基于前馈补偿LQR与PID的矿井无轨胶轮车横纵向控制研究

无人驾驶技术是实现无轨胶轮车井下安全、智能、高效运输的重要方案之一,为了提高无人驾驶过程中的轨迹跟踪精度,提出了基于前馈补偿的横向线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)与纵向比例积分微分(Proportion Integration Derivative,PID)位移速度调节器相结合的控制策略,实现车辆的横纵向协调控制。通过建立考虑轮胎侧偏特性的2自由度无轨胶轮车动力学模型和跟踪误差模型,并采用井下无轨胶轮车实车参数建立其电机模型,得到车辆的驱动制动输出。利用Carsim和Matlab/Simulink搭建联合仿真环境,分别在井下双车道工况、单车道工况与颠簸路面工况下进行了轨迹跟踪仿真验证。结果表明:在3种工况下车辆轨迹跟踪过程中的最大横向误差仅为5 cm,最大纵向误差仅为10 cm,速度误差控制在1 m/s以内,航向误差范围为±0.1 rad,前轮偏转角变化平稳未出现抖动现象。为验证控制器在井下实际环境下的跟踪性能,使用实验室小车于陕西某井下巷道进行了现场试验验证,结果表明:井下实际巷道下试验结果误差仍在合理范围内,解决了车辆运行过程中的速度和路径的时变问题,反映出该控制器具有较高的精度和较好的稳定性。

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。

煤矿无轨胶轮车用防爆换热装置设计

以防爆柴油机作为动力源的无轨胶轮车经常遇到低温或者高温的现象,造成设备启动困难、磨损加大、功耗增加等问题。通过对无轨胶轮车动力传动系统热源的分析研究,分析计算不同子系统工作状态对温度的要求,设计出一种基于传动油、冷却液、防爆柴油机尾气三者之间热能切换的换热装置。在换热装置内,3种介质由温度差形成热对流、热传导,调节3种介质参与度,实现不同系统对热能的需求,解决无轨胶轮车因低温或高温引发的多种问题。该换热装置可以提高装备的功能性、经济性、可靠性,具有现实的工程应用价值。

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。

基于精确定位技术的无轨胶轮车超员报警检测

针对因井下车辆移动速度过快、车辆外壳屏蔽等原因造成乘车人员漏识别,车辆乘人超载无法有效管控,存在安全隐患,难以满足《智能化示范煤矿验收管理办法(试行版)》中辅运系统相关要求等问题,设计了一种基于精确定位技术的无轨胶轮车超员报警检测方法。首先,将基站输出的测距数据转换为三维坐标,生成连续性轨迹;其次,利用相邻时刻位置数据确定行进方向向量,进而对轨迹数据预处理;再次,采用动态时间规整(DTW)算法对车辆与乘车人员轨迹对齐,求解最佳路径,获得度量值;最后,以司机轨迹度量值为样本,衡量人员轨迹与样本的相似程度,进而得出人员是否为乘车人员以及车辆是否超员的判定。试验结果表明:各项功能运行正常,正确率约为95.12%,逻辑相应时间约为30 ms,现场应用状况良好。

矿用防爆无轨胶轮车用AMT技术探讨

介绍了矿用防爆无轨胶轮车用变速箱的使用现状及需求,结合工程机械常用的自动变速箱系统的特点,对其性能进行比较。根据比较结果,着重分析了机械式自动变速箱(AMT)的优缺点和国内外发展现状。根据防爆无轨胶轮车的发展趋势和煤炭市场的使用需求,综合论述了AMT在矿用防爆无轨胶轮车上推广使用的可行性及重要意义;并分析了AMT在矿用防爆无轨胶轮车上的应用前景及市场需求。

8t煤矿防爆无轨胶轮车前后车架的力学分析

为进一步探究煤矿用防爆无轨胶轮车的运行质量提升路径,以煤矿企业常用的8t级防爆无轨胶轮车为研究对象,首先结合设计图纸,建立其有限元分析模型;而后综合考虑该无轨胶轮车的几种常见运行工况,对各种工况下的车架应力分布情况进行探究,明确其受力薄弱部位;在此基础上,通过应用加厚的方式进行优化,并探究其改进效果。结果显示,本次优化方案能够在理论上提升车架的力学性能,可在今后的工作中逐步实践应用。

井下无轨车辆行驶轨迹辨别及不安全驾驶行为研究

为了提高井下车辆的驾驶安全,以无轨胶轮车的行驶轨迹为研究对象,采用红外成像以及节点判别的方法对井下车辆的行驶轨迹数据进行收集,采用风险度量的方法对不安全驾驶行为进行量化,并建立不安全驾驶行为的特征参数阈值来判断车辆是否处于安全行驶状态,为规范井下车辆安全驾驶、防止事故的发生提供一定的理论基础。

无轨胶轮车转向机构优化与验证

为解决无轨胶轮车转向机构在转向过程中压力振动严重,导致管路爆裂以及液压元器件损坏的问题,在对无轨胶轮车转向机构分析的基础上,分别对其关键部件(优先阀和转向器)的特性进行仿真分析;建立无轨胶轮车转向机构机液联合仿真模型,查找导致振摆问题的主要原因,并通过对左右转向油缸铰接参数进行优化,解决振摆问题,最后对优化效果进行了验证。

帕鲁特金矿井下全无轨开采技术优化研究

帕鲁特金矿井下采用了全无轨开采技术,该技术具有基建速度快、生产效率高、基建投资少等优点。针对井下现有的无轨开采技术现状,分析了其在运输、通风、排水系统及施工组织等方面所面临的问题,提出了对应的优化改进方案,主要包括错车道+倒车硐室的联合布置、斜坡道信号灯安装、通风构筑物及措施巷道的设计、泄水钻孔设计、高效无轨设备引进、采场结构优化、提高车辆燃油效率等,并以平均故障间隔时间为指标对车辆设备进行了可靠性评价。优化后的方案使得井下各大系统均更高效、安全地运行,取得了较好的技术经济效益,为其他类似矿山开采提供了一定的借鉴。

基于信息化管理的矿用无轨胶轮车运输路线分析和诊断

信息化管理是煤矿智能化开发的重要方向,为此,建立了矿用无轨胶轮车信息化管理系统,使用WiFi无线通讯和车载电话记录矿用无轨胶轮车在不同时间节点的日志数据,并将记录的信息实时传输至煤矿云服务器,数据处理程序将上传的日志数据文件整合为单个文件,计算运输路线各段的运输时间,实现矿用无轨胶轮车运输路线分析和诊断。根据胶轮车运输时间数据的分布和波动情况,可以将运输路径分为4种类型;在金辛达煤矿的现场应用验证了该系统的可行性。

无轨胶轮车安全行车监测系统设计

为解决传统无轨胶轮运输车辆管理中存在的运行安全问题和数据孤岛现象,确保无轨胶轮车安全稳定运行,提出无轨胶轮车安全运行监测与故障诊断平台技术。实车实验证明,开发的安全行车监测系统能够有效采集无轨胶轮车的相关数据,能够对其进行有效的安全监测与故障预警,实现移动端、云端和车端的联动,提高无轨胶轮车运行的安全性与可靠性。

无轨胶轮车自动打掩系统研发

对无轨胶轮车现有的制动系统进行深入研究,通过引入先进自动化技术,提出自动打掩系统的设计方案。通过实验室试装与调试,将自动打掩系统成功实装到无轨胶轮车上,并验证其可靠性和稳定性。为进一步验证系统性能,在试验场进行了全面的运行验证。结果表明,系统成功实现了自动打掩功能,并在不同工况下均表现出良好的性能,为无轨胶轮车的安全作业提供了保障。

WLR-19A型矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车设计分析

煤矿开采过程中需要采用性能良好的运输与监测检修设备,以保证整个煤矿开采工作安全、顺利进行。基于此,提出了一种WLR-19A型矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车设计方案,由于该设计方案具有轻量化、体积小、持续里程长等优势,因而可将其应用到现代煤矿领域。

矿用隔爆型尾气净化装置在防爆无轨胶轮车上的应用

随着煤矿现代化、信息化、智能化发展,防爆无轨胶轮车在煤矿应用越来越广泛。防爆无轨胶轮车在运行过程中产生的尾气污染严重,尤其是尾气中一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、微小颗粒物(PM)等严重污染井下空气、危害井下作业人员的身体健康。针对陕西郭家河煤业有限公司防爆无轨胶轮车运行中产生尾气的现状,采用增强型氧化型催化器(DOC-Z)技术和催化型颗粒捕集技术(CDPF)治理尾气,对车辆尾气中的CO、PM有害物质进行净化处理,可以有效改善井下空气质量。

防爆无轨胶轮车辅助运输系统技术研究

近年来,我国的经济水平以及科学技术水平都得到了巨大的进步,越来越多的煤矿企业开始使用更加环保高效的防爆无轨胶轮车支持煤矿运输系统的运转。与传统的煤矿运输工具相比,防爆无轨胶轮车的安全系数以及工作效率都更高,同时机动性以及灵活性也更强。在煤矿辅助运输系统中科学使用防爆无轨胶轮车辅助运输系统技术能够全面提升煤矿企业的生产效率。本文针对防爆无轨胶轮车在煤矿辅助运输系统中的技术应用进行分析。

无轨胶轮车智能预警系统

针对无轨胶轮车存在的安全隐患,开发一种智能预警系统。该系统利用先进的图像识别技术,通过车载双目红外摄像头实时识别潜在危险,同时采用UWB技术实现精准的人—车定位,确保车辆与行人保持安全距离。系统配备的驾驶员疲劳检测功能可通过面部特征分析判断驾驶员的疲劳状态,并及时进行声光提醒。经过实车运行试验,该系统成功监测并预警一定范围内的人员移动情况,能有效监测驾驶员的状态。

煤矿井下无轨胶轮车安全控制装置设计

为保证煤矿井下电驱动无轨胶轮车的运输安全,基于EPEC控制器设计了安全控制装置。以CAN总线通信为基础,实时监测安装于车身的各传感器数据,超出阈值后触发声光语音报警,刹车失灵情况下触发防跑系统,达到降低无轨胶轮车的故障率和事故率,提升无轨胶轮车运输安全及运输效率。试验结果表明:设计并实现的电驱动无轨胶轮车安全控制装置运行良好,达到了预期设计目标。

矿用智能柔性无轨胶轮车失速拦截装置的设计研究

针对古城煤矿长距离大坡度斜井无轨胶轮车失速失控问题,设计了一种矿用智能柔性无轨胶轮车失速拦截装置。该装置集数据管理分析平台、智能控制系统、柔性拦截装置于一体,可实现对失控车辆的柔性拦截。通过有限元仿真及实车碰撞试验表明,该装置能对失速车辆拦截减速至平稳停车,可实现车辆碰撞后的精准拦截,大幅提升无轨胶轮车运输矿井的安全性,降低安全隐患。

无轨胶轮车视频辅助监测系统的设计及调试

为及时掌握无轨胶轮车现场运行情况,提升车辆调度效率,设计基于视频辅助的无轨胶轮车监测系统,将视频辅助监控系统融入原有系统,并通过Wi Fi和有线工业以太网相结合的方式,将视频图像传输到调度中心,并对视频采集系统、数据传输网络及辅助识别软件进行设计。经调试验证,该监测系统能实时掌握胶轮车的运行工况,达到预期效果。