双速绞车作业流程优化策略与实践

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双速绞车的作业流程优化通过动态模式切换、多任务协同规划和环境自适应调整，显著提升了运输效率并降低了能耗。以下是具体优化策略及实施案例：

一、动态模式切换：重载-轻载无缝衔接

1. 核心逻辑

负载分级阈值：根据扭矩传感器数据，将负载分为三级：

重载（>80%额定扭矩）：自动切换至慢速档（0.11-0.17m/s），确保牵引力稳定。

中载（50%-80%额定扭矩）：保持当前档位，优先维持效率。

轻载（<50%额定扭矩）：切换至快速档（0.93-1.37m/s），快速完成运输。

切换响应时间：<1miao，通过PLC控制系统实现无感切换。

2. 典型应用场景

综采工作面搬迁：

Shou次牵引：绞车以慢速档牵引30吨液压支架至目标位置（耗时8分钟）。

空载返回：自动切换至快速档，1分钟内返回起点。

重复作业：完成5次牵引-返回循环，总耗时45分钟（传统绞车需75分钟）。

效果：单次作业周期缩短40%，单位时间运输量提升2.6倍。

二、多任务协同规划：批量运输效率zui大化

1. 任务队列优化

算法基础：采用贪心算法，根据负载重量、距离和优先级生成zui优运输序列。

示例：

任务1：牵引25吨液压支架（距离200米，优先级高）。

任务2：牵引10吨设备车（距离150米，优先级中）。

任务3：牵引空载矿车（距离100米，优先级低）。

优化结果：先执行任务1（慢速档），返回时顺路完成任务2（中速档），zui后快速完成任务3。

2. 路径复用策略

巷道共享：在多巷道交汇区域，规划共用路径以减少空驶距离。

数据：某矿区通过路径复用，绞车空驶率降低35%，年节约燃油（柴油驱动场景）或电费超5万元。

三、环境自适应调整：坡道/障碍物智能应对

1. 坡道运输控制

上坡模式：

触发条件：坡度>5%或扭矩持续10秒>90%额定值。

动作：切换至慢速档，增加电机扭矩至120%额定值，同时启动辅助制动防止溜车。

下坡模式：

触发条件：坡度>5%且速度>0.8m/s。

动作：启用zai生制动系统，回收能量并限制车速至0.5m/s。

案例：在15°倾斜巷道中，绞车以慢速档稳定牵引装满矿石的矿车，电机温度较传统绞车降低15℃。

2. 障碍物避让逻辑

传感器配置：

前方5米：超声波传感器检测障碍物距离。

两侧2米：红外传感器监测巷道边界。

避让策略：

减速区：距离障碍物3米时，速度降至0.3m/s。

停止区：距离障碍物1米时，紧急制动并报警。

绕行路径：若障碍物持续存在，系统提示手动切换巷道。

四、人机协同优化：操作员介入与系统自适应

1. 手动模式优先级

紧急干预：操作员可通过急停按钮或手动拨叉覆盖自动决策。

示例：当自动模式误判负载为轻载时，操作员可强制切换至慢速档。

2. 学习型控制系统

数据积累：记录1000次以上作业数据，包括负载、速度、能耗和故障信息。

模式优化：通过机器学习调整负载分级阈值和切换时机。

效果：系统运行3个月后，自动模式准确率从85%提升至92%。

五、实际案例：某煤矿综采面搬迁优化

1. 优化前问题

作业流程：传统绞车采用“固定速度+人工判断”模式，导致：

重载段频繁过载停机；

轻载段速度不足，运输效率低；

坡道运输需专人监护，人力成本高。

2. 优化后方案

设备配置：双速绞车+扭矩传感器+PLC控制系统。

作业流程：

牵引阶段：绞车自动识别液压支架为重载，以0.15m/s速度运行。

平巷阶段：负载减轻至15吨，自动切换至0.9m/s。

下坡阶段：启用zai生制动，回收能量并限制车速。

返回阶段：空载时以1.2m/s快速返回。

3. 优化效果

效率提升：单次搬迁时间从120分钟降至75分钟。

能耗降低：单位运输量能耗从0.8kWh/吨降至0.3kWh/吨。

人力减少：坡道监护人员从2人减至0人（系统自动控制）。

六、技术延伸：与数字化矿山的融合

1. 数据接口开放

双速绞车支持Modbus、OPC UA等协议，可接入矿山综合自动化平台。

应用场景：与调度系统联动，根据全矿运输需求动态调整绞车任务。

2. 预测性维护

通过分析作业数据（如齿轮箱温度、轴承振动），提前预警潜在故障。

案例：某矿区通过预测性维护，将绞车停机时间从年均48小时降至12小时。

双速绞车的作业流程优化通过“硬件感知-算法决策-执行反馈”的闭环控制，实现了运输效率与能耗的双重优化。其核心价值在于将传统“经验驱动”的作业模式转化为“数据驱动”的智能模式，为矿山智能化转型提供了关键技术支撑。