铁路隧道TBM施工物料运输方式对比分析

为便于选择TBM施工物料运输方式,以铁路隧道为工程背景,首先,简要总结有轨运输和无轨运输2种运输方式的特点及其工程应用情况;然后,根据施工实践拟定典型工况,研究典型工况下的运输方案及设备配置,并从设备配置和工期2个方面对有轨运输和无轨运输进行详细对比分析。研究结果表明:1)有轨运输和无轨运输在铁路隧道TBM施工中技术上都是可行的,总工期无明显差异。2)我国配合TBM施工的内燃机车质量明显不高且突破难度较大,应努力提升电动机车的工程适应性、可靠性、耐久性以及人性化设计;同时,需要规范有轨运输设备配置要求、轨道铺设和维护质量,以提升有轨运输的效率。3)需要研究适合TBM施工工况且成本低、通用性好的无轨运输设备。

无轨胶轮车在煤矿辅助运输中的应用研究

无轨胶轮车具有灵活、机动、快速、安全、高效等特点,运用无轨胶轮车辅助运输方式可解决传统煤矿的辅助运输方式抑制大幅度提高生产能力的瓶颈问题。介绍了无轨胶轮车辅助运输的特点、各型号胶轮车的适用条件以及工程应用效果,为无轨胶轮车在煤矿辅助运输中的普及应用提供了参考。

基于路权优先的井下无轨运输车辆调度研究

制定有效的井下无轨运输车辆调度策略,是提高地下矿山生产效率和保障生产安全的重要手段。针对地下矿山无轨运输路况复杂、车辆避让困难等特点,分析了井下巷道结构对运输能力产生的影响。在获取井下车辆实时位置与载重信息的基础上,确定了井下无轨运输车辆在不同线路结构下的路权优先原则;以总运输功最小和车辆等待时间最短为目标,构建了基于GA算法和逻辑关系的井下无轨运输车辆调度目标优化模型。采用某矿山井下无轨车辆的实际运行数据,对建立的目标优化模型进行了求解。结果表明:①建立的路权优先原则能够有效降低车辆在非错车段相遇和由此引发安全事故发生的概率,提高了车辆运行效率;②以案例矿山实际运行数据为基本参数,采用GA算法对所建立的总运输功目标函数进行求解,获得了总运输量为4730 t/d时,最小总运输功为2399.21 t·km的最佳路径方案;③在当日运输功最小的基础上,通过逻辑关系对不同出矿方案的车辆等待时间进行求解,得到了不同方案下的车辆具体运输路线及运行时刻,为矿山生产调度提供了最佳车辆调度方案,有利于降低运输成本和提高车辆运行效率。

煤矿无轨运输机器人多智能体控制系统关键技术研究

为了解决煤矿下井无轨辅助运输效率低、柴油机尾气污染较大、智能化、信息化水平较低等问题,提出了以锂离子电池为动力源的煤矿井下无轨运输机器人的设计方案。无轨运输机器人具备零排放、环境感知、多信息融合、自主路径规划、自导航、自主行走等功能,以及煤矿井下特定区域的物料自主转运功能。给出了无轨运输机器人的技术架构;详细介绍了无轨运输机器人的底盘结构与底盘电气系统设计、逻辑控制过程和无轨运输机器人无线通信与自主定位设计方案;介绍了环境感知与路径规划的方案设计。

矿山辅运电动车辆加速踏板集成再生制动控制策略

煤矿斜井无轨辅助运输车辆在长距离下坡工况中存在大量的制动能量可供回收,受限于脚踏阀-本安电位计复合型制动踏板的并行结构,传统防爆型电动车辆多采用的机械-再生并行制动控制策略对制动能量的回收程度有限。为此,针对矿山无轨辅助运输电动车辆,提出了一种集成至加速踏板中的再生制动控制策略,以进一步提高再生制动能量回收率,有效增加矿井无轨辅助运输电动车辆的续航能力。基于车辆制动动力学和能量守恒定律,对再生制动过程进行了理论建模。结合辅运电动车辆驱动系统及加速踏板结构特征,建立了加速踏板集成型再生制动控制策略模型,并对车辆加速、滑行及制动过程中控制策略的工作原理依次进行了分析。根据国内某斜井煤矿辅运大巷人车转场运输作业载荷特征,制定了包含车速、坡道2因素在内的循环测试工况,以此为输入条件在Matlab/Simulink数值计算平台上对加速踏板集成型再生制动与制动踏板液压-再生并行制动2种控制策略进行了仿真对比分析,并在双滚筒转鼓式底盘测功机上对加速踏板集成型再生制动控制策略的仿真计算结果进行了实验验证。实验结果表明,加速踏板集成再生制动控制模型总电耗比原系统减少21.06%,等效工况续驶里程延长23 km,仿真与台架测试结果误差不超过5%,具有更好的能耗经济性。

胶轮式定向钻机在煤矿探放水钻孔施工中的应用

针对具备无轨运输条件的煤矿井下探放水孔密集、成孔精度高和钻机快速搬迁和降低工人劳动强度等需求,开发了胶轮式定向钻机。介绍了该钻机的组成及基本参数,并在布尔台煤矿进行了现场试验。试验结果表明,该钻机机动性强,1人可完成搬迁,极大降低了工人的劳动强度,提高了工作效率;在探放水孔施工中性能稳定,命中率高,各项参数达到设计要求,为同类矿井钻孔施工奠定了基础。

煤矿井下无轨胶轮车行车岔路口和弯道识别方法

针对煤矿运输路线复杂,巷道内岔路口和弯道较多的现状,易给井下运输安全带来隐患;设计了一种煤矿井下无轨胶轮车行车岔路口和弯道识别方法。首先,将中线点结构化,形成巷道地图;其次,利用相邻时刻的车辆位置关系,确定行进方向;再次,结合巷道地图结构属性,判定车辆前方是否存在岔路口或弯道;然后,采用迪杰斯特拉(Dijkstra)算法,求解车辆当前位置至疑似目标的最短路径,进而判定是否为对向目标;最后,借助车载终端为司机提供安全性语音提示。在某矿的试验结果表明:方法逻辑判断准确,逻辑响应时间约为32 ms。

基于物联网超宽带无轨胶轮车运输定位系统的研究与应用

传统的无轨胶轮车调度管理方式已经难以应对现代化工业企业生产运输的实际需求。从智能化角度出发,在物联网超宽带技术的基础上研究无轨胶轮车智能化运输定位系统,并从硬件和软件两方面进行设计,利用MATELAB进行模拟分析,验证系统应用可行性,最后将其应用于某工业企业运输工作当中,分析系统应用的经济性。

矿井无人驾驶环境感知技术研究现状及展望

矿井辅助运输系统是煤矿企业运输人员和重要物料、装备的必备系统,实现矿井无人驾驶是提高运输效率、保障运输安全的必然要求,也是落实国家煤矿智能化建设部署的必由之路。矿井无人驾驶依赖于准确实时的环境感知,即利用激光雷达、毫米波雷达等车载感知器件和车联网支持下的协同感知,实现车辆局部甚至矿井全局的精确详尽感知。对矿井无人驾驶环境感知技术的研究现状进行了系统梳理,指出巷道特殊环境使得矿井车载感知设备的性能都将出现不同程度的下降,并对各种车载感知设备的优劣进行了总结归纳;详细阐述了矿井无人驾驶环境感知的关键技术,包括基于可见光图像或激光点云的单传感器障碍物识别方法,多传感器融合感知的分类及可见光图像+激光点云、可见光图像+毫米波点云、可见光图像+激光点云+毫米波点云、4D毫米波雷达+其他感知器件等多传感器融合方式,智能网联协同感知的实现方式、数据处理方法及其对无人驾驶的促进作用,井下巷道交通标志检测与识别方法,井下无轨胶轮车和有轨机车的巷道可行驶区域分割方法等;对矿井无人驾驶环境感知技术的发展方向进行了展望,建议提高矿井多传感器融合性能、研究矿井自适应感知算法并突破矿井智能网联协同感知技术。

我国矿井辅助运输车辆振动及其控制技术

针对我国井工煤矿辅助运输车辆行车振动突出的现实,面向矿井窄轨及无轨两类辅助运输系统,围绕行车线路的平顺性及车辆自身特性,分析了辅助运输车辆行驶过程中的主要致振因素;概述了窄轨及无轨两类辅助运输车辆振动及其控制技术的研究进展,以及减振装置的开发与应用现状;在此基础上剖析了当前矿井辅助运输车辆振动与控制研究存在的不足。由此提出,面向矿井辅助运输高速、重载的发展方向,将窄轨(无轨)辅助运输车辆与矿井轨道(道路)分别纳入对应的车-路耦合动力系统,通过相应的理论与试验研究,阐明各类辅助运输车辆与对应线路之间的耦合振动规律及其相互影响,为抑制矿井辅助运输系统的振动病害,促进矿井辅助运输车辆安全、平稳行驶提供有效的理论依据,并且为高性能减振装置的开发,为辅助运输车辆运行安全性的评价,为矿井轨道(道路)的工程设计提供必要的理论基础;并且提出,面向高性能矿井辅助运输车辆的开发,将矿井辅助运输系统的车-路耦合动力学研究与辅助运输车辆的声-振耦合研究、刚-弹耦合研究融合,揭示车辆行驶过程中噪声形成的机制,及其关键承载部件的载荷与变形特性,为辅助运输车辆的噪声控制,整车结构优化设计与轻量化设计,以及关键零部件的可靠性设计提供必要的理论依据。

井工煤矿无轨胶轮车全局调度模型

井工煤矿无轨胶轮车数量多,运输易受搬家倒面、突发事件等影响,传统的人工调度方法效率低,且易造成车辆闲置、空载、里程浪费等问题,而现有的辅助运输车辆调度方法大多面向固定任务使用离散事件优化的方案,将全局模型拆解为局部模型,缺乏对井工煤矿整体情况的分析。针对上述问题,提出了一种基于百度工业求解器的井工煤矿无轨胶轮车全局调度模型,介绍了该模型中信息收集模块、数据建模模块和工业求解器模块设计方案,以及无轨胶轮车全局调度流程。该模型采用基于“分批求解、迭代优化”的无轨胶轮车全局调度算法,由百度工业求解器基于动作调整启发式算法对车辆调度问题进行优化求解,解决了传统调度模型求解时间长、易陷入局部最优解等问题。实验结果表明,基于百度工业求解器的井工煤矿无轨胶轮车全局调度模型较人工调度方法大幅降低了使用车次,提高了车辆运转效率,调度优化的求解时间低于基于Gurobi求解器的局部调度模型,更适用于井下辅助运输场景下大规模复杂调度任务。

煤矿智能无轨辅助运输装备关键技术研究与应用

介绍了煤矿无轨辅助运输技术与装备的发展背景以及当前无轨辅助运输产业政策,针对井下无轨辅助运输技术与装备应用现状,简要地对我国防爆柴油机动力和防爆蓄电池动力辅运车辆的发展现状进行了系统梳理,详细阐述了清洁动力、高效传动匹配、车辆驱动控制和安全制动等防爆柴油动力无轨辅助运输装备的关键技术及其发展趋势,以及防爆蓄电池动力、牵引逆变交流变频调速、分布式多轮驱动转矩协同控制等关键技术;同时,分析了智能化技术在无轨辅助运输中的应用。指出,柴油机降排、新能源车辆续航里程、井下安全驾驶和行业标准体系不足是现存无轨辅助运输发展的技术难点。对未来煤矿无轨辅助运输技术与装备的发展方向进行了展望,认为绿色安全和高效智能是煤矿辅助运输的发展方向。

矿井无轨胶轮车智能化管理系统研究

针对煤矿井下工作地点分散、运输路线复杂、巷道内弯道和交叉路口较多的特点与煤矿智能化建设的需要,从需求分析、系统架构、关键技术等方面对矿井无轨胶轮车智能化管理系统进行了研究。通过需求分析,得出矿井无轨胶轮车智能化管理系统需具有矿井车辆精准定位、矿井车辆工况信息实时采集、矿井车辆移动通信、矿井车辆智能导航、矿井车辆状态实时监测与控制、矿井车辆防碰撞预警等功能。对系统关键技术进行了详细介绍:分析了UWB定位技术在矿井无轨胶轮车定位中的应用;提出矿井车辆移动通信技术宜采用WiFi与4G/5G技术;讨论了常用路径规划技术的特点,得出矿井无轨胶轮车导航技术宜采用成熟度较高的基于图搜索的路径规划算法,矿井无轨胶轮车导航和轨迹回放技术应与GIS技术相结合;研究了矿井车辆红绿灯控制技术,提出了十字交叉口模型和单车通行巷模型;研究了车辆防碰撞预警技术,根据行人和车辆位置及其与UWB基站的相对方向和距离,分析了同基站与跨基站2种模式下的防碰撞预警原理。实验结果表明,基于UWB的矿井车辆通信、基于A*算法的矿井车辆路径规划及轨迹回放、红绿灯控制、防碰撞预警等功能均能满足应用需求。

基于UWB定位技术的无轨胶轮车路径偏离报警

《智能化示范煤矿验收管理办法(试行)》中规定I类煤矿无轨胶轮车运输须具有车辆运行状态参数监测(超速、路径偏离报警、运动轨迹等)功能。为了满足验收标准中关于路径偏离报警的硬性要求,设计了一种基于UWB定位技术的无轨胶轮车路径偏离报警方法。基于图论理论,实现井下巷道路网信息结构化;对UWB定位基站输出的车辆定位数据执行滑动窗口滤波,提高方法的鲁棒性;采用A*搜索算法对运输路径进行规划,并在搜索算法的估价函数中新增权重函数和判断因子,提高规划的智能性;最后,对车辆当前位置的偏离情况进行实时判断。在新疆伊犁一矿的试验结果表明:各项功能运行正常,逻辑响应时间约为25 ms,现场应用状况良好。

粤港澳大湾区集装箱铁水联运发展对策研究

粤港澳大湾区在国家发展大局中具有重要战略地位。推进粤港澳大湾区集装箱铁水联运,既贯彻了构建现代化综合交通体系的方针,又有利于转变大湾区交通运输发展方式,实现运输结构调整优化。首先从历史数据层面分析了粤港澳大湾区集装箱铁水联运的发展现状;其次分析了粤港澳大湾区集装箱铁水联运存在的主要问题;最后针对制约粤港澳大湾区集装箱铁水联运发展的问题,提出建立定期沟通制度、出台海铁联运扶持政策、积极推动内陆港战略实施、完善集装箱铁水联运一体化服务信息平台等对策。

无轨胶轮车在煤矿辅助运输中的应用研究

在煤矿实际开采的过程中,辅助运输起着非常重要的作用,将无轨胶轮车应用在煤矿辅助运输中,不仅可以提高运输效率,还可以降低安全风险系数,相较于传统的运输方式,无轨胶轮车运输具有很明显的优势。主要介绍了无轨胶轮车在煤矿辅助运输中应用的重要作用和优点,阐述了无轨胶轮车在煤矿辅助运输中的适用条件及在材料、设备、人员方面运输的应用要点。

华阳一矿8106工作面辅助运输设备选型分析

在煤矿生产中,辅助运输效率是提升开采效率的关键。因此,需要根据煤矿的具体情况,选择合适的运输设备。华阳一矿8106工作面轨道巷在局部地区的坡度超过了5°,为了保证运输的效率,在坡度小于5°的区域采用无轨胶轮车作为牵引装置,在坡度大于5°的区域采用回柱绞车作为牵引装置。经过分析和计算,分别选用WCJ5E(A)、WCJ8E(A)型无轨胶轮车和JSDB-16(37kW)回柱绞车作为辅助牵引装置。实践表明,选型的无轨胶轮车和回柱绞车可以满足使用要求,保障煤矿安全高效生产,为类似情况下煤矿辅助运输设备的选择提供一定的参考。

一种基于TOA定位技术的无轨胶轮车运输监控系统分析

目前无轨胶轮车运输监控系统的车辆位置识别以区域定位技术为主,存在车辆定位精度不高,系统控制逻辑简单,无法满足飞速发展的智能化矿山的需求等问题。对此,文章提出了一种对井下无轨胶轮车辆进行精确定位的运输监控系统,对该系统的总体架构、井下设备布局设计进行了介绍,对系统的工作原理和信号控制逻辑展开了分析,以此为解决当前无轨胶轮车运输监控系统进行车辆位置识别时存在的问题提供技术方面的参考。

基于UWB技术的无轨胶轮车行车安全距离检测预警

《煤矿安全规程》中对于煤矿采用无轨胶轮车运输时,应遵守同向行进车辆必须保持不小于50 m安全运行距离的硬性规定。设计了一种基于UWB技术的无轨胶轮车行车安全距离检测预警方法;该方法在初始化阶段完成巷道拓扑网络构建;在运行阶段,首先借助UWB精确定位基站获知车辆实时位置,计算车辆行进方向;其次,在空间和路网双重安全距离检索下获得可疑车辆;再次,依据车辆行进方向匹配结果,确定需预警对象;最后,通过车载交互终端发出语音预警信息。在模拟巷道对该方法进行的实验结果表明:逻辑代码运行正常,逻辑响应时间约为140 ms。在环境复杂的新疆伊犁四矿现场的应用结果表明:方法具有安全距离灵活可配,管控精细化、低成本、实用性的特点,现场应用状况良好。

矿井辅助运输系统改造专项设计研究

针对东古城煤业存在的辅助运输系统老旧、运力小、效率低的问题,根据井下开采的实际情况,进行了无极绳牵引运输方式和无轨胶轮车辅助运输方式的比选分析,确定了东古城煤业井下辅助运输系统采用无轨胶轮车辅助运输方式的设计方案。该方案的设计减少了转运环节、降低了员工作业强度、提升了运输效率、降低了运输成本,为工作面快速安装、搬运创造了优越的条件。