電機車架線自動斷電系統在焦家金礦的研究與應用

李培志LI Pei-zhi

（山東黃金礦業（萊州）有限公司焦家金礦，萊州261400）

1 目前現狀及存在問題

礦井運輸是礦井高產高效不可忽視的一個重要環節，架線式電機車具有馬力大和可持久運輸的特點，因而受到了大多數礦業生產單位的青睞，但是傳統的電機車架線供電方式存在以下問題：不能實現區段架線無車時架線無電狀態、不能提高人身安全、不能節約電能、比如車場乘人多，人員擁擠，易發生觸電傷亡事故，這些問題嚴重影響礦井運輸效率和安全生產，并且成為礦山運輸事故多發的薄弱環節。焦家金礦也不例外，在井下運輸環節大量使用直流架線電機車運輸作為礦山井下的主要運輸設備，目前架線采用統一網絡連續供電、長時間運行的方式，由于架線電壓較高（DC250V以上），加上礦山井下巷道狹窄，空氣潮濕，人員與機車同行于同一條巷道，曾發生過人員誤觸架線而觸電的事故，給安全管理工作帶來極大的難度。

對此我們與徐州漢科自動化設備有限公司接觸探討研究，引進電機車架線自動斷電系統，設法把架線實際帶電范圍盡可能縮小，盡可能縮短架線帶電運行的時間，使架線只在電機車運行時帶電，電機車停運時無電。

2 電機車架線自動斷電系統介紹及工作原理

2.1 系統介紹 自動斷電系統采用脈沖信號檢測觸發架線供電，無須架設觸點，只要在機車安裝機車位置傳感器，供電主控制器檢測到脈沖信號后即自動送電，語言聲光報警器發出“有電危險，請注意安全”提示，同時安裝在巷道內的警示燈閃爍，提醒行人架線有電(一個區段兩臺，可以根據現場情況增加)。機車離開區段后，該區段延時12秒（延時時間可根據現場工況調節）停電，做到有車送電，無車斷電功能，避免觸電事故，減少漏電流損失；并且產品具有手動功能，方便司機控制。

2.2 工作原理 當行駛的電機車集電弓觸發停電區后，安裝在電機車上的位置傳感器引出導線與集電弓相連，位置傳感器發射的脈沖信號經集電弓發送至架線傳入防觸電系統主機內的接受裝置（此脈沖信號按預先設定的規律不間斷發射），經過架線防觸電系統主機檢測到脈沖信號后驅動執行電路工作，給該區域架線送電（當架線通電后，主機停止檢測脈沖信號，從而避免250v對位置傳感器造成反向沖擊），當該控制區域的架線有電時，語言報警器工作，揚聲器發出“有電危險，請注意安全”的聲音信號，同時安裝在巷道內的警示燈閃爍，提醒行人架線有電(一個區段兩臺，可以根據現場情況增加)。主控箱通過檢測由于機車行駛而產生的電流信號判斷機車是否離開該區段。當電機車駛離控制區后，此區段架線無電流信號，主控箱經延時約12秒后，架線控制區斷電，語言報警器停止工作，警示燈停止閃爍。供電裝置恢復靜態，供電區停電。

3 電機車架線自動斷電系統結構組成和特點

3.1 結構組成 ①架線防觸電系統主機。為該裝置的控制中心，由位置傳感器發射脈沖信號控制主機向控制區送電，直到電機車駛離控制區后主機延時12秒斷電；主機向控制區送電時，接通語言報警器和架線防觸電系統警示燈；主控箱下側的按鈕為人工送電按鈕，按下按鈕后，架線一直有電。②架線防觸電系統位置傳感器。安裝在電機車車頭上，不斷的發射脈沖信號。供電電源為24伏電池，不需要充電，該電池使用時間大約1-2年，行駛的機車通過位置傳感器發射脈沖信號，架線防觸電系統主機檢測到電流信號后控制送電。③架線防觸電系統檢修開關。在主機前端安裝的一個供檢修專用的開關，開關的把手具有“鑰匙”功能。它有三個優點：“運行”的功能作用是用鑰匙打到此檔后，全套系統工作正常，電源經開關進入主機為回路供電；“檢修”的功能作用是，主機系統發生故障時將開關打在此檔，使主機斷電，但架線控制區正常送電，機車可正常運行，不影響正常生產；“斷開”的功能作用是用鑰匙打到此檔后，主機和控制區全部斷電，維修范圍可擴大至架線控制區。（注意：嚴禁機車在控制區范圍內行駛時拉動轉換開關）④警示燈。吊裝在架線上方的巷道頂上，當架線有電時，揚聲器發出“有電危險，請注意安全”的語音提示。安裝在巷道內的警示燈閃爍，提醒行人架線有電(警示燈電源取自架線，因此不管設備處于何種狀態，只要架線有電警示燈就一直閃爍)。

3.2 特點 ①采用霍爾效應電流傳感器檢測電流信號，電流傳感器內部設有完善的過載保護線路，保證電流傳感器超載時不會燒毀，體積小，重量輕，精度高。②采用單片機編程，成本低廉。③采用機車位置傳感器觸發送電，精確設別機車位置，可靠性高，避免誤觸發，杜絕因誤觸發而造成觸電事故，位置傳感器采用電池供電，即裝即用，一到兩年不用更換電池。④適用于任何型號電機車，不需要現場調節參數，使用簡單方便。采用分體壁掛式架線裝置，操作方便，便于維護。⑤機車離開區段后，架線無電壓，做到有車有電無車無電，保證人員安全。⑥主機前加裝檢修開關，當設備出現故障時，強行送電，避免因設備故障而耽誤生產。⑦語言報警功能。當控制架線區段送電時語言報警器工作，警示燈不停閃爍，同時，揚聲器連續發出“有電危險，請注意安全”的語音報警信號，提醒人們注意安全，防止意外觸電。⑧互鎖功能。如果兩臺防觸電系統相鄰，可以實現互鎖功能，一個有電，另一個無電。可以避免撞車事故的發生。⑨聯網和擴展功能。防觸電系統可以通過工控機進行遠程控制，這只需要用主控箱進行數據采集，通過數據電纜與電腦連接，采用組態畫面以及相應軟件就可以實現現場模擬顯示，并可以對每個區段架線狀態（即有無電）進行監視，還可以根據電機車行駛狀況進行停送電控制，提高整個運輸系統運輸效率及安全性。如須增加控制范圍，只需要增加架線主控箱，并用數據電纜連接到現場的數據總線上就可以實現系統的擴展。

4 應用效果

本套斷電系統在焦家金礦焦家礦區-270中段進行應用研究試驗，經過一年的試運行，效果很好。試驗證明該技術的成功應用，實現了在空閑區段架空線無電壓，提高了該區段工作人員的人身安全系數，避免了觸電事故發生，降低了架空線漏電和雜散電流，減少了因漏電流引起的架線氧化銹蝕，延長架線使用壽命等功能。該技術具有普遍的適用性，對減輕工人勞動強度，提高生產效率、促進安全生產，具有重要意義和良好的社會效益，極大地提高了礦山生產的安全性，是一種值得推廣的安全技術。

5 結束語

綜上所述礦山電機車架線自動斷電系統能夠控制電機車架線的帶電時間和帶電距離為礦山的安全生產提供了有力的技術保障。為我們的企業帶來了較大的安全效益。在我們企業內部將繼續推廣應用。

同時對于提高礦山本質安全化水平，降低礦山的事故發生率，消除事故隱患，減少和避免人身觸電事故的有效措施，具有明顯的實用價值及在同類企業中可以廣泛推廣。

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