現有斜井架空乘人裝置大都沒有設置緊急停車裝置,利用本系統可實現煤礦斜井架空乘人裝置正常停車、自動停車、緊急停車功能的全自動控制,從而保證煤礦斜井架空乘人裝置的安全運行。

　　《中國高新技術企業》為國家級學術期刊，1994年創刊，國內統一刊號：CN11-4406/N，國際標準刊號：ISSN1009-2374，郵發代號：80-930，半月刊，定價15元，面向國內外公開發行。系CNKI中國期刊全文數據庫(中國知網)、萬方數據庫、中國核心期刊(遴選)數據庫、中國學術期刊綜合評價數據庫、中文科技期刊數據庫、龍源期刊網等全文收錄期刊。集實用性、權威性與專業性于一體，被轉載率及引用率較高，具有很高的學術價值和社會影響力，讀者遍布全國主要科研機構、政府、高等院校、高新園區、高新企業、公共場所及其他企事業單位。

　　一、問題的提出

　　斜井架空乘人裝置主要由機頭驅動裝置、機尾拉緊裝置、牽引鋼絲繩、乘人吊座、托輪裝置組成,俗稱猴車。

　　為了保證猴車的安全運行,2001年版《煤礦安全規程》中第368條規定:架空乘人裝置的驅動裝置必須有制動器;在其下人地點的前方,必須設有能自動停車的安全裝置。全國各煤礦的猴車大部分都有制動器;對于自動停車裝置,到目前為止,仍有相當一部分沒有設置;而對于緊急停車裝置,由于《煤礦安全規程》沒有要求,其在猴車上的應用就很少了。因而研制具備正常停車、自動停車、緊急停車功能的猴車自動控制系統很有必要。

　　二、硬件選擇

　　1.制動器

　　制動器是實現正常停車、自動停車和緊急停車的前提,制動器選擇是否合理是關系到猴車能否安全運行的主要因素。制動器有手動制動器、電氣制動器、電磁鐵制動器等。

　　(1)手動制動器,發生事故時不能及時停車,造成擠傷乘人的事故不止一次發生。因此,不應采用手動制動器。

　　(2)電氣制動器。當猴車斷電停車時,取自礦用防爆照明變壓器的127V交流電,經半波整流輸送到電動機兩相繞組中,實現電氣制動。這種做法在正常情況下可采用,但全礦井下突然停電情況下,電氣制動就不會起到制動作用,這時猴車吊座就會在重力作用下向下加速運行,越來越快,從而造成乘坐人員的混亂。在混亂中乘坐人員就會慌不擇路,匆忙下車,因而就難免受到傷害。這正是電氣制動的致命缺陷。

　　(3)電磁鐵制動器。電磁鐵制動器具有很高的可靠性。當電磁鐵有電時,制動閘松開制動輪,從而使電動機運行;當電磁鐵斷電時,制動閘抱緊制動輪,從而進行制動。由于猴車運行速度很低(《煤礦安全規程》規定:架空乘人裝置的速度不得超過1.2m/s),即使猴車突然停車,也不會造成事故,因此沒有必要控制制動速度與制動距離。

　　電磁鐵取自猴車的電源。當猴車開車時,電磁鐵迅速打開,電動機運行;當猴車停車時,電動機停止運行,同時電磁鐵斷電,進行制動。如遇礦井下突然停電,電磁鐵由于斷電同樣可以安全制動。某礦井下采用電磁鐵制動器多年,至今運行狀態良好。

　　2.自動停車裝置

　　自動停車裝置,有多種控制形式。根據所選用的傳感器的不同,所形成的控制電路也不同,相關的機械部件也不同。

　　(1)由永久磁鋼和干簧管組成的傳感器。以永久磁鋼和干簧管組成傳感器,形成控制電路,分別布置于斜井坡頭、坡底的上車、下車地點,從而實現了無人乘坐自動停車、在下車地點人未下車自動停車的功能。

　　(2)紅外線傳感器。由于紅外線傳感器沒有電接點,因此其具有靈敏、可靠、使用壽命長的特點。紅外線傳感器布置于斜井坡頭、坡底的下人地點的前方。利用紅外線傳感器,可以設計出符合要求的控制電路,形成獨特的自動停車裝置。

　　3.緊急停車裝置

　　猴車在運行過程中發生事故怎么辦?這就需要緊急停車裝置。根據實際情況,可在斜井的左側和右側各設置一條控制用鋼絲繩,也可在上行與下行鋼絲繩的中間僅設置一條控制用鋼絲繩,高度以乘坐人員伸手能抓住為標準。鋼絲繩每100m分成一段,在每段中間可設置幾處鋼絲繩滑輪。每段與其它部分截開,每段一端用彈簧拉緊,并有一常開電接點。在巷道內設置與控制電路相連的多芯電纜,多芯電纜與這些接點相連。當發生緊急情況時,乘坐人員可及時拉這些鋼絲繩,使接點閉合,從而實現緊急停車。

　　4.計算機

　　計算機是實現自動控制的核心。從性能價格比考慮采用Intel公司的MCS-51系列的8031單片機。該機有以下特點:具有功能很強的8位中央處理單元(CPU);片內有時鐘發生電路(6MHz或12MHz),每執行一條指令時間為2μs或lμs;片內具有128字節RAM;具有21個特殊寄存器;可擴展64K字節的外部數據存儲器和64K字節的外部程序存儲器;具有4個I/O口,32根I/O線;具有2個16位定時器/計數器;具有5個中斷源,配備2個中斷優選級;具有一個全雙功串行接口;具有位尋址能力,適用邏輯運算。這種芯片集成度高、功能強,只需增加少量外圍器件就可以構成一個完整的微機系統。

　　由8031單片機組成的自動控制系統硬件結構框圖如圖1所示。

　　三、軟件設計

　　軟件采用匯編語言設計,模塊化結構。軟件主要由初始化模塊、顯示模塊、數據采集模塊、程序監控器復位程序、中斷服務程序、數據處理及數字濾波等通用子程序組成。系統軟件工作流程如圖2所示。

　　四、工作原理

　　系統在工作時,計算機不斷在檢測開車信號、自動停車信號、緊急停車信號。

　　本系統在斜井坡頭、坡底的上人地點,設有開車信號按鈕。在上車地點前10m處設置一傳感器,當乘坐人員通過時,發出電信號。此信號做為開車信號處理。如此設置是為了防止在猴車運行過程中,有人忘記按開車按鈕,坐至坡中間而停車現象的發生。人員在乘車地點上車前,按下開車信號按鈕。此信號傳到計算機進行處理,指令執行機構動作,猴車開動,同時計算機進行延時處理,當延時完成后,計算機發出指令,猴車停車。延時時間的長短以大于乘人單程運行時間10-20s為宜。

　　在猴車運行時,如果在下人地點有人未下來.設置于下車地點前方的傳感器發出信號,經計算機處理,指令猴車停車。當此信號消失后,如果行車延時還未完成,則猴車繼續運行。

　　在猴車運行過程中,如果有緊急停車信號,則計算機指令猴車停車,并發出警報。在此種情況下,開車信號不再起作用,只有等有關人員查明原因,進行處理,對計算機進行復位后,系統才能重新開始工作。

　　五、結束語

　　利用本系統可實現煤礦斜井架空乘人裝置全自動控制。較人員操縱系統具有以下特點:安全系數高,減少了設備的無效運行時間,從而減少了設備機械磨損,減少了事故發生的概率,又節約了人員與電能,降低了生產成本。因而,采用自動控制系統是一舉多得的事情。