基于车厢数据的汽车煤采样机车厢位置判别方式

刘卫民，喻 军，王军龙，张建军

(阳城国际发电有限责任公司，山西 晋城 048102)

汽车煤机械化采样要求被采样批煤的所有颗粒均可进入采样设备，即批样每颗粒具有相等的机率被采入试样中。在采取子样时，对采样的部位和时间均不施加任何人为的意志，能使任何部位的煤均有机会采出。一般情况下，火电厂燃煤由汽车拉运入厂时，实行车车采样，未经采样的车辆不允许卸煤。汽车煤采样机已在火电厂广泛使用，目前使用日益频繁，装机3 300 MW的某火电厂日均汽车拉运760辆次，单日最大能达1 280次。

运煤车辆是影响采样机安全运行的重要因素，其车型复杂、车厢长度不一，若不对车辆在采样工作区域内的停靠位置进行控制，车头停在采样头可到达的采样工作区域内进行自动随机采样时，采样头就可能碰到车头从而危及人身及设备安全，引起不安全事件[1]。以下结合汽车煤采样机的相关研究[2-10]，介绍1种基于车厢数据的车厢位置判别解决方案，确保车头停在采样工作区域外而采样头安全、准确地落在车厢范围内。

1 采样工作区域

汽车煤采样机采样头移动方向包括水平前后、水平左右、垂直上下3个方向。带动采样头水平前后水平左右、移动的装置分别被称作采样大车、采样小车，带动采样头垂直上下移动的装置被称作升降装置。采样大车的前后可移动距离称作采样大车工作长度，采样小车的左右可移动距离称作采样小车工作宽度，两者组成的区域称作采样工作区域。采样工作区域和车辆停靠位置示意如图1所示。

图1 采样工作区域和车辆停靠位置示意图

运煤车辆进入采样工作区域停稳，随着采样大车的前后移动和采样小车的左右移动，带动采样头到达指定位置，采样头随升降装置由煤面伸入煤车底部，通过采样螺旋叶片将煤提升至装置顶部，大部分煤由弃样口回到煤车，小部分煤由留样口进入集样斗，采样头达到规定深度后自动提升至最高位置，采样大车、小车才能再次移动。在采样工作区域内，采样头可到达任意位置，但采样时其落在运煤车辆的装煤车厢内，同时避开车厢内部的拉筋以达最安全的采样状态，基于车厢数据的车厢位置判别解决方案能使采样机达到此种安全状态[3-5]。

2 车厢数据

基于车厢数据的车厢位置判别解决方案，车厢数据是影响车厢位置判别准确性的关键参数，包括车厢长度、车厢宽度、拉筋位置等，各项数据必须准确。在采样机程序建立车厢数据库，建立车号与车厢数据的一一对应关系，当车辆进入采样工作区域时，通过车号识别，采样程序自动提取车厢数据。车厢数据测量示意如图2所示。

图2 车厢数据测量示意图

车厢长度是指车厢尾部挡板外沿与车厢前部挡板外沿之间的水平距离，不包括车头部分，测量时以车厢尾部为起点、车厢前部为终点。车厢宽度是指车厢左右两侧外沿之间的水平距离。拉筋位置是指拉筋与车厢尾部挡板外沿的水平距离，测量时以车厢尾部为起点，与车厢长度测量方法保持一致。

为保证车厢测量数据准确应注意:①车厢数据测量时两人共同进行，仔细确认、相互监督以避免数据错误，并保留完整的纸质记录；②将车厢数据录入采样程序时，确保车号与车厢数据准确对应、车厢数据准确。

3 车厢定位

由于机械采样主要针对运煤车辆的装煤车厢，因而采样时需妥善解决车头部分停靠在采样工作区域外、车厢部分停靠在采样工作区域内，以确保不发生采样过程中采样头碰到车头的不安全事件。基于车厢数据的车厢位置判别解决方案，其目的即为控制车辆的停靠位置；只有车头停在采样工作区域外、车厢停在采样工作区域内，采样才能正常完成，从而确保采样头安全准确落在车厢范围内。

采样开始时，采样大车带动红外感应开关向前移动，当红外感应开关检测至车厢尾部时，采样程序根据采样大车工作长度、车厢长度从而判别是否车头停在采样工作区域外或车厢停在采样工作区域内。若车辆停靠位置不正确，中断采样程序执行，采样大车、小车、采样头归原点，提醒司机按要求将车停在规定位置。在车辆进入采样工作区域时，要求车厢前端与采样大车工作长度的最前端对齐。

采样小车停在采样大车工作长度的最后端，采样小车中心线、红外检测开关和采样螺旋中心线处于同一垂直面。采样小车带动红外检测开关和采样螺旋由采样大车工作长度的最后端向前移动，当检测到车厢尾部，将之称为空程，用M表示，采样机程序通过码盘计数器自动计算空程长度；采样大车工作长度用L表示，由于在制造安装的时候就已确定，其为固定值，一般情况下为13 000 mm。车厢位置判别示意如图3所示。

图3 车厢位置判别示意图

自动采样程序启动后，通过车号识别自动提取车厢数据。

(1)若车厢前端与采样大车工作长度的最前端正好对齐，采样大车工作长度(L)、车厢长度(S)、空程(M)三者存在如下关系:M=L-S。

采样程序自动判别车厢停靠在安全区域内，自动采样程序继续执行，直到采样结束。

(2)若车厢前端超出采样大车工作长度的最前端，采样大车工作长度(L)、车厢长度(S)、空程(M)三者存在如下关系:M>L-S。

采样程序自动判别车厢未完全停靠在采样工作区，自动采样程序中断执行，提示司机向后倒车。

(3)若车厢前端未达到采样大车工作长度的最前端，采样大车工作长度(L)、车厢长度(S)、空程(M)三者存在如下关系:M

采样程序自动判别车头停靠在采样工作区域内，存在安全风险，自动采样程序中断执行，提示司机向前行车。

车厢位置判别解决方案即为控制停车位置，应在车厢前端对齐位置明显标明提示标志，提醒司机按规定位置停车；在采样大车工作长度区域内设置长度标尺以便值班人员判断车厢长度，提前引导司机注意停车位置；控制的准确性依赖于采样大车计数器精密度，在采样自动程序设置误差允许值，通过此措施可减少司机反复停车的麻烦，确保采样通行效率。

4 应用效果

基于车厢数据的车厢位置判别解决方案，从2018年1月起已在阳城电厂9台汽车煤采样机应用，在安全方面的效果良好，未发生采样头碰到车头的情况。在采样的通行效率方面，刚开始由于运煤司机的不习惯，需反复停车才能采样，但经1个月左右的不适应期后，司机均能按要求停车，采样通行效率不受影响。