智能化电机车防撞系统的可行性研究

1） 红外线发射单元的编码调制器的三种不同编码信号对38 kHz的载波信号进行调制，产生三种不同频率的调制信号送至放大器以驱动三个红外发射管，发射出三种不同编码的红外线。根据单片机每一时刻只能处理一路信号的特点，三路放大器由电子开关控制其依次导通，保证每一时刻只有一路发射管工作，这样既减小了工作电流，降低了功耗，又避免了信号相互干扰，造成接收器误测。
　　通过对发射管选型和调整放大器发射功率使发射距离分别为S1=80m，S2=50m，S3=7m；通过调整各自透镜组的焦距使光束射角分别为α1=44仅α2=68’，仅α3=8°，使每个发射距离的临界处光束直径都是1m，正好覆盖住电机列车的端面，既保证了接收又防止了对相邻车道车辆的干扰。发射单元安装在电机车的照明大灯下方和列车尾灯下方适当位置，由于井下轨道运输电机车、列车双向行驶不分头尾，所以机车和列车（矿车）两端都分别安装红外发射器。红外接收头安装在电机车头与发射单元正对的位置。
　　2） 红外线接收器采用红外线一体化接收头，它是集红外接收、信号放大、带通滤波、比较输出等为一体的模块，性能稳定、可靠。无需A／D转换器转换可以直接与单片机端口连接。接收器的信号入射角为最小的4。，这样不论是直道还是弯道，其信号接收都不会受对面邻道相向行驶的电机车所发出的红外线干扰，除非行驶在同一轨道。
　　3） 采用单片计算机作主控芯片控制是实现智能化控制的真正意义所在。运用单片计算机可使电路简化，结构简单，功能增强，检测控制自动化，工作更可靠，运行更安全。关于单片机的程序编制和应用不算太难，由于篇幅在此不叙。
　　4） 红外线发射器不间断地依次向前方发射着三种不同射程不同编码的红外线波，以利单片控制器接收并判断电机车当前所处的位置，然后发出相应的报警或制动指令。当电机车由于某种原因在同一轨道行驶而进入前方车辆的报警距离S1（80 m）时，接收器接收到前方发出的红外信号迅速传送到单片机，由单片机进行数据处理，分析判断后经光电隔离分两路输出，一路接通电机车号笛和闪光信号电路，发出声光报警，以提醒本车司机和对面电机车司机，注意减速慢行，保持车距；一路迅速启动液压油泵，为刹车作准备。如果车辆减速，退出报警距离后，系统自动解除警报，断开液压油泵电源。
　　如果电机车没有减速继续前进，进入一般制动距离S2（50 m）时，接收器把接收到的红外信号传送给单片机，单片机识别到是制动信号后，立即发出指令，断开电机车主电机的控制回路，主电机断电，使列车处于滑行状态。同时立即与霍尔速度传感器反馈的当前车速进行运算，对比分析，然后按照预设的制动加速度发出制动指令，控制电流经D／A转换、模拟放大后调节比例电磁阀的开启量，自动调整液压泵产生的制动力矩，使液压油缸的输出压力逐步增加，在20 m内实现平稳停车。
　　如果电机车在弯道或远距离视线被遮挡的情况下发现前方车辆时，已经进入紧急制动距离 ，即两车相距7 m左右（其中R为轨道曲线半径，按25 m计算），此时接收器接收到对方发来的紧急制动红外信号后，单片机立即发出紧急制动指令，以较陡的制动加速度来控制比例电磁阀的打开，较大的制动力矩使列车在2 m之内迅速刹车。同时又能防止因紧急刹车导致制动闸包死现象。
　　5） 机车制动后需按压复位按钮才能使系统发出解除制动指令，退出制动状态。本系统设定为手动控制优先于自动控制，按压手动制动按钮就可随时进行一般制动，省去转动刹车手轮的繁琐操作，方便快捷。
6 结论
　　安全是煤矿永恒的主题，安全生产是党和国家一贯坚持的重要方针。煤矿运输事故多主要是因为运输系统点多、线长、面广，所有下井人员都要与运输机械设备接触。要减少和避免轨道运输事故的发生，除了加强思想教育、技术培训，提高机车司机的技能素质，加强责任心外，最根本的就是要完善必要的装备，实行自动化控制。人机双管齐下，才能真正有效地控制机车事故的发生、实现安全生产的目标。智能化电机车防撞系统的应用是实现轨道运输无事故的有力技术保障措施。