一种煤矿井下安全运输防跑车装置的制作方法

本实用新型属于煤矿安全生产技术领域，具体涉及一种煤矿井下安全运输防跑车装置。

背景技术：

煤炭作为我国的重要资源长期被开采，但大多数煤炭资源都深埋地下，开采过程中，大多需要井下斜巷运输，因而，煤矿井下的安全运输也是煤矿安全生产的重要环节，煤矿井下的斜巷运输最大的安全隐患就是发生跑车事故，所谓跑车事故，就是煤矿中用于下放设备、提升物料、运输煤炭或人员的矿车由于短绳、断销链或者误操作导致矿车失控，在其自身重力分力的作用下，矿车沿着轨道异常运行而造成的事故。因此，防跑车装置的重要性不言而喻。现有技术中，为了解决斜巷运输中跑车事故造成严重后果，许多科研人员和工程师提出了多种解决方案，如申请号为201721864746.2的实用新型专利中的防跑车装置，采用安装在矿车轨道上的防跑车阻拦组件和防跑车收放绞车组件，但其结构庞大复杂，跑车发生位置未知，需要在斜巷内安装多个防跑车装置，其单个防跑车装置的结构复杂性提高了其安装成本，限制了其应用广泛性；再如申请号为201510908805.0的发明专利中的防跑车装置，包括安装在矿车上的速度采集组件、液压驱动系统和轨道抓捕组件，该方案虽然能及时有效地阻止跑车事故的发生，但其结构也相对复杂，跑车发生个体未知，需要在每个跑车上安装防跑车装置，同样，其结构复杂性提高了安装成本，限制了其应用广泛性。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤矿井下安全运输防跑车装置，其结构简单，设计合理，实现方便且成本低，能够应用在煤矿井下的斜巷运输中，对跑车进行安全稳定的捕获，防止跑车造成严重后果，安全可靠，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种煤矿井下安全运输防跑车装置，包括对称设置在矿车轨道外两侧的两套捕获机构，以及设置在矿车轨道外一侧的跑车监控视频拍摄传输机构；每套所述捕获机构均包括减速机构、制动机构和位移机构；所述跑车监控视频拍摄传输机构包括底座和固定连接在底座顶部的立柱，所述立柱的上部固定连接有摄像头安装架和监控盒，所述摄像头安装架上安装有用于拍摄跑车监控视频的摄像头，所述监控盒内设置有电路板以及用于为摄像头和所述电路板上各用电模块供电的供电电源，所述电路板上集成有视频采集传输电路，所述视频采集传输电路包括微处理器模块以及与微处理器模块相接的SD卡数据存储电路模块、无线通信模块和USB接口电路模块，所述无线通信模块与布设在煤矿井下巷道内的无线通信中继器无线通信并连接，所述摄像头与USB接口电路模块连接。

上述的一种煤矿井下安全运输防跑车装置，所述减速机构包括楔形的第一底板，所述第一底板上的一侧设置有第一支撑板，所述第一底板上的另一侧设置有第二支撑板，所述第一支撑板的一端铰接有第一活动板，所述第一支撑板的另一端和第一活动板之间连接有第一弹簧，所述第二支撑板的一端铰接有第二活动板，所述第二支撑板的另一端和第二活动板之间连接有第二弹簧，所述第一活动板的靠近第二活动板的侧面上设置有第一橡胶皮垫，所述第二活动板的靠近第一活动板的侧面上设置有第二橡胶皮垫。

上述的一种煤矿井下安全运输防跑车装置，所述制动机构包括第二底板，所述第二底板上设置有第一滑轨和第二滑轨，所述第一滑轨和第二滑轨上滑动连接有滑块，所述滑块上安装有车轮右半夹、车轮左半夹和凸轮，所述车轮右半夹和车轮左半夹之间连接有第三弹簧，所述凸轮安装在车轮左半夹的外侧，所述第二底板靠近矿车轨道的一侧设置有安装块，所述安装块上安装有竖直设置且用于对凸轮进行限位并使凸轮旋转的导杆，所述第二底板远离减速机构的一端设置有与第二底板一体成型的第一支撑块，所述滑块与第一支撑块之间连接有并排设置的第四弹簧和第五弹簧。

上述的一种煤矿井下安全运输防跑车装置，所述位移机构包括第三滑轨、第四滑轨和第五滑轨，以及与第三滑轨的一端、第四滑轨的一端和第五滑轨的一端均连接的第二支撑块，所述第二支撑块上安装有位于第三滑轨和第四滑轨之间的液压缸，所述液压缸的活塞杆与制动机构的第二底板固定连接。

上述的一种煤矿井下安全运输防跑车装置，所述微处理器模块包括DSP数字信号处理器TMS320F2812。

上述的一种煤矿井下安全运输防跑车装置，所述SD卡数据存储电路模块包括卡槽SDCARD-M和12针插头P4，所述卡槽SDCARD-M的第1引脚、第2引脚、第3引脚、第5引脚、第7引脚和第8引脚依次对应与12针插头P4的第6引脚、第5引脚、第4引脚、第3引脚、第2引脚和第1引脚连接，所述12针插头P4的第1引脚、第2引脚、第3引脚、第4引脚、第5引脚和第6引脚分别通过电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17和电阻R18与供电电源的+3.3V电压输出端连接；所述卡槽SDCARD-M的第4引脚与供电电源的+3.3V电压输出端连接，且通过电容C18接地；所述卡槽SDCARD-M的第6引脚、第10引脚和第11引脚均接地；所述12针插头P4的第8引脚、第9引脚、第10引脚和第11引脚依次对应与DSP数字信号处理器TMS320F2812的第40引脚、第41引脚、第34引脚和第35引脚连接。

上述的一种煤矿井下安全运输防跑车装置，所述无线通信模块和无线通信中继器均为基于芯片CC2430的ZigBee无线通信模块。

上述的一种煤矿井下安全运输防跑车装置，所述USB接口电路模块包括USB接口U4、电容C42、电阻R43、电阻R44、电阻R45和电阻R46，所述USB接口U4的第1引脚与供电电源的+5V电压输出端连接，且通过电容C42接地；所述USB接口U4的第2引脚通过电阻R45与所述DSP数字信号处理器TMS320F2812的第92连接，且通过电阻R44接地；所述USB接口U4的第3引脚通过电阻R46与所述DSP数字信号处理器TMS320F2812的第93连接，且通过电阻R43接地；所述USB接口U4的第4引脚、第5引脚和第6引脚均接地；所述摄像头接在USB接口U4上。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型的结构简单，设计合理，实现方便且成本低。

2、本实用新型的减速机构采用纯机械结构设计，能够有效对矿车车轮进行减速，稳定性好。

3、本实用新型的制动机构采用纯机械结构设计，能够有效对减速后的矿车车轮进行夹紧并通过第三弹簧将矿车柔性制动，安全可靠。

4、本实用新型通过设计跑车监控视频拍摄传输机构，能够拍摄跑车监控视频并将视频通过无线通信中继器传输给地面上监控中心的计算机，供计算机作进一步分析处理使用。

5、本实用新型能够应用在煤矿井下的斜巷运输中，对跑车进行安全稳定的捕获，防止跑车造成严重后果，还能记录跑车事件发生和捕获机构对跑车减速和制动的过程，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，实现方便且成本低，能够应用在煤矿井下的斜巷运输中，对跑车进行安全稳定的捕获，防止跑车造成严重后果，安全可靠，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型减速机构的结构示意图；

图3为本实用新型制动机构的结构示意图；

图4为本实用新型位移机构的结构示意图。

图5为本实用新型跑车监控视频拍摄传输机构的结构示意图；

图6为本实用新型视频采集传输电路的电路原理框图；

图7为本实用新型微处理器模块的电路原理图；

图8为本实用新型SD卡数据存储电路模块的电路原理图；

图9为本实用新型USB接口电路模块的电路原理图。

附图标记说明:

1—减速机构； 1-1—第一底板； 1-2—第一支撑板；

1-3—第二支撑板； 1-4—第一活动板； 1-5—第一弹簧；

1-6—第二活动板； 1-7—第二弹簧； 1-8—第一橡胶皮垫；

1-9—第二橡胶皮垫； 2—制动机构； 2-1—第二底板；

2-2—第一滑轨； 2-3—第二滑轨； 2-4—滑块；

2-5—车轮右半夹； 2-6—车轮左半夹； 2-7—凸轮；

2-8—第三弹簧； 2-9—安装块； 2-10—导杆；

2-11—第一支撑块； 2-12—第四弹簧； 2-13—第五弹簧；

3—位移机构； 3-1—第三滑轨； 3-2—第四滑轨；

3-3—第五滑轨； 3-4—第二支撑块； 3-5—液压缸；

4—底座； 5—立柱； 6—摄像头；

7—监控盒； 8—供电电源； 9-1—微处理器模块；

9-2—SD卡数据存储电路模块； 9-3—无线通信模块；

9-4—USB接口电路模块； 10—无线通信中继器；

11—跑车监控视频拍摄传输机构。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的煤矿井下安全运输防跑车装置，包括对称设置在矿车轨道外两侧的两套捕获机构，以及设置在矿车轨道外一侧的跑车监控视频拍摄传输机构11；每套所述捕获机构均包括减速机构1、制动机构2和位移机构3；结合图5，所述跑车监控视频拍摄传输机构11包括底座4和固定连接在底座4顶部的立柱5，所述立柱5的上部固定连接有摄像头安装架12和监控盒7，所述摄像头安装架12上安装有用于拍摄跑车监控视频的摄像头6，所述监控盒7内设置有电路板以及用于为摄像头6和所述电路板上各用电模块供电的供电电源8，所述电路板上集成有视频采集传输电路，结合图6，所述视频采集传输电路包括微处理器模块9-1以及与微处理器模块9-1相接的SD卡数据存储电路模块9-2、无线通信模块9-3和USB接口电路模块9-4，所述无线通信模块9-3与布设在煤矿井下巷道内的无线通信中继器10无线通信并连接，所述摄像头6与USB接口电路模块9-4连接。

具体实施时，所述减速机构1用于对跑车的车轮进行抱紧减速，所述制动机构2用于对跑车的车轮进行夹紧并将跑车停止，所述位移机构3用于将设置在矿车轨道外的两套捕获机构移动到矿车轨道上。

本实施例中，如图2所示，所述减速机构1包括楔形的第一底板1-1，所述第一底板1-1上的一侧设置有第一支撑板1-2，所述第一底板1-1上的另一侧设置有第二支撑板1-3，所述第一支撑板1-2的一端铰接有第一活动板1-4，所述第一支撑板1-2的另一端和第一活动板1-4之间连接有第一弹簧1-5，所述第二支撑板1-3的一端铰接有第二活动板1-6，所述第二支撑板1-3的另一端和第二活动板1-6之间连接有第二弹簧1-7，所述第一活动板1-4的靠近第二活动板1-6的侧面上设置有第一橡胶皮垫1-8，所述第二活动板1-6的靠近第一活动板1-4的侧面上设置有第二橡胶皮垫1-9。

本实施例中，如图3所示，所述制动机构2包括第二底板2-1，所述第二底板2-1上设置有第一滑轨2-2和第二滑轨2-3，所述第一滑轨2-2和第二滑轨2-3上滑动连接有滑块2-4，所述滑块2-4上安装有车轮右半夹2-5、车轮左半夹2-6和凸轮2-7，所述车轮右半夹2-5和车轮左半夹2-6之间连接有第三弹簧2-8，所述凸轮2-7安装在车轮左半夹2-6的外侧，所述第二底板2-1靠近矿车轨道的一侧设置有安装块2-9，所述安装块2-9上安装有竖直设置且用于对凸轮2-7进行限位并使凸轮2-7旋转的导杆2-10，所述第二底板2-1远离减速机构1的一端设置有与第二底板2-1一体成型的第一支撑块2-11，所述滑块2-4与第一支撑块2-11之间连接有并排设置的第四弹簧2-12和第五弹簧2-13。

具体实施时，所述第二底板2-1和第一底板1-1能够通过卡扣连接在一起；当第二底板2-1和第一底板1-1连接在一起时，所述第一底板1-1的楔形顶端与滑块2-4的上表面位于同一水平面上。

本实施例中，如图4所示，所述位移机构3包括第三滑轨3-1、第四滑轨3-2和第五滑轨3-3，以及与第三滑轨3-1的一端、第四滑轨3-2的一端和第五滑轨3-3的一端均连接的第二支撑块3-4，所述第二支撑块3-4上安装有位于第三滑轨3-1和第四滑轨3-2之间的液压缸3-5，所述液压缸3-5的活塞杆与制动机构2的第二底板2-1固定连接。

具体实施时，所述液压缸3-5通过油管与液压站连接，所述液压站包括连接在液压缸3-5的供油回路中的电磁换向阀，所述微处理器模块9-1通过驱动电路控制电磁换向阀，实现液压缸3-5活塞杆对制动机构2和减速机构1的推动。

本实施例中，如图7所示，所述微处理器模块9-1包括DSP数字信号处理器TMS320F2812。

本实施例中，如图8所示，所述SD卡数据存储电路模块9-2包括卡槽SDCARD-M和12针插头P4，所述卡槽SDCARD-M的第1引脚、第2引脚、第3引脚、第5引脚、第7引脚和第8引脚依次对应与12针插头P4的第6引脚、第5引脚、第4引脚、第3引脚、第2引脚和第1引脚连接，所述12针插头P4的第1引脚、第2引脚、第3引脚、第4引脚、第5引脚和第6引脚分别通过电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17和电阻R18与供电电源8的+3.3V电压输出端连接；所述卡槽SDCARD-M的第4引脚与供电电源8的+3.3V电压输出端连接，且通过电容C18接地；所述卡槽SDCARD-M的第6引脚、第10引脚和第11引脚均接地；所述12针插头P4的第8引脚、第9引脚、第10引脚和第11引脚依次对应与DSP数字信号处理器TMS320F2812的第40引脚、第41引脚、第34引脚和第35引脚连接。

本实施例中，所述无线通信模块9-3和无线通信中继器10均为基于芯片CC2430的ZigBee无线通信模块。

本实施例中，如图9所示，所述USB接口电路模块9-4包括USB接口U4、电容C42、电阻R43、电阻R44、电阻R45和电阻R46，所述USB接口U4的第1引脚与供电电源8的+5V电压输出端连接，且通过电容C42接地；所述USB接口U4的第2引脚通过电阻R45与所述DSP数字信号处理器TMS320F2812的第92连接，且通过电阻R44接地；所述USB接口U4的第3引脚通过电阻R46与所述DSP数字信号处理器TMS320F2812的第93连接，且通过电阻R43接地；所述USB接口U4的第4引脚、第5引脚和第6引脚均接地；所述摄像头6接在USB接口U4上。

本实用新型使用时，跑车监控视频拍摄传输机构11对煤矿井下斜巷运输中的矿车进行实施监测，当监测到发生跑车时，两套捕获机构同时工作，两套捕获机构实现矿车的减速和制动，跑车监控视频拍摄传输机构11拍摄跑车监控视频并将视频通过无线通信中继器10传输给地面上监控中心的计算机。

具体而言，两套捕获机构的工作原理为：当煤矿井下斜巷运输发生跑车时，位移机构3中的液压缸3-5工作，通过液压缸3-5的活塞杆将矿车轨道两旁的制动机构2和减速机构1沿着第三滑轨3-1、第四滑轨3-2和第五滑轨3-3推到矿车轨道上，当跑车到达减速机构1时，第一活动板1-4和第二活动板1-6对跑车车轮进行挤压，并通过第一弹簧1-5和第二弹簧1-7进行柔性减速；制动机构2中的滑块2-4在第四弹簧2-12和第五弹簧2-13的弹力作用下在第一滑轨2-2和第二滑轨2-3上移动到靠近减速机构1的一端，移动过程中，滑块2-4上的凸轮2-7与导杆2-10接触时，随着滑块2-4的继续移动，凸轮2-7的旋转会挤压滑块2-4上安装的车轮左半夹2-6，使车轮右半夹2-5和车轮左半夹2-6张开，跑车车轮经过减速机构1减速后到达张开的车轮右半夹2-5和车轮左半夹2-6中间，在跑车的惯性作用下，带动滑块2-4沿着第一滑轨2-2和第二滑轨2-3反方向移动，使得凸轮2-7与导杆2-10分开，车轮右半夹2-5和车轮左半夹2-6通过第三弹簧2-8的作用闭合将跑车车轮夹紧，跑车在第四弹簧2-12和第五弹簧2-13的弹力作用下进行柔性制动。

具体而言，跑车监控视频拍摄传输机构11的工作原理为：摄像头6拍摄跑车监控视频，并将拍摄的视频通过USB接口电路模块9-4传输给微处理器模块9-1，微处理器模块9-1通过SD卡数据存储电路模块9-2存储跑车监控视频，并通过无线通信模块9-3将跑车监控视频传输给无线通信中继器10，再传输给地面上监控中心的计算机；供计算机记录捕获机构的工作状态，记录跑车事件发生和捕获机构对跑车减速和制动的过程，供计算机作进一步分析处理使用。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。