為解決礦井軌道運(yùn)輸系統(tǒng)人工扳道存在的安全隱患等問題，本文提出了一個簡單可靠的自動道岔半控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用高精度的稱重傳感器，實時高精度監(jiān)測軌道對傳感器的壓力，通過電磁閥操縱氣缸，實現(xiàn)道岔的自動控制。

1.研究背景

軌道運(yùn)輸是斜井開拓方式最主要的輔助運(yùn)輸方式，井筒采用單軌布置時，需要在副斜井井筒的上、下口各安裝一組對稱道岔，采用人工扳道的方式實現(xiàn)礦車轉(zhuǎn)轍操作。使用過程中有以下問題：

（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(xiàn)場操作，不僅增加了工人的勞動強(qiáng)度，而且井筒淋水較大，該段井筒無轉(zhuǎn)用人行臺階，把溝工上行時易發(fā)生滑倒工傷事件，不利于礦井的安全管理。

（2）有時會因把鉤工忘記扳道而使得輕車放到重車道的問題。為了減少爬坡次數(shù)，把溝工通常采用以下操作方式：礦車下放后，把溝工不用立即去操作扳道器，先在車場摘鈞、掛鈞，然后再扳道，最后等車輛通過后再將道岔扳回來，這樣少爬一次坡。但是實際操作時，重車上行后有時會發(fā)生把溝工忘記扳回道岔的問題，導(dǎo)致車輛下放時會將輕車放至重車道的情況，

（3）人工操作時有時會因扳道不到位而發(fā)生掉道事故。本文提出了一個簡單可靠的自動道岔半控制系統(tǒng)，將人工操縱的道岔改為根據(jù)礦車來向軌道稱重感應(yīng)，聯(lián)動氣缸，實現(xiàn)自動控制道岔移動，即通過軌道稱重系統(tǒng)判別礦車的運(yùn)行方向，由監(jiān)測主機(jī)控制電磁閥，實現(xiàn)氣缸推動或拉動道岔尖軌，完成礦車自動轉(zhuǎn)轍換向功能。

2.系統(tǒng)組成

2.1? 礦車運(yùn)行軌跡分析以井口道岔為例（如圖 1 所示），入井的礦車（輕車）自井口房的輕車車道（下道）自左向右入井，對稱道岔狀態(tài)如圖 1 的上圖所示；而升井的礦車（重車）自右向左到達(dá)重車道（上道），對稱道岔狀態(tài)如圖 1 的下圖所示。因此，每提一鉤車或放一鉤車，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(nèi)容之一。

2.2系統(tǒng)組成

本自動道岔控制系統(tǒng)由稱重傳感器、檢測控制器、執(zhí)行器組成。

其中：稱重傳感器安置在軌道下方，感受車輛對其壓力，通過信號采集、放大以及分析單元，控制電磁閥，操縱氣缸動作，實現(xiàn)氣缸的伸縮，對稱道岔的操作通過氣缸的伸縮實現(xiàn)。

為簡化系統(tǒng)，保證系統(tǒng)可靠性，減少投入，本系統(tǒng)選用 2 個稱重傳感器，系統(tǒng)安裝方式見圖 2。

安裝在軌道上的兩個稱重傳感器用于分別檢測所處位置軌道及其上車輛的重量，當(dāng)任何一個傳感器感知車輛通過時（傳感器的稱重值超過根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)定的閾值，閾值是由現(xiàn)場調(diào)試時測定），控制器給出指令，控制電磁閥動作，將氣缸推出，此時，道岔的位置及氣缸狀態(tài)如圖 2 右圖所示；待車輛通過后（設(shè)定延時 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(shè)有手動電控開關(guān)，在異常情況下按下“推”或“拉”開關(guān)，實現(xiàn)強(qiáng)制扳動道岔。

3. 經(jīng)濟(jì)社會效益

目前市場上存在的同類產(chǎn)品也不少，主要存在價格高、系統(tǒng)復(fù)雜，安裝麻煩等問題，本文提出的道岔自動控制系統(tǒng)采用高精度的稱重傳感器，對軌道對傳感器的壓力高精度實時監(jiān)測，通過電磁閥操縱氣缸，實現(xiàn)道岔的自動控制，安裝極其簡單，具有以下特點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)成本低。本系統(tǒng)以萬元左右的直接成本實現(xiàn)了道岔的自動控制，能夠有效減少或杜絕礦車掉道事故，能夠讓井底扳道工不再周而復(fù)始地往復(fù)爬坡，保證了礦車運(yùn)輸安全，降低了工人勞動強(qiáng)度，提高了軌道運(yùn)輸系統(tǒng)可靠性和安全系數(shù)。（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。系統(tǒng)由兩個傳感器、一個控制箱、一個氣缸、三根壓風(fēng)管組成。安裝時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(tǒng)采用風(fēng)動系統(tǒng)，符合煤礦井下安全使用的要求。