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：電機車牽引網絡由饋電線、架空線、軌道、回流線、分區開關、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，為電機車提供電源。一般情況下，電機車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《金屬非金屬礦山安全規程》中對地面窄軌電機車架線的懸吊高度做了規定：井下調車場、架線式電機車道與人行道交叉點：線路電壓低于500V時，不低于2.0m；線路電壓高于500V時，不低于2.2m。在地面或者工業場地內超高貨車經常通過的道路交叉口，其架線設置就不應采取常用的懸掛方式和懸掛高度，否則車輛無法安全通過，或者經過費力費時的調整之后才能通過。文章是根據某礦山窄軌鐵路橫穿水泥公路的實際情況，對架空線提出了改造設計，設計中運用了物理傳動知識，巧妙地采用手動絞車解決電機車架線自動上下升降的問題，并最終試驗成功，徹底解決了該礦窄軌鐵路道口車輛通行問題，并已將該項改進投入使用，且運行效果良好。

關鍵詞：架空線；可升降；物理傳動；手動絞車

引言

某硫鐵礦采用“豎井+斜坡道聯合開拓方式”，年生產規模125萬t/a，礦石由主井采用箕斗及斜坡道無軌運輸提升至地表礦倉，下放材料、人員上下、廢石出坑則通過副井由罐籠提升。副井地表車場為窄軌運輸，礦車型號為0.75m3翻斗式礦車，電機車為架線式電機車。滿載廢石的礦車經罐籠提升至地表后由電機車牽引至排土場排棄，窄軌軌道線路橫穿礦區水泥道路，水泥道路經常有大型貨車、炸藥車等通過，其具體位置如圖1所示，窄軌軌道線路還需連通維修站、倉庫等工業場地。

圖1 副井地表車場平面示意圖

改造之前的道口未設置架空線，道路兩側架空線是固定懸掛式，兩側架空線通過地面線纜接通同一個電源。汽車通過道口時可正常通行，但是列車通過道口時是僅能在斷電狀態下靠慣性滑行橫穿，而道口距離副井距離較近（約43m），導致列車長度不宜過長。若列車長度過長，則列車的加速段距離將變短，存在列車速度過低而無法靠慣性滑行橫穿道口到達另一側的受電點的可能，這種情況在相當長的時間內影響著汽車運輸效率及地表電機車運輸系統的正常運轉。

鑒于以上實際情況，為解決汽車在該道口的正常安全通行及地表電機車運輸系統的正常運轉問題，對該處斷開的架空線提出改進方案，并做此課題研究。

1 基本設計思路的提出

為了解決當超過架線高度的運輸汽車通過時，車輛能夠快速、正常、安全地通過道口的問題，該項改進必須能夠實現以下三個目的：（1）架空線必須可以自由升降，且能升降至安全的高度。（2）在升降過程中不受兩側架空線的干涉。（3）不需要切斷架空線電源。從以上三個目的出發，必須把該處的架空線改造成可升降式架空線。

2 升降式架空線的設計

2.1 基本原理的確定

在可升降式架空線的設計過程中，我們充分利用了物理傳動的知識，通過手動絞車收縮及下放牽引鋼絲繩，可以實現架空線的上下升降。在實際生產中，利用導向滑輪將鋼絲繩導向至軌道中心線外圍，人員通過搖動手動絞車牽引鋼絲繩將可升降式架空線懸吊至離軌面4.5m的高度，不影響到汽車車輛的正常運行，同時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正常架空線的搭接方式

升降架空線設計的基本原理確定之后，從理論上講，可以實現架空線的自由升降，但是如何讓升降式架空線和兩側正常架空線非常方便的實現隨時的搭接并能接觸良好？設計道口兩側共計安裝4根8.5m長的方形立桿，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，與正常兩側架空線通過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題

當有汽車車輛穿越該十字路口時，通過人工手動搖手動絞車控制提升鋼絲繩的上升和下降，手動絞車具有自動閉鎖功能，能隨時閉鎖卡緊或下放。起吊架可升高至4.5～6.0m范圍，可滿足貨車的最低通過高度要求。當列車通過時將升降式架空線架下放，搭接于槽鋼上，列車通過后即可將起吊架上升至4.5m以上高度，即列車通過時下放，無列車通過時起吊架一直懸吊于4.5m水平以上，炸藥車、貨車的運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，解決了升降式架空線整體升降的問題，保證架空線纜的穩定，保證電機車的安全運行。

2.4 使用效果

經過試驗和實際使用，在十字路口采用該種方式的可升降式架空線，當超高車輛通過該十字路口時，既可以節約通行時間，又不影響地面窄軌運輸系統的運轉，同時由于采用了人工操控的方式實現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。由于該項設計的成功使用，大大節約了該礦山列車及炸藥車從該路口通過的時間，相互之間不影響，效率高。該項改進可以使用到類似情況下的道路交叉路口和十字路口，并且該項改進具備極強的可操作性和適用性。

3 結束語

在可升降式架空線的設計過程中得到了業主方工區領導和工友們的支持，特別是在設計過程中得到了礦山技術員的大力幫助和支持，在此對在這個設計過程中對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計能夠實實在在地給遇到過類似問題的礦山企業提供一定的幫助。

參考文獻

[1]郭祥水.電機車司機[Z].2007.

[2]黃福昌.礦井輔助運輸[Z].2008.

作者簡介：周宏瑞（1984-），男，采礦助理工程師，主要從事礦山設計方面的工作。

龔小龍（1987-），男，采礦助理工程師，主要從事礦山設計方面的工作。