王君敏 肖立
（鞍钢股份有限公司炼焦总厂 辽宁 鞍山114021）
【摘要】论述了鞍钢炼焦总厂焦炉车辆之一熄焦电机车防碰撞技术的试验及应用，通过对安全隐患分析和系统技术升级改造，解决了熄焦电机车在生产运行中极易发生的碰撞风险，避免了事故发生，保证了炼焦安全生产。
【关键词】 安全生产；焦炉车辆；超声波
1 概述
在炼焦生产中.由于焦炉车辆原设计没有防碰撞功能，如遇恶劣天气、操作不当、系统故障等情况，非常容易发生碰撞事故。严重的碰撞事故不但造成设备损坏，还会导致人员伤害和影响炼焦正常生产。为了有效避免焦炉车辆碰撞事故的发生，炼焦总厂经过分析和调研，决定引入了一种基于超声波技术的距离检测系统[1]，将其安装在熄焦电机车上，经过技术开发、试验及应用，并与原有控制系统有效结合，实现了焦炉车辆之一的熄焦电机车防碰撞功能，也为其他焦炉车辆防碰撞技术升级改造打下了基础。
2实施方案
2.1试验地点和车辆的选择
本次技术试验及应用地点选择在鞍钢炼焦总厂一炼焦熄焦电机车作业区。一炼焦作业区2005年10月投产,焦炉是2 x 55孔6 m JN60-6型双联火道废气循环复热式焦炉，在焦炉两端各配置1套干熄焦装置和1套湿熄焦装置。
在焦炉车辆中，由于熄焦电机车所处环境复杂、障碍物多、速度快等原因，与其他焦炉车辆相比更容易发生碰撞事故。另外,焦炉投产年久，熄焦线轨道、路基状态不好,车辆走行时抖动剧烈，对车辆防碰撞系统的抗干扰能力要求高。因此，决定对熄焦电机车进行车辆防碰撞系统的安装、试验、测试、评估和应用。
2.2技术方案的选择
目前国内还没有成熟的焦炉车辆防碰撞技术，为了避免焦炉车辆碰撞事故的发生，一些焦化厂进行过尝试役这些尝试措施按照测距方式主要分为接触式和非接触式两种。接触式一般采用限位开关,该方式造价低，操作简便，但存在位置调整困难、时间长容易损坏等缺点。非接触式是利用雷达、红外、激光等测距技术，通过实时监测车辆间距达到防碰撞的目的。但这些技术都无法解决诸如粉尘、车辆晃动、轨道高低不平等环境因素的影响。另外，也有利用焦炉车辆对位系统的测距功能实现车辆防碰撞，但该系统造价高，运行也不太稳定。
超声波测距是一种非接触式测距技术，与其他测距技术相比具有抗干扰能力强、精度髙等优点叫经过认真比较和安全分析，引入了基于超声波技术的焦炉车辆防碰撞系统。
2.3试验时间
根据现场实际情况，试验及应用的时间定为3个月。
3功能实现
如图1所示，车辆防碰撞系统主要由信号采集单元、数据分析处理单元以及报警控制装置三个部分组成。主要是进行防碰撞系统安装、性能试验、测试评估和应用。
本次技术试验主要是将信号采集单元的超声波探头设置在干熄焦车电机车面向对方车辆侧，与相向走行的湿熄焦车的电机车进行车辆间距的信号采集，采集到的信号在数据分析处理单元进行处理后得到车辆实际间距，并与设定的安全间距进行比对，走行车辆间距大于设定的安全间距时系统无动作，小于设定的安全间距时系统会输出报警信号，联锁报警装置进行声光报警,同时与原有PLC控制系统结合,实现减速、停车。
该系统主要技术参数如下：
(1)最大监测距离:40m(本次试验实际监测距离：30m,报警距离：20m)o
(2)测量精度：1.0%以内(满量程)。
(3)数据更新频率:每0.4s 1次。
(4)具有数据记录功能,可保存不少于半年的数据。
4测试与应用
经过安装、调试，该车辆防碰撞系统运行后，进行性能测试和稳定性测试两种的测试和评估。
4.1性能测试
性能测试主要是对车辆防碰撞系统的测量精度、报警功能及减速、停车等性能进行测试评估。测量精度是采用随机的办法,随机选定时间，通过激光测距仪(D510, Leica)对采集的数据进行标定。
由于寒冷天气时现场工况条件差，激光测距仪不能正常使用，因此，抽样评估是在2018年8,9月份进行的。
表1表示了随机标定数据。通过标定结果可以看岀，车辆防碰撞系统的测量精度都控制在1%以内，抗干扰能力强,完全满足现场需求。
报警、减速、停车控制功能主要由熄焦电机车司机进行评估。当电机车与对面车辆接近并进入报警距离时，观察系统是否正常报警、减速、停车，是否有延时。当电机车远离对面车辆并进入安全距离时，报警是否解除。如有误报要记录在当天操作日志内，以作备案。在试验期间，未发生误报现象。
4.2稳定性测试
稳定性测试是检查车辆防碰撞系统在现场实际应用中是否出现数据异常的情况。试验中从采用无纸记录仪(YHR-7100R,天津延辉仪表)记录的历史数据来分析和评估防碰撞系统的稳定性。
图2是8月21日的车辆间距随时间变化图。图中可以看岀，期间有两次发生了相向熄焦电机车进入监测范围的情况，其中一次进入了报警范围。
从车辆接近到离开，防碰撞系统采集的数据走势呈线性、无突然上下波动，非常稳定。
5 结语
熄焦电机车防碰撞技术的试验及应用，实现了焦炉熄焦电机车的报警、自动减速和有效停车功能。本技术的应用不仅能有效防止生产中焦炉车辆碰撞事故的发生,避免人员伤亡和设备损坏，而且为实现安全绿色炼焦、焦炉自动化、焦炉信息化和焦炉无人化提供了技术保障,也为其他焦炉车辆防碰撞技术升级改造的推广打下了基础。
参考文献
[1] 王常海，杨光等.一种焦炉车辆防碰撞系统.专利号：ZL 2016 2 1412520.4.
[2] 张克群，黄强，闵自军等.激光防撞仪在焦炉电机车上的应用[J].燃料与化工，2010,43（3）,32-33.
[3] 王薇.探究超声波传感器及其应用[J].中国新通讯，2016（18）:81.