为解决矿井轨道运输系统人工扳道存在的安全隐患等问题，本文提出了一个简单可靠的自动道岔半控制系统。系统采用高精度的称重传感器，实时高精度监测轨道对传感器的压力，通过电磁阀操纵气缸，实现道岔的自动控制。

1.研究背景

轨道运输是斜井开拓方式最主要的辅助运输方式，井筒采用单轨布置时，需要在副斜井井筒的上、下口各安装一组对称道岔，采用人工扳道的方式实现矿车转辙操作。使用过程中有以下问题：

（1）人工扳道不安全。以井下道岔为例，该道岔位于井底变平点以上 20m 附近，每次提升都需要把沟工现场操作，不仅增加了工人的劳动强度，而且井筒淋水较大，该段井筒无转用人行台阶，把沟工上行时易发生滑倒工伤事件，不利于矿井的安全管理。

（2）有时会因把钩工忘记扳道而使得轻车放到重车道的问题。为了减少爬坡次数，把沟工通常采用以下操作方式：矿车下放后，把沟工不用立即去操作扳道器，先在车场摘钧、挂钧，然后再扳道，最后等车辆通过后再将道岔扳回来，这样少爬一次坡。但是实际操作时，重车上行后有时会发生把沟工忘记扳回道岔的问题，导致车辆下放时会将轻车放至重车道的情况，

（3）人工操作时有时会因扳道不到位而发生掉道事故。本文提出了一个简单可靠的自动道岔半控制系统，将人工操纵的道岔改为根据矿车来向轨道称重感应，联动气缸，实现自动控制道岔移动，即通过轨道称重系统判别矿车的运行方向，由监测主机控制电磁阀，实现气缸推动或拉动道岔尖轨，完成矿车自动转辙换向功能。

2.系统组成

2.1? 矿车运行轨迹分析以井口道岔为例（如图 1 所示），入井的矿车（轻车）自井口房的轻车车道（下道）自左向右入井，对称道岔状态如图 1 的上图所示；而升井的矿车（重车）自右向左到达重车道（上道），对称道岔状态如图 1 的下图所示。因此，每提一钩车或放一钩车，需要进行扳道操作一次，扳道操作是把钩工经常性的工作内容之一。

2.2系统组成

本自动道岔控制系统由称重传感器、检测控制器、执行器组成。

其中：称重传感器安置在轨道下方，感受车辆对其压力，通过信号采集、放大以及分析单元，控制电磁阀，操纵气缸动作，实现气缸的伸缩，对称道岔的操作通过气缸的伸缩实现。

为简化系统，保证系统可靠性，减少投入，本系统选用 2 个称重传感器，系统安装方式见图 2。

安装在轨道上的两个称重传感器用于分别检测所处位置轨道及其上车辆的重量，当任何一个传感器感知车辆通过时（传感器的称重值超过根据现场情况设定的阈值，阈值是由现场调试时测定），控制器给出指令，控制电磁阀动作，将气缸推出，此时，道岔的位置及气缸状态如图 2 右图所示；待车辆通过后（设定延时 3 分钟），电磁阀发出指令，将气缸拉回至常态（如图 2 左图所示）。

检测控制器设有手动电控开关，在异常情况下按下“推”或“拉”开关，实现强制扳动道岔。

3. 经济社会效益

目前市场上存在的同类产品也不少，主要存在价格高、系统复杂，安装麻烦等问题，本文提出的道岔自动控制系统采用高精度的称重传感器，对轨道对传感器的压力高精度实时监测，通过电磁阀操纵气缸，实现道岔的自动控制，安装极其简单，具有以下特点：

（1）系统成本低。本系统以万元左右的直接成本实现了道岔的自动控制，能够有效减少或杜绝矿车掉道事故，能够让井底扳道工不再周而复始地往复爬坡，保证了矿车运输安全，降低了工人劳动强度，提高了轨道运输系统可靠性和安全系数。（2）系统结构简单，安装方便。系统由两个传感器、一个控制箱、一个气缸、三根压风管组成。安装时将传感器压在轨道下方，控制箱挂置于方便操作的位置，将手动扳道器更换为气缸，接好给风管和气缸两腔压风管即完成，不再需要其他电子、电气元件，安装极为方便。（3）本系统采用风动系统，符合煤矿井下安全使用的要求。