礦山窄軌鐵路道口升降式架空線探討

周宏瑞 龔小龍 王超群

摘 要：電機(jī)車(chē)牽引網(wǎng)絡(luò)由饋電線、架空線、軌道、回流線、分區(qū)開(kāi)關(guān)、分段絕緣等組成，其中，架空線的作用是將牽引變流所中的直流電源引出，為電機(jī)車(chē)提供電源。一般情況下，電機(jī)車(chē)架空線懸掛方式有硬性懸掛、彈性懸掛和鏈形懸掛三種，同時(shí)《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》中對(duì)地面窄軌電機(jī)車(chē)架線的懸吊高度做了規(guī)定：井下調(diào)車(chē)場(chǎng)、架線式電機(jī)車(chē)道與人行道交叉點(diǎn)：線路電壓低于500V時(shí)，不低于2.0m；線路電壓高于500V時(shí)，不低于2.2m。在地面或者工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)超高貨車(chē)經(jīng)常通過(guò)的道路交叉口，其架線設(shè)置就不應(yīng)采取常用的懸掛方式和懸掛高度，否則車(chē)輛無(wú)法安全通過(guò)，或者經(jīng)過(guò)費(fèi)力費(fèi)時(shí)的調(diào)整之后才能通過(guò)。文章是根據(jù)某礦山窄軌鐵路橫穿水泥公路的實(shí)際情況，對(duì)架空線提出了改造設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中運(yùn)用了物理傳動(dòng)知識(shí)，巧妙地采用手動(dòng)絞車(chē)解決電機(jī)車(chē)架線自動(dòng)上下升降的問(wèn)題，并最終試驗(yàn)成功，徹底解決了該礦窄軌鐵路道口車(chē)輛通行問(wèn)題，并已將該項(xiàng)改進(jìn)投入使用，且運(yùn)行效果良好。

關(guān)鍵詞：架空線；可升降；物理傳動(dòng)；手動(dòng)絞車(chē)

引言

某硫鐵礦采用“豎井+斜坡道聯(lián)合開(kāi)拓方式”，年生產(chǎn)規(guī)模125萬(wàn)t/a，礦石由主井采用箕斗及斜坡道無(wú)軌運(yùn)輸提升至地表礦倉(cāng)，下放材料、人員上下、廢石出坑則通過(guò)副井由罐籠提升。副井地表車(chē)場(chǎng)為窄軌運(yùn)輸，礦車(chē)型號(hào)為0.75m3翻斗式礦車(chē)，電機(jī)車(chē)為架線式電機(jī)車(chē)。滿載廢石的礦車(chē)經(jīng)罐籠提升至地表后由電機(jī)車(chē)牽引至排土場(chǎng)排棄，窄軌軌道線路橫穿礦區(qū)水泥道路，水泥道路經(jīng)常有大型貨車(chē)、炸藥車(chē)等通過(guò)，其具體位置如圖1所示，窄軌軌道線路還需連通維修站、倉(cāng)庫(kù)等工業(yè)場(chǎng)地。

圖1 副井地表車(chē)場(chǎng)平面示意圖

改造之前的道口未設(shè)置架空線，道路兩側(cè)架空線是固定懸掛式，兩側(cè)架空線通過(guò)地面線纜接通同一個(gè)電源。汽車(chē)通過(guò)道口時(shí)可正常通行，但是列車(chē)通過(guò)道口時(shí)是僅能在斷電狀態(tài)下靠慣性滑行橫穿，而道口距離副井距離較近（約43m），導(dǎo)致列車(chē)長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)。若列車(chē)長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，則列車(chē)的加速段距離將變短，存在列車(chē)速度過(guò)低而無(wú)法靠慣性滑行橫穿道口到達(dá)另一側(cè)的受電點(diǎn)的可能，這種情況在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)影響著汽車(chē)運(yùn)輸效率及地表電機(jī)車(chē)運(yùn)輸系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

鑒于以上實(shí)際情況，為解決汽車(chē)在該道口的正常安全通行及地表電機(jī)車(chē)運(yùn)輸系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)問(wèn)題，對(duì)該處斷開(kāi)的架空線提出改進(jìn)方案，并做此課題研究。

1 基本設(shè)計(jì)思路的提出

為了解決當(dāng)超過(guò)架線高度的運(yùn)輸汽車(chē)通過(guò)時(shí)，車(chē)輛能夠快速、正常、安全地通過(guò)道口的問(wèn)題，該項(xiàng)改進(jìn)必須能夠?qū)崿F(xiàn)以下三個(gè)目的：（1）架空線必須可以自由升降，且能升降至安全的高度。（2）在升降過(guò)程中不受兩側(cè)架空線的干涉。（3）不需要切斷架空線電源。從以上三個(gè)目的出發(fā)，必須把該處的架空線改造成可升降式架空線。

2 升降式架空線的設(shè)計(jì)

2.1 基本原理的確定

在可升降式架空線的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們充分利用了物理傳動(dòng)的知識(shí)，通過(guò)手動(dòng)絞車(chē)收縮及下放牽引鋼絲繩，可以實(shí)現(xiàn)架空線的上下升降。在實(shí)際生產(chǎn)中，利用導(dǎo)向滑輪將鋼絲繩導(dǎo)向至軌道中心線外圍，人員通過(guò)搖動(dòng)手動(dòng)絞車(chē)牽引鋼絲繩將可升降式架空線懸吊至離軌面4.5m的高度，不影響到汽車(chē)車(chē)輛的正常運(yùn)行，同時(shí)起吊架做了絕緣處理，牽引鋼絲繩不帶電，工人的操作安全得到保證。

2.2 升降式架空線與兩側(cè)正常架空線的搭接方式

升降架空線設(shè)計(jì)的基本原理確定之后，從理論上講，可以實(shí)現(xiàn)架空線的自由升降，但是如何讓升降式架空線和兩側(cè)正常架空線非常方便的實(shí)現(xiàn)隨時(shí)的搭接并能接觸良好？設(shè)計(jì)道口兩側(cè)共計(jì)安裝4根8.5m長(zhǎng)的方形立桿，于立桿上安裝抱箍并沿水泥路方向焊接槽鋼，兩側(cè)正常架空線懸吊于槽鋼，錨定于方形立桿上。起吊架采用圓鋼及扁鋼焊接形成，起吊架下部安裝絕緣瓷瓶懸吊架空線，與正常兩側(cè)架空線通過(guò)橡膠套軟電纜及聚氯乙烯絕緣電纜連接，保證電源正常連通，在升降過(guò)程中電源是保持連通的。其搭接方式如圖2所示。

圖2 可升降式架空線搭接示意圖

2.3 升降式架空線整體升降問(wèn)題

當(dāng)有汽車(chē)車(chē)輛穿越該十字路口時(shí)，通過(guò)人工手動(dòng)搖手動(dòng)絞車(chē)控制提升鋼絲繩的上升和下降，手動(dòng)絞車(chē)具有自動(dòng)閉鎖功能，能隨時(shí)閉鎖卡緊或下放。起吊架可升高至4.5～6.0m范圍，可滿足貨車(chē)的最低通過(guò)高度要求。當(dāng)列車(chē)通過(guò)時(shí)將升降式架空線架下放，搭接于槽鋼上，列車(chē)通過(guò)后即可將起吊架上升至4.5m以上高度，即列車(chē)通過(guò)時(shí)下放，無(wú)列車(chē)通過(guò)時(shí)起吊架一直懸吊于4.5m水平以上，炸藥車(chē)、貨車(chē)的運(yùn)行安全得到有效保證。采用鋼管制作起吊架固定軸，起吊架僅能在固定軸上下升降，而不可前后左右移動(dòng)，解決了升降式架空線整體升降的問(wèn)題，保證架空線纜的穩(wěn)定，保證電機(jī)車(chē)的安全運(yùn)行。

2.4 使用效果

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和實(shí)際使用，在十字路口采用該種方式的可升降式架空線，當(dāng)超高車(chē)輛通過(guò)該十字路口時(shí)，既可以節(jié)約通行時(shí)間，又不影響地面窄軌運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)由于采用了人工操控的方式實(shí)現(xiàn)升降架空線的上升和下落，其操作非常的方便和省力，投資非常低。由于該項(xiàng)設(shè)計(jì)的成功使用，大大節(jié)約了該礦山列車(chē)及炸藥車(chē)從該路口通過(guò)的時(shí)間，相互之間不影響，效率高。該項(xiàng)改進(jìn)可以使用到類(lèi)似情況下的道路交叉路口和十字路口，并且該項(xiàng)改進(jìn)具備極強(qiáng)的可操作性和適用性。

3 結(jié)束語(yǔ)

在可升降式架空線的設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了業(yè)主方工區(qū)領(lǐng)導(dǎo)和工友們的支持，特別是在設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了礦山技術(shù)員的大力幫助和支持，在此對(duì)在這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)作者給予幫助的所有人員表示衷心的感謝，并且希望可升降式架空線的設(shè)計(jì)能夠?qū)崒?shí)在在地給遇到過(guò)類(lèi)似問(wèn)題的礦山企業(yè)提供一定的幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]郭祥水.電機(jī)車(chē)司機(jī)[Z].2007.

[2]黃福昌.礦井輔助運(yùn)輸[Z].2008.

作者簡(jiǎn)介：周宏瑞（1984-），男，采礦助理工程師，主要從事礦山設(shè)計(jì)方面的工作。

龔小龍（1987-），男，采礦助理工程師，主要從事礦山設(shè)計(jì)方面的工作。