 ExibI MAF080085 10741832 24 线盒 司 本公10 基地电源 KDW29 Exd[ib]I MAA030001 10721767 3 司 根据 实际沈阳2、4、6、2011 通信电缆 情况电缆芯 7km厂 左右 说明:每台分站最多可使用3个接线盒;4台信号器、8个车轮传感器、 4台车码接收机、4台转辙机;通信距离每10km使用3台中继器。 9 七、系统方案设计: 7.1设计原则 本系统用于控制机车的东西翼分叉和以西翼一个采区、一个车厂来设计、大巷总长度1.6Km左右，机车2两部，受控道岔4处。 7.2主控室设计 7.2.1设计概述 我方的KJ334系统上位机可采用双机方式，并设置调度维护管理机。调度室设在井上 7.2.2基本设备配置 1)主控机采用研华系列工业控制计算机2台; 2)大屏幕液晶显示器1台;52寸以上或根据矿方要求; 3)智能通讯器1台; 4)防雷器2台; 5) UPS电源: 1台; 6)打印机一台; 7)操作台一台; 8)19寸显示器一台。 7.3井下系统网络结构及现场设备布置 KJ334矿井机车运输监控系统在井下现场设各共有控制分站、电源箱、接线盒、 信号器、感应式传感器、车码发送机、车码接收机、中继器、转辙机等设备。在充分考虑了将来系统扩充的基础上，我方系统设计人员设计了矿井下机车运输监控系统网络结构图和井下设备及电源电缆等布置图(可依实际情况作进一步调整)。 7.4显示设计 依据矿方提供的系统图及控制范围数据，采用一台52寸等离子显示器或 液晶显示屏。 .5电源箱设计 7 7.5.1用户需求 :防潮、防尘。 7.5.2基本结构 采用母板插件式结构，主要由接线板、供电板、输出l板、输出2板及母板 等构成;外壳隔爆型为全密封型，分别应用于低瓦斯和 高瓦斯矿井。 7.5.3基本特性 输入:127伏单相交流电源: 输出:5伏、12伏、15伏直流电源: 每路输出均有限流、限压和短路保护;所有输出电源均为本安型输出电源。 7.5.4安装方式 用膨胀螺钉固定在巷道壁上即可。 7.6控制分站设计 7.6. 1用户需求 防潮、防尘;能分区域控制设备，局部损坏不影响全局。 7.6.2基本结构 KJ334-F矿用分站(以下简称分站)为本质安全型设备，可以用于爆炸性气体环境。在矿井机车运输监控系统中，承担着井下现场计算机智能控制的任务。它也可用于其它计算机工业控制系统中做分站用。 7.6.3产品功能及特点 分站一般安装于井下机车运输现场。 (1)分站是现场传感器和控制设备的核心。通过测控端口获得现场设备状态 10 信息并完成对设备的状态控制。 (2)分站通过CAN总线和中心站进行通信，交换信息。当现场设备状态发生变化时，主动上报现场状态信息。分站接收中心站的控制命令，并转发到被控设备;接收巡检指令并上报要求的信息。 (3)分站由关联设备电源供电，并通过它对现场设备提供电源。 (4)对外提供24路输入检测端口和8路输出控制信号端口。能检测电平、脉冲、编码信号。能提供电平、编码控制信号。使用编码信号可方便地对多种类型设备进行多种操作。 (5)每一路输入输出端口及通信端口都采用光电隔离，抗干扰能力强，增强了电路各部分之间的相互隔离，提高系统安全性，一部分电路故障不会影响全局。 (6)检测输入为有源电流型，抗干扰强，方便连接两线制传输的传感器。 (7)具有输入输出端口状态指示灯，可容易判断外部设备工作是否正常。 (8)具有工作状态监视和调试监控模式指示灯，便于维修。 (9)当和上级站发生通信中断时，将分属设备自动置为安全模式，转入约定方式工作。 7.7传感器设计 7.7.1用户需求 1)能反映车位、车号: 2)对车皮计数，以便于建立月报表。 .7.2设计概述 7 由我方研制的专门用于KJ334系统的轨道感应式传感器和井下收车码接收机完 全可以实现矿方所需功能。 7..7.3基本特性功能 该传感器用于轨道运输现场，安装于井下铁路轨道上，非接触检测，用于检测机车车轮的通过。根据安装在左右轨道上的两个传感器的相对位置，可以判断机车运输方向、速度和通过的轮对数。 两线制电流型输出。供电与输出信号共用1对传输线。输出信号为大小变化的电流，抗干扰能力强，有利于远距离传输。 供电直流电源不分极性，施工简单，引线不会错接，可以防止在设备安装、调试时，由于电缆接线错误，造成的设备损坏。 为方便对线路的短路检测，对输出信号电流做了最大限制。 7.7.4工作原理 车轮传感器采用变衰耗原理，利用感应线圈，构成敏感头，当没有导体接近时，感应线圈中无能量损失;当被测导体接近时，导体中会产生感应电动势，形成涡流，能量消耗迅速增加。检测这个变化，并将其转换为电流型输出电信号，便于传输。 车轮就是一个导体，当车轮通过时就能检测到它。被检测物体和传感器之间为非接触方式，比接触式传感器可靠性高。理论寿命是无限的。 车轮传感器采用密封防水结构，完全侵泡在水中也可以正常工作。 7.8井下收车码发送机 7.8. 1设计概述 在KJ334系统中，将车码发送机 装在机车司机驾驶室内，天线安装 在车顶棚中间，KJ334-FS车码发送机(以下简称发送机)为本质安全型设备，可以用于爆炸性气体环境。在矿井机车运输监控系统中，作为机车编号、车类信息的 11 发送设备。与对应的车码接收机配合使用，可根据接收机安装地点确定机车运行位置。 7.8.2产品功能及特点 发送机一般安装于机车驾驶室内，发送天线安装于驾驶室棚顶。 (1)车类编码2位;车号编码8位;发送信息量大。 (2)发送信息中有6位系统识别码，只有接收到的系统识别码正确，才会被解码。从而提高了车码信息接收的可靠性和抗干扰性。误码率较低。 (3)发送载波频率选择在干扰较小的甚高频段，可以有效避开干扰，以提高接收的可靠性。 (4)可以配置红外接收装置，接收信号机停车信号发出的红外调制信息，以声光方式提醒司机注意。 (5)配置专用发送天线。电缆连接采用L16型连接件。避免了电缆的振动损坏。 (6)发送机电源消耗低。采用内部本安可充电电池组供电，可连续工作100—150小时。 (7)发送机内部配有无极性充电电路。当作为矿用一般型设备使用时，充电电路能够使用机车24V或12V直流电源对电池组浮充。输入不分极性。 7.9信号器设计 7.9.1用户需求 在矿方提出的方案要求信号器能以停、直道、弯道三种方式指示机车运行。 7.9.2主要用途及适用范围 该信号器为本质安全型设备，可以用于有爆炸性气体环境。在矿井机车运输监控系统中，用来给出机车进路开放、闭锁及运行方向信号。 .9.3基本功能 7 该信号器用于轨道运输现场，安装于井下铁路轨道旁。用于给出机车运行方向和进路的开放或闭锁。 (1)使用红、绿、黄三种颜色的LED发光管，直接显示机车运行状态。显示距离远，观察清晰。 (2)使用绿箭头方式指引机车运行方向;红叉表示“停车”;黄闪表示“缓行”或故障状态。显示直观。 (3)可以配置电子蜂鸣器，在进路开放时提醒司机及路旁人员，注意安全。 (4)对信号器的工作状态采用编码控制方式。使用电缆少，可靠性高。 (5)对于检测到的信号器工作状态，使用编码信号回传，编码信号采用电流型输出方式传送。抗干扰能力强，有利于远距离传输。 (6)具有故障安全模式转换功能。在规定的时间内，如果信号器不能收到控制指令，则信号器将自动转换为故障安全模式，以“系统停”方式显示。 (7)只要引出4芯电缆就能完成对信号器的控制、供电、状态检测回传多种功能。接线简单，有利于提高可靠性。 7.9.4基本工作原理 信号器的设计是采用编码器控制显示模式，采用高亮发光块显示信号状态， 所有设计均符合本质安全要求，由本安电源箱为信号器提供15V直流电源。信号 机的基本工作原理是:系统根据路段占用情况和机车位置状况，决定对信号器发 出何种显示信号命令，信号器接收显示信号命令时，若连续三次接收的编码一致 则显示所需信号如红或绿等，否则维持原状。同时信号器也将自身当前显 12 示模式， 以一定的频率(不同显示模式频率不一样)回送给控制分站，以告知自身显示状 态。通过这种检测方式，控制分站能够判断当前显示状态与系统命令要求是否一 致，控制分站每隔90s必须重发一次信号，否则信号器将自动将显示模式回复至系 统停用状态，从而确保信号安全。 7.10 车码接收机 7.10.1主要用途及适用范围 KJ334-JS车码接收机(以下简称接收机)为本质安全型设备，可以用于爆炸性气体环境。在矿井机车运输监控系统中，承担着既“收”又“送”的任务。所谓收，接收车码发送机的机车编码信息的载波，并解调出车码信号。所谓送，将收到的车码信号以电流输出型方式传送到分站进行处理。通过接收机接收的编码信号，可以判断接收机附近的正在运行的机车编号和车类。便于调度指挥，及时办理进路开通。 7.10.2产品功能及特点 接收机一般安装于车场、装载站、卸载站及轨道旁。 (1)接收车码发送机的甚高频载波，并解调出车码信号。由于载波使用频率高，可有效克服工业干扰及电力干扰。 (2)接收到的车码信号以电流输出型方式传送到分站进行处理。输出阻抗低，抗干扰好。二线制，接线方便。 (3)一般不需另加接收天线。如果需要外加天线，可根据不同用途选用鞭状天线或漏泄电缆。 (4)电缆连接简单，使用二芯线缆，不分极性。 7.10.3工作原理 接收机由选频放大电路、解调电路、电流输出转换等电路组成。 选频放大电路，将天线接收到的微弱载波信号放大到足够电平，然后由解调电路将车码信号解调出来，进行放大整形处理。最后经电流输出转换电路将车码信号以电流方式传送到分站处理。 7.11中继器设计 7.11.1适用范围及主要用途 KJ334-Z矿用本安型中继器(以下简称中继器)为本质安全型设备，可以用于爆炸性气体环境。在KJ334矿井机车运输监控系统中，承担着信息传输的双向中继放大任务，从而使通信距离得以延长。 7.11.2产品功能及特点 中继放大器一般安装在信息传输主干线上，根据巷道干扰严重程度和信息衰减程度决定安装数量，在10km的距离内，数量一般不超过3台。 (1)产品与分站具有双向通信功能。 (2)产品与系统主机通过信息信息传输接口具有双向通信功能。 (3)传输方式:标准CAN2.0A; (4)可以通过中继放大器将部分分站作为一组，实现共同的任务。 (5)传输介质:带屏蔽或不带屏蔽双(绞)芯线,MHYVR(P) 1.5mm2 (6)传输率速率可以在5Kpbs-1Mpbs之间设置。降低传输率，可以提高传输距离 (7)通信端口采用光电隔离，抗干扰能力强，增强了电路各部分之间的相互隔离，提高系统安全性。 7.11.3工作原理 13 CAN1CAN1 总线控 光隔离 总线收发器 制器 看门狗 CPU CAN2 CAN2 总线控 光隔离 总线收发器 制器 DC/DC 本产品由CPU、看门狗电路、两个CAN总线控制器、两个CAN总线收发器、电源供电电路、光耦合隔离电路等部分组成。如图。 产品由关联设备隔爆兼本安稳压电源供电。为提高抗干扰能力，电路增加了DC/DC转换，将12V输入电源变为5V后供给CPU、CAN等其它电路。 设备加电进入正常工作状态后，在工业级单片机控制下，将从CAN1口接收到的数据从CAN2口发送出去，将从CAN2口接收到的数据从CAN1口发送出去。完成信息的重新整形放大，起到中继放大器的作用。 可通过对产品的初始化操作，设置地址参数，可将一个网络分割为若干小网络，实现分组控制。 7.12接线盒设计 7.12.1主要用途及适用范围 该接线盒为本质安全型设备，可以用于有爆炸性气体环境。在矿井机车运输监控系统中，作为控制分站到现场测控设备之间的接线转接 7.12.2产品功能及特点 该接线盒具有多条电缆引入装置，它们分别通过电缆连接控制分站和测控设备。 接线盒内部有多个带标识的接线端子。这些端子之间的接线关系被印刷电路板已经固定。从而简化了接线对应关系，保证接线正确性。 通过接线盒可以将一条电缆分为多路，起到分线盒的作用。通过接线盒可以将一条电缆接通另一条电缆，起到接线盒的作用。该接线盒内有简单的测试显示电路，可以用来检测线路的通断。选择合适的电缆外径，可以保证电缆引入装置的密封性。 7.12.3工作原理 该接线盒利用带有多组接线座的印刷电路板，将各接线端子的接线关系固定下来，并对每个端子加以标识。方便了接线，接线关系清晰，减少接线错误的可能性。提高了接线可靠性。 7.13系统工作原理 7.13.1工作原理 本系统要求依据国家标准，结合煤矿实际，以保证安全、提高运输能力为目的，合理设计运输本安型信号器，合理划分进路。机车必须按信号运行。本系统必须按进路原则开放和闭锁进路。 1、列车必须按规定进路运行，每条进路内只允许有一组列车。 2、防护进路的行车信号开放前，必须先满足进路中所有区段空闲、敌对进路未建立等条件。互为敌对进路的进路是指(1)使用同一区断或同一部分区段的不同进路;(2)使用同一组道岔的不同进路(3)同一台行车信号防护的不同进路。 3、防护进路的行车信号开放时，必须先锁闭敌对进路及进路内的所有信号， 14 再开放行车信号。 4、进路中区段解锁可以采用一次性解锁或逐段解锁方式。 5、 当列车尚未驶入行车信号器前方区段时，可以进行人工解锁，当列车已驶入行车信 号前方区段时，应在司机联系并确保安全再进行人工解锁。 6、机车进入行车信号内方，应及时关闭信号。 7、信号关闭后，不经办理，不得再次开放 8、系统主机程序的运行将依据机车任务行程、进路的划分和机车运行信息，按照进路原则运行。 9、主控计算机通过轨道上的感应式传感器(计轮器)，得到机车运行位置、方向、速度、车轮数等信息，并判断机车所在的轨道区段。通过设在巷道壁上的车码接收机，接机到附近机车发送的车码信号，得到机车编码信息，可以进一步知道占用该区段的机车编号和车类。主机根据规定的该机车任务行程运行方向，查看前方进路占用情况，按进路原则，下达查询和控制命令，通过分站及测控信号设备，指挥机车正确运行。 系统中心站和分站的通信采用成熟的CAN总线。分站和测控设备之间采用编码制信号传输。采集数据的传输采用电流传输方式，电流大于4mA，代表数据“0”;电流小于2mA，代表数据“1”。从而可以有效防止干扰，提高可靠性。 7.13.2系统供电: 系统强电设备的供电，井上选用220V，井下采用127V，就近取电。 、系统的弱电设备供电，由于设备中采用多种降能技术手段，使各种设备1 耗电大大减少。从而，一台分站电源能够满足一台矿用分站及其所接测控设备的用电。 2、本系统要求接地系统符合国家及行业规范要求。同时为避免地电流的强大干扰，系统采用分区隔离，单点接地方法。即信息传输接口到分站或中继放大器之间的通信电缆屏蔽在信息传输接口处单点接地。中继放大器到下一个区域的分站的通信电缆屏蔽，在中继放大器处单点接地。分站到测控设备的电缆屏蔽在分站处单点接地。 7.14主要设备工作原理、功能及用途: 1、主机:是本系统的核心，通过其计算机网络，收集轨道沿线传感设备信息，分析判断车辆运行状况;通过显示设备以模拟图方式显示机车运行和设备工作状态，调度人员可以随时掌握现场整体状况。同时依靠计算机强大的记忆、分析、判断和运算能力，可以存储大量运行数据备查备用;可以按调度意图实现对现场设备的控制，完成进路开放闭锁等调度功能;可以实现集中控制、自动控制或人工控制。主机可以自动指挥机车运行，调度员随时可以利用鼠标在模拟图上或利用菜单命令指挥运输。 2、管理机:和主机配置相同，和主机互为备机;通过管理机管理人员随时调看分析历史数据;管理机用来可以备份运行数据，生成各种统计报表。随时监测现场设备的运行，便于设备的维护，而不妨碍系统正常工作。 3、打印机:根据用户要求选配，方便各种统计报表、系统数据打印。 信息传输接口:主机通过信息传输接口和远地矿用分站实现数据通信;使用光电技术将主机和现场隔离;能够监视通信状况。 4、矿用分站:直接连接在网络上，与主机通信，交换数据。一方面对其管辖的测控设备不断地进行检测，将收到的信息处理整理后送给主机。另一方面时刻准备接收主机发来的命令，按主机意图对测控设备完成控制操作;或主机意图 15 传送主机要查询的当前数据。同时分站不断监测和主机的通信状态，当通信一旦中断，将自动进入默认安全运行模式。 5、电源箱:防爆等级，隔爆兼本安;是分站和信息传输接口的关联设备。通过它将127V或220V变为需要的直流电源。该电源为多路本安输出电源，各路电源相互隔离，可以相互干扰，满足多种设备用电要求。 6、感应式传感器(简称计轮器):安装在轨道上的计轮器，可检测到车轮的通过;通过分站的运算判定列车方向、速度。计轮器采用电涡流式无接触传感方式工作。 车码发送机、车码接收机:每台机车安装一台车码发送机，可以将机车编码信息以无线电波方式发射出去。通过巷壁上的接收机接收，并送给传送给分站。车编码信息一般包括车辆编号、车辆类型，如煤车、料车、人车、其它等。 7、矿用本安型信号器:接收分站的控制编码命令，可用红绿黄多种模式显示，指示机车运行方向或停车;不间断的向分站发送显示状态的编码信号，分站通过显示状态码随时能检测到行车信号的当前显示模式;检测和分站的通信状态，当通信中断，将以默认安全模式显示。 8、系统可以预留联网接口:系统通过联网软件包将系统的监控数据实时送到矿局网络中心服务器上。然后通过服务器实现数据共享。 八、KJ334矿井机车运输监控原理方框图 16 17 价格一览表 1、机车运输监控、泄漏通讯系统价格汇总表 金额单位: 元 序名称 数量 价格 备注 号 1 机车运输监控系统 1套 759710 详见“机车运输监控系统价格表” 2 机车运输通讯系统 1套 118400 详见“机车运输通讯系统价格表” 供一年正常使用备3 1套 11530 详见“供一年正常使用备品备件表” 品备件 4 安装调试费用 50000 含安装工具、安装调试培训材料等 总 计 939640 2、机车运输监控、泄漏通讯系统分项价格表 机车运输监控系统价格表 金额单位:元 序名称 规格和型号 数量 单价 总价 原产地 号 1 主控计算机 IPC-610P 1 9800 9800 研华 2 管理计算机 IPC-610P 1 9800 9800 研华 3 彩色显示器 22"液晶 1 2100 2100 优派 大屏幕图形显示 4 器 50"等离子 1 13000 13000 国产 5 打印机 HP2105激光 1 3100 3100 惠普 6 UPS电源 C2KS 1 8900 8900 山特 信息传输接口 7 (通信机) KJ334-J 1 13600 13600 天阳 8 基地电源 KDW29 3 5970 17910 天阳 9 矿用分站 KJ334-F 8 12000 96000 天阳 矿用隔爆兼本安 10 型电源箱 KDW1/127 8 8100 64800 天阳 矿用本安型中继 11 器 KJ334-Z 2 9800 19600 天阳 感应式传感器12 (计轴器) GGD18 38 1400 53200 天阳 13 传感器接线盒 KHL2-3 19 90 1710 天阳 14 车码发送机 KJ334-FS 3 3500 10500 天阳 15 车码接收机 KJ334-JS 10 2500 25000 天阳 转辙机(司控) 含控制器、执行16 器岔位显示器、 CUP板 ZKD-127 11 12000 132000 徐州 18 矿用本安型信号17 器 KXH12 20 1500 30000 天阳 矿用本安电路用18 接线盒 JHH-8 24 980 23520 天阳 含图形、模拟、监 19 视、控制、连锁、 主站及分站软件 测试维护等软件包 1 100000 100000 天阳 20 弯道报警器 KXB127H 6 2500 15000 邯郸 井筒铠装网络电MHY32 1.0 千21 缆 3X2X7/0.43 米 22800 22800 天津万博 MHYVR(P)2X2X73.0 千22 大巷网络电缆 /0.43 米 17500 52500 天津万博 0.9 千23 测控信号电缆 MHYV10X2X0.5 米 17200 15480 天津万博 MHYAV1X4X7/0.40.8 千24 四芯信号电缆 3 米 9800 7350 天津万博 MHYAV 0.8 千25 二芯信号电缆 1X2X7/0.43 米 7600 6080 天津万博 电源插板及工安装板、夹、架、26 具、安装附件等 紧固件等 1 1260 1260 国产 27 操作台 含两张操作椅 1 4700 4700 国产 合计 759710 机车运输通讯系统价格表 金额单位: 元 1 基地台 KTL12 2 7800 15600 天阳 2 基地电源 KDW29 1 2800 2800 天阳 3 手持电台 KTL2B 12 3200 38400 天阳 4 双向中继放大器 KLT9 8 1800 14400 天阳 5 矿用漏泄电缆 MSLYFYVZ-75-9 3000 13.8 41400 天津 6 汇接机及附件 KTU5 1 5800 5800 天阳 合计 118400 3. 供一年正常使用备品备件价格表 金额单位:元 序名称 规格和型号 数量 单价 总价 原产地 号 1 基地台话盒 KXH12 1 140 140 天阳 2 手持电台天线 GGD18 4 110 110 天阳 3 手持电台电池组 KJ334-FS 2 380 380 天阳 4 皮套 KJ334-JS 5 40 40 天阳 5 分站主控板 1 5000 200 天阳 6 传感器接线盒 KHL2-3 4 90 360 天阳 7 矿用本安型信号器 KXH12 1 1500 1500 天阳 19 感应式传感器(计轴天阳 8 器) GGD18 2 1400 2800 9 车码发送机 KJ334-FS 1 3500 3500 天阳 10 车码接收机 KJ334-JS 1 2500 2500 天阳 总计 11530 说明:该报价包含了设备制造、17%增值税、运输、指导安装调试、技术资料、技术服务和技术培训的价格和费用。 20