煤矿井下行车前方弯道和岔路口预警方法与流程

本发明涉及煤矿辅助运输安全，尤其涉及一种煤矿井下行车前方弯道和岔路口预警方法。

背景技术：

1、无轨胶轮车作为煤矿辅助运输的重要组成部分，其行车安全问题一直备受关注。井下弯道、岔路口作为井下运输的必经之路，受光照不足、空间狭窄、操作半径小、路面斜度大等因素影响，使得车辆的操控难度增大，易发生安全事故。因此，在行车过程中针对岔路口、弯道的提前识别，并及时为司机提供对向来人或来车提醒，将有助于提升无轨胶轮车行车安全水平。

2、目前针对煤矿井下路口管控技术解决方案主要包括以下三种：

3、(1)通过在弯道处安装传感器、信号接口、控制器和声光报警器，实现就地控制，提升弯道处的运输安全水平。

4、(2)基于车辆实时位置数据与红绿灯控制技术，实现重要路口的安全管控。

5、(3)采用监控基站、信号灯控制和车辆自动调度系统，实现路口的车辆调度功能。

6、现有技术方案存在显著的不足，具体表现在以下几个方面：

7、1.项目成本高：技术方案极度依赖硬件设备，尤其在井下这种弯道多、路口复杂的环境中，不仅加大设备实施的难度，还导致项目成本增加，影响了技术的推广。

8、2.灵活性差：在煤矿采掘作业过程中，井下巷道会随着作业进展而发生变动。尤其在高产量大型矿井中，这种变化更为频繁。然而，现有的技术方案在巷道变动后，需要维护人员进行重新安装和调试，灵活性不足。

9、3.可维护性差：维护人员在井下调试好设备的运行参数后，一旦外部环境发生变化，需要变更参数时，就必须重新下井进行调试。整个调试过程费时费力。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中项目成本高、灵活性差以及可维护性差的技术问题。本发明提供一种煤矿井下行车前方弯道和岔路口预警方法，具有成本低、低延迟以及可维护性好的优点，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种煤矿井下行车前方弯道和岔路口预警方法，包括以下步骤：

2、s1、利用巷道中线点间的邻接关系，基于图论理论，将中线点作为图的顶点，中线点间的距离作为图的边，构建巷道地图；

3、s2、根据步骤s1构建的巷道地图，确定车辆相邻时刻所在位置的中线点线段，根据相邻时刻位置是否处于同一中线点线段内，确定车辆行进方向；

4、s3、根据巷道中线点关联的后续巷道数量，确定前方是否存在岔路口，根据巷道中线间的夹角，确定前方是否存在弯道；

5、s4、以车辆当前位置为起点，疑似目标当前位置为终点，采用迪杰斯特拉算法，求解从起点至终点的最短路径数组，并且根据车辆行进方向中线点是否存在于最短路径数组中，判定对象是否为对向目标，若判断为对象目标，为司机进行安全提示。

6、进一步地，在步骤s1中，包括以下步骤：

7、s11、将矿井的采掘工程平面图进行逻辑处理，采用图g＝(v,e)描述，其中v为顶点集合，e为边集合；

8、s12、数据填充规则为：

9、

10、式中：a.arcs为邻接矩阵元素，i,j为元素行列，e为边集合，wij为顶点i至顶点j的权重；

11、形成巷道地图的数据层级关系，其中，以中线点起点、中线点终点构建中线点线段，以若干中线点线段构建巷道中线，以若干巷道中线构建巷道地图。

12、进一步地，在步骤s2中，包括以下步骤：

13、s21、巷道地图数据被载入队列中，完成巷道地图的初始化；

14、s22、依次比对车辆当前位置是否处于中线内；若处于，则进入下一个阶段，若不处于则遍历中线点线段，直至完成所有中线点线段的扫描；

15、s23、计算向量内积值，通过内积值的正负向，获得最终行进方向端点，以获取行进方向。

16、进一步地，在步骤s22和s23中，车辆相邻时刻位置均处于同一中线点线段内，设车辆相邻时刻的位置为t1和t2，设a、b为中线点线段的两个端点，则有

17、式中：ω为结果值，为端点a和b构建的空间向量，为车辆相邻时刻位置构建的空间向量；

18、根据公式3，确认行进方向端点，

19、进一步地，在步骤s3中，岔路口和弯道的判断包括以下步骤：

20、s31、设车辆前方在range米内出现弯道或岔路口进行预警，设dist为车辆前进方向的相邻中线点间的距离，设linknum为车辆前进方向连接巷道数据；

21、s32、获取预设的判断距离值range，并计算车辆当前位置至行进方向的距离值dist；

22、s33、判断range与dist的关系，若range≤dist，判断为前方为直路，若range＞dist，判断连接数linknum，若linknum<1，判断为前方为封闭路段，若linknum＝1，判断为弯道或直通路，若存在夹角，判断为弯道，如不存在夹角，判断为若linknum>1，判断前方为岔路口；

23、s34、若当前为直通路，采用range＝range-dist规则，更新range值，重新进入步骤s33，得到前方路段为弯道或是岔路口。

24、本发明的有益效果是，本发明的煤矿井下行车前方弯道和岔路口预警方法，整套技术方案是通过上位机软件算法模块调整运行参数，无需下井实施，提高了项目的可维护性；采用uwb精确定位技术，目前该项技术精度为厘米级别，可确保车辆和人员的实时定位精度。同时，一般情况下，uwb精确定位基站是智能化矿山建设的标配，车载终端是无轨胶轮车的标配。因此，整套技术方案在未新增额外硬件设备的情况下，实现了井下行车前方路口的安全管控，具有低成本的特性；经过某实验现场验证，在软件算法处理前后增加性能监听函数，累计记录50次判断耗时。运行最大耗时约为34ms，最小耗时约为11ms，平均耗时为22ms，具有低延迟特性。

技术特征：

1.一种煤矿井下行车前方弯道和岔路口预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的煤矿井下行车前方弯道和岔路口预警方法，其特征在于，在步骤s1中，包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的煤矿井下行车前方弯道和岔路口预警方法，其特征在于，在步骤s2中，包括以下步骤：

4.如权利要求3所述的煤矿井下行车前方弯道和岔路口预警方法，其特征在于，在步骤s22和s23中，车辆相邻时刻位置均处于同一中线点线段内，设车辆相邻时刻的位置为t1和t2，设a、b为中线点线段的两个端点，则有

5.如权利要求4所述的煤矿井下行车前方弯道和岔路口预警方法，其特征在于，在步骤s3中，岔路口和弯道的判断包括以下步骤：

技术总结本发明涉及煤矿辅助运输安全技术领域，尤其涉及一种煤矿井下行车前方弯道和岔路口预警方法，包括以下步骤：S1、利用巷道中线点间的邻接关系，基于图论理论，将中线点作为图的顶点，中线点间的距离作为图的边，构建巷道地图；S2、根据步骤S1构建的巷道地图，确定车辆相邻时刻所在位置的中线点线段，根据相邻时刻位置是否处于同一中线点线段内，确定车辆行进方向；S3、根据巷道中线点关联的后续巷道数量，确定前方是否存在岔路口，根据巷道中线间的夹角，确定前方是否存在弯道；S4、判定对象是否为对向目标，若判断为对象目标，为司机进行安全提示。本发明的预警方法，具有成本低、低延迟以及可维护性好的优点。技术研发人员：韩燕南,高文,贺耀宜,茅译,谭江涛,樊泽辉,杨耀,陈醒,丁磊,汤利平,荆诚,朱沙沙,张顺受保护的技术使用者：天地（常州）自动化股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23