煤炭生产过程中，矿用电机车是井下轨道煤炭运输及辅助运输重要的动力设备，电机车按供电方式分为架线式和蓄电池式两种，轨道数量有单轨道和双轨道两种。由于电机车具有结构简单，维护方便，运输费用低等特点，在煤矿水平巷道中，作为运输工具起着很大作用，得到广泛应用。为确保煤矿井下运输安全，《煤矿安全规程》对电机车运输的轨距、轨型、运行速度、机车的制动距离以及两台机车在同一轨道同一方向行驶时，必须保持不小于100m的距离等做出了明确的规定。
29
1、新产品设计费
30
2、新工艺规程制定费
31
3、技术图书资料费
32
4、资料翻译费
33
34
合计数（1+2+3+…+33）
七、主要设备和仪器(项目中的作用、名称、规格型号、数量)
八、申请单位意见
公章
单位负责人签字（印章）
（4）矿用电机车智能防撞系统软、硬件设计。
2、试验内容
（1）在实验室建立电动机车运行模拟装置，进行信息采集、识别、融合技术研究。
（2）防撞控制策略实验。模拟井下电机车的运行，检验信号采集、处理的精度和可靠性。
（3）系统硬件与软件调试。在实验室对系统硬件和软件进行实验研究、性能测试，验证其硬件电路的可靠性。
附件2
二0一二年科技计划项目
计划任务书
项目名称：
矿用电机车智能防撞系统研究
承担单位(盖章)：
义煤集团机电装备研究所
合作单位：
起止年限：
联系电话：
联系人：
电子信箱：
二0一二年八月
一、项目的意义和必要性
（项目研究的重要性和紧迫性、国内外同类研究进展情况、本项目对促进集团公司发展工作的作用和意义）
1.项目研究的重要性和紧迫性
（5）2013.10～2013.12，编写研究报告、组织验收，并申请河南省科技厅科研成果鉴定。
五、项目的承担单位、合作单位及主要研究人员
承担单位：义煤集团机电装备研究所参加单位河南理工大学
课题组负责人：
姓名
性别
年龄
职务职称
业务专业
为本项目工作时间(%)
在项目中分担的任务
所在单位
主要研究人员
六、经费预算
3、本项目对促进集团公司发展工作的作用和意义
义马煤业（集团）有限责任公司现有耿村矿、常村矿、新安矿、千秋矿、宜络矿、曹窑矿等16座现代化大型生产矿井以及数十家整合矿井，井下电机车是主要运输设备之一。综合红外测距传感器、超声波测距、激光测距等多传感器信息融合技术，利用西门子可编程控制s7-300PLC设计矿用电机车间智能碰撞自动报警系统。它能够检测到电机车是否在同一轨道，在同一轨道时，能在两机车到达最小安全间距时，发出报警。对于提高电机车运行的效率，保障煤炭井下运输安全起着重要作用。
2、项目完成后的技术水平、推广应用前景和经济、社会效益分析
矿用电机车智能防撞系统，是防止煤矿井下机车与机车之间、机车与障碍物（人）之间的发生碰撞事故的重要设备。它能够检测到电机车是否在同一轨道，在同一轨道时，能在两机车到达最小安全间距时，发出报警，另一方面，它可以发现机车运行方向是否有障碍，防止机车与障碍物（人）之间发生碰撞。对于提高电机车运行的效率，保障煤炭井下运输安全起着重要作用。根据现有资料，在矿用电机车智能防撞方面，目前国内尚无技术成熟的产品，本系统的研究具有重要的社会经济效益。
四、专门用于研发活动的有关租赁费
16
1、仪器
17
2、设备
18
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五、专门用于研发活动的有关无形资产摊销费
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1、软件
21
2、专利权
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3、非专利技术
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六、专门用于中间试验和产品试制的模具、工艺装备开发用制造费
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七、研发成果论证、鉴定、评审、验收费用
27
28
八、与研发活动直接相关的其他费用
（4）工业现场实验。在义马煤业集团选择一个典型的场地进行工业现场实验，优化与改进硬件系统和控制算法。
3、需解决的关键技术问题
矿用电机车智能防撞系统的技术关键为：
（1）电机车运行信息采集、识别技术；
（2）电机车间防碰撞控制策略。
4、主要技术指标或经济指标
（1）设计一套电机车防撞系统样机；样机模拟一辆机车，主要由车载控制器（S7-300PLC）、智能语音模块、隔爆显示屏、测距传感器（激光、红外、超声波）及相关控制软件组成。
（2）电机车间防碰撞控制策略研究。包括机车与机车之间，机车与障碍物（人）之间的防碰撞控制策略。采用智能控制策略，根据两辆车之间或机车与障碍物（人）之间距离大小，实现报警及刹车制动等功能。
（3）智能语音报警提示系统设计。利用智能语音技术，实现人车乘降点报站、弯道报警、行车预警、超速报警、障碍物（前方行人）报警等多种功能的综合性行车报警提示系统。
三、研究课题的关键技术方案与预期目标
（1、本项目相关的前期研究情况、技术基础和工作基础、具备的设施条件等；2、项目合作单位的条件;3、本项目完成后的技术水平、推广应用前景和经济、社会效益分析。）
1、本项目相关的前期研究情况、技术基础和工作基础、具备的设施条件及项目合作单位的条件
申请单位具有现场经验丰富的技术人员和完善的管理制度。协作单位河南理工大学拥有专业的研究室，拥有设施先进、投资300余万元的综合自动化系统，可供本课题的研究、构建系统、模拟仿真、调试等使用。本课题组成员长期从事煤矿机电系统、工业过程控制等方面的教学与科研工作。并在省级以上刊物上发表有关带式输送机控制、节能保护等方面的论文50余篇，完成“可控带式输送机产业化研究”、“带式输送机软启动技术研究”、“煤矿多级供电系统可靠性性研究”、“小波分析在煤矿机械故障诊断的研究”等项目10余项；在理论上已作了大量研究工作。
由于煤矿井下运输巷道沿途灯光昏暗，工况恶劣，如果电机车司机注意力稍有不集中，反应迟钝，观察判断失误以及道岔错位等原因，电机车很容易出现事故，轻者掉轨，误开到其它轨道上，重者使两电机车行驶到同一轨道上造成迎面相撞或追尾事故，特别是迎面相撞事故由于极大的惯性，造成的后果更加严重。可能会损毁轨道、路基、车辆和运送的设备，甚至会造成冒顶塌方、火灾瓦斯事故。若是运送人员的车辆相撞后果更为严重，将造成大量人员受伤。而目前电机车的制动一般都是人工操作电阻制动和手闸制动两种，刹车时易产生剧烈抖动或刹车过猛而造成人为事故。这种机车相撞事故一旦发生危害巨大，后果惨重，极大地影响了煤矿企业正常有序的安全生产。
四、地点、试验规模和进度安排
（1）2012.9 ~2012.10，完成原始资料的收集、制定系统实施方案；
（2）2012.11~2013.1，电机车运行信息采集、识别技术研究，防撞运行策略研究;
（3）2013.2~2013.5，矿用电机车防撞控制系统样机制作，安装调试；
（4）2013.6~2013.9，现场试运行，提交设计及测试报告；
（3）根据电动机车的运行情况，采用智能控制策略，通过运算判断发出声光报警信号，必要时启动制动程序控制比例电磁阀的节流，使撞车危险发生前实现软制动。
（4）基于多传感器融合技术，利用西门子S7-300 PLC开发矿用电机车智能防撞系统。
6、防碰撞系统结构及工作原理
矿用电机车智能防撞系统主要由传感器、PLC、智能语音装置及相关执行机构等组成，如图1所示。
费用项目
费用（元）
1
一、研发活动直接消耗的材料、燃料和动力费用
2
1、材料
3
2、燃料
4
3、动力费用
5
6
二、直接从事研发活动的本企业在职人员费用
7
1、工资、薪金
8
2、津贴、补贴
9
3、奖金
10
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三、专门用于研发活动的有关折旧费（按规定一次或分次摊入管理费的仪器和设备除外）
12
1、仪器
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2、设备
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图1矿用电机车智能防撞系统原理图
通过红外传感器、速度传感器、超声波传感器等采集电动机车的状态参数，以及运行方向上有无障碍物（人）等，PLC根据采集的参数，经过判断，控制电动机车的运行。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(100m)时，或发现前方有障碍物（人）时，控制器一方面控制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；另一方面，迅速启动液压油泵，为刹车做出准备。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。
除电机车之间出现碰撞事故外，电机车撞人事故也常有发生。长期以来大巷机车运输事故在主巷运输事故中所占比例一直较大，其发生的类型一般有以下几类：①大巷作业人员避让列车不及被碰挂致伤；②大巷人行道宽度不够，使巷道内人员无法安全避让列车，被列车碰挂致伤；③无乘车候车室的大巷，下班后候车的工人因劳累睡在线路旁，被列车碰挂致伤；④乘车人员乘坐人车时，未挂好防护链且因劳累睡着后，意外被列车甩出车外摔伤；⑤跟车工摘挂钩时，因与司机联络失误或机车司机操作失误，兑车不当，被挤碰致伤；⑥行人在从石门巷道快速跨越大巷轨道时，被运行中的列车碰伤等。
目前，加强安全生产监督管理，防止和减少生产安全事故，保障人民群众生命和财产安全是煤矿企业生产的基本制度之一。本系统的研究，对于提高煤炭企业的自动化水平，保障企业的安全生产具有重要的意义。
二、主要研究内容、试验内容和技术关键
1、主要研究内容
（1）电机车运行方向、速度、运行前方障碍物（人）等信息采集、识别技术研究。综合应用红外传感、激光测距、超声波传感器等多信息融合技术，检测电动机车的运行方向、速度、以及障碍物（人）情况。
（2）测距大于1m，当两车距离小于100m时，实现报警提示及刹车制动。
（3）制造、设计标准符合MT/T209-1990煤矿通讯、检测、控制用电工电子产品通用技术标准。
5、技术路线