為解決礦井軌道運輸系統人工扳道存在的安全隱患等問(wèn)題，本文提出了一個(gè)簡(jiǎn)單可靠的自動(dòng)道岔半控制系統。系統采用高精度的稱(chēng)重傳感器，實(shí)時(shí)高精度監測軌道對傳感器的壓力，通過(guò)電磁閥操縱氣缸，實(shí)現道岔的自動(dòng)控制。

1.研究背景

軌道運輸是斜井開(kāi)拓方式最主要的輔助運輸方式，井筒采用單軌布置時(shí)，需要在副斜井井筒的上、下口各安裝一組對稱(chēng)道岔，采用人工扳道的方式實(shí)現礦車(chē)轉轍操作。使用過(guò)程中有以下問(wèn)題：

（1）人工扳道不安全。以井下道岔為例，該道岔位于井底變平點(diǎn)以上 20m 附近，每次提升都需要把溝工現場(chǎng)操作，不僅增加了工人的勞動(dòng)強度，而且井筒淋水較大，該段井筒無(wú)轉用人行臺階，把溝工上行時(shí)易發(fā)生滑倒工傷事件，不利于礦井的安全管理。

（2）有時(shí)會(huì )因把鉤工忘記扳道而使得輕車(chē)放到重車(chē)道的問(wèn)題。為了減少爬坡次數，把溝工通常采用以下操作方式：礦車(chē)下放后，把溝工不用立即去操作扳道器，先在車(chē)場(chǎng)摘鈞、掛鈞，然后再扳道，最后等車(chē)輛通過(guò)后再將道岔扳回來(lái)，這樣少爬一次坡。但是實(shí)際操作時(shí)，重車(chē)上行后有時(shí)會(huì )發(fā)生把溝工忘記扳回道岔的問(wèn)題，導致車(chē)輛下放時(shí)會(huì )將輕車(chē)放至重車(chē)道的情況，

（3）人工操作時(shí)有時(shí)會(huì )因扳道不到位而發(fā)生掉道事故。本文提出了一個(gè)簡(jiǎn)單可靠的自動(dòng)道岔半控制系統，將人工操縱的道岔改為根據礦車(chē)來(lái)向軌道稱(chēng)重感應，聯(lián)動(dòng)氣缸，實(shí)現自動(dòng)控制道岔移動(dòng)，即通過(guò)軌道稱(chēng)重系統判別礦車(chē)的運行方向，由監測主機控制電磁閥，實(shí)現氣缸推動(dòng)或拉動(dòng)道岔尖軌，完成礦車(chē)自動(dòng)轉轍換向功能。

2.系統組成

2.1? 礦車(chē)運行軌跡分析以井口道岔為例（如圖 1 所示），入井的礦車(chē)（輕車(chē)）自井口房的輕車(chē)車(chē)道（下道）自左向右入井，對稱(chēng)道岔狀態(tài)如圖 1 的上圖所示；而升井的礦車(chē)（重車(chē)）自右向左到達重車(chē)道（上道），對稱(chēng)道岔狀態(tài)如圖 1 的下圖所示。因此，每提一鉤車(chē)或放一鉤車(chē)，需要進(jìn)行扳道操作一次，扳道操作是把鉤工經(jīng)常性的工作內容之一。

2.2系統組成

本自動(dòng)道岔控制系統由稱(chēng)重傳感器、檢測控制器、執行器組成。

其中：稱(chēng)重傳感器安置在軌道下方，感受車(chē)輛對其壓力，通過(guò)信號采集、放大以及分析單元，控制電磁閥，操縱氣缸動(dòng)作，實(shí)現氣缸的伸縮，對稱(chēng)道岔的操作通過(guò)氣缸的伸縮實(shí)現。

為簡(jiǎn)化系統，保證系統可靠性，減少投入，本系統選用 2 個(gè)稱(chēng)重傳感器，系統安裝方式見(jiàn)圖 2。

安裝在軌道上的兩個(gè)稱(chēng)重傳感器用于分別檢測所處位置軌道及其上車(chē)輛的重量，當任何一個(gè)傳感器感知車(chē)輛通過(guò)時(shí)（傳感器的稱(chēng)重值超過(guò)根據現場(chǎng)情況設定的閾值，閾值是由現場(chǎng)調試時(shí)測定），控制器給出指令，控制電磁閥動(dòng)作，將氣缸推出，此時(shí)，道岔的位置及氣缸狀態(tài)如圖 2 右圖所示；待車(chē)輛通過(guò)后（設定延時(shí) 3 分鐘），電磁閥發(fā)出指令，將氣缸拉回至常態(tài)（如圖 2 左圖所示）。

檢測控制器設有手動(dòng)電控開(kāi)關(guān)，在異常情況下按下“推”或“拉”開(kāi)關(guān)，實(shí)現強制扳動(dòng)道岔。

3. 經(jīng)濟社會(huì )效益

目前市場(chǎng)上存在的同類(lèi)產(chǎn)品也不少，主要存在價(jià)格高、系統復雜，安裝麻煩等問(wèn)題，本文提出的道岔自動(dòng)控制系統采用高精度的稱(chēng)重傳感器，對軌道對傳感器的壓力高精度實(shí)時(shí)監測，通過(guò)電磁閥操縱氣缸，實(shí)現道岔的自動(dòng)控制，安裝極其簡(jiǎn)單，具有以下特點(diǎn)：

（1）系統成本低。本系統以萬(wàn)元左右的直接成本實(shí)現了道岔的自動(dòng)控制，能夠有效減少或杜絕礦車(chē)掉道事故，能夠讓井底扳道工不再周而復始地往復爬坡，保證了礦車(chē)運輸安全，降低了工人勞動(dòng)強度，提高了軌道運輸系統可靠性和安全系數。（2）系統結構簡(jiǎn)單，安裝方便。系統由兩個(gè)傳感器、一個(gè)控制箱、一個(gè)氣缸、三根壓風(fēng)管組成。安裝時(shí)將傳感器壓在軌道下方，控制箱掛置于方便操作的位置，將手動(dòng)扳道器更換為氣缸，接好給風(fēng)管和氣缸兩腔壓風(fēng)管即完成，不再需要其他電子、電氣元件，安裝極為方便。（3）本系統采用風(fēng)動(dòng)系統，符合煤礦井下安全使用的要求。