電機(jī)車智能減速裝置研究應(yīng)用

仝金厚

0 前言

由于井下光線暗、濕氣大、造成可視距離短，電機(jī)車司機(jī)在駕駛電機(jī)車時(shí)，容易造成視線疲勞，在通過(guò)道岔、硐室、石門(mén)等地點(diǎn)時(shí)，因車輛未減速易造成落道等事故，存在較大的安全隱患。現(xiàn)使用的電機(jī)車在通過(guò)以上地點(diǎn)時(shí)，必須人為操作減速。針對(duì)這一問(wèn)題，對(duì)電機(jī)車進(jìn)行改造，加裝紅外線自動(dòng)感應(yīng)裝置，使車輛在通過(guò)預(yù)定地點(diǎn)時(shí)，無(wú)需司機(jī)操作，車輛即自動(dòng)減速，杜絕因車輛未減速而發(fā)生的落道事故，同時(shí)減少損壞設(shè)備產(chǎn)生的不必要的維護(hù)工時(shí)和配件成本。

1 官地礦運(yùn)輸系統(tǒng)及運(yùn)輸設(shè)備

1.1 運(yùn)輸系統(tǒng)

官地礦采用平峒盤(pán)區(qū)石門(mén)開(kāi)拓方式，架線式電機(jī)車及蓄電池機(jī)車運(yùn)輸。運(yùn)輸大巷總長(zhǎng)度20 600 m，其中：正前大巷長(zhǎng)度7 800 m，南大巷長(zhǎng)度6 900 m，北大巷長(zhǎng)度5 900 m。三條大巷均為雙軌巷道，水溝幫側(cè)軌道為空車線路，另一側(cè)軌道為重車線路[1]。其中北大巷0～3 900 m區(qū)段空、重車道之間鋪設(shè)五股道，為運(yùn)輸超大型設(shè)備專用線路，其它車輛嚴(yán)禁行駛。正前大巷六斜坡4 750～4 950 m區(qū)段為單道運(yùn)行區(qū)段。

井下架線電機(jī)車牽引網(wǎng)絡(luò)電壓采用直流250 V，電源來(lái)自整流室。現(xiàn)官地礦井下三條大巷架線總長(zhǎng)度44 800 m，工業(yè)車場(chǎng)4 000 m。架線型號(hào)為GLCA-100一種型號(hào)。架線高度2 200～2 400 mm，懸掛點(diǎn)間距直線段5 m，曲線段3 m。

牽引網(wǎng)絡(luò)的饋電線采用U-3×35電纜，通過(guò)饋電線夾與架線連接；大巷軌道為回流線路并通過(guò)饋電線返整流設(shè)備。架線線路除坑口至1051外間隔500米安設(shè)一個(gè)HHP1分區(qū)開(kāi)關(guān)，分區(qū)開(kāi)關(guān)固定在巷道的頂部[2]。坑口、三條大巷各乘人車場(chǎng)各安設(shè)一個(gè)KY-B型自動(dòng)停送電開(kāi)關(guān)。自動(dòng)停送電開(kāi)關(guān)電源來(lái)自照明線路，其觸發(fā)線固定在架線上。

官地礦井下三條大巷承擔(dān)牽引網(wǎng)絡(luò)供電的整流室共有八個(gè)，分別設(shè)在：坑口、正前大巷1 240 m、5 100 m、7 510 m、南大巷3 150 m、6 400 m、北大巷2 250 m、5 400 m。

1.2 大巷機(jī)車運(yùn)輸主要設(shè)備

架線式電機(jī)車：CJY14/6PY型直流架線式交流傳動(dòng)電機(jī)車，作為大巷軌道運(yùn)輸牽引設(shè)備。

防爆特殊型蓄電池電機(jī)車：XK8-6/110-KBT，斬波調(diào)速蓄電池機(jī)車及CTR12/6GRP煤礦防爆型蓄電池電機(jī)車只能作為井下開(kāi)拓矸石拉運(yùn)，盤(pán)區(qū)上車場(chǎng)倒運(yùn)物料及地面木料場(chǎng)內(nèi)拉運(yùn)物料的軌道運(yùn)輸牽引設(shè)備[3]。電機(jī)車性能參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 電機(jī)車性能參數(shù)表

1.3 安全報(bào)警及警示

為了機(jī)車、列車的運(yùn)行安全，在三條大巷的各彎道安設(shè)了KYZ-IA型彎道報(bào)警。彎道報(bào)警的設(shè)定地點(diǎn)為正前大巷：井口彎道、1 600 m彎道、7 266 m彎道、7 421 m彎道；南大巷：南大巷口彎道、1 100 m彎道、2 600 m彎道、3 300 m彎道；北大巷：北大巷口彎道、1 200 m彎道、3 100 m彎道、4 700 m彎道[4-5]。聲光語(yǔ)言報(bào)警器電壓為127 V，觸發(fā)器固定在空、重車道的架線上，有車輛通過(guò)時(shí)，集電弓觸發(fā)后發(fā)出警示語(yǔ)言，提示彎道另一側(cè)的機(jī)車司機(jī)及其他人員“有車輛正在通過(guò)彎道，注意安全”。

為提示司機(jī)安全運(yùn)行，在運(yùn)行前方有彎道、斜坡口、峒室等特殊地段安設(shè)黃色警示燈，警示燈應(yīng)安設(shè)在各彎道兩端視線開(kāi)闊處，峒室口、斜坡口處安設(shè)黃色警示燈，以提示司機(jī)減速慢行，若遇突發(fā)事件可立即停車。警示紅燈固定在巷道上部，電源采用照明電源，電壓127 V。在正前大巷：正前中八斜坡口、火藥庫(kù)口、七斜坡口、1021口、六斜坡口、中四新區(qū)斜坡口、中四配電點(diǎn)口、四斜坡口；南大巷：南華溝進(jìn)風(fēng)井口、七尺軌道巷口、南配巷口、下水平口、九尺小斜坡口、十八尺小斜坡口及南十六口；北大巷：北四口、下水平口、北石崖進(jìn)風(fēng)井口、新北四軌道巷口、四斜坡口，并安設(shè)了語(yǔ)音報(bào)警信號(hào)，有車輛通過(guò)時(shí)，發(fā)出話言警示，以提示需進(jìn)出斜坡人員，有車輛通過(guò)注意安全[6]。如有新增斜坡，在斜坡口及時(shí)安設(shè)報(bào)警裝置。

2 電機(jī)車制動(dòng)裝置

制動(dòng)裝置屬于電機(jī)車的一個(gè)很重要的裝置。電機(jī)車制動(dòng)通常有機(jī)械和電氣兩種制動(dòng)裝置。機(jī)械制動(dòng)按照其動(dòng)力分為壓氣、手動(dòng)及液壓制動(dòng)，機(jī)械制動(dòng)裝置都是采用閘瓦制動(dòng)方式[1]。電機(jī)車的電氣制動(dòng)屬于能耗制動(dòng)，是將運(yùn)行中的電機(jī)車的電路與架空線分開(kāi)，電機(jī)車慣性作用下繼續(xù)運(yùn)行，將電機(jī)車連接成發(fā)電運(yùn)行，電能消耗在電路中的電阻上，使礦用架線機(jī)車逐漸減速[2]。

能耗制動(dòng)特點(diǎn)：操作方便、接線簡(jiǎn)單、不磨損閘瓦、不從電網(wǎng)消耗電能、能充分利用輪軌間的粘著力等。缺點(diǎn)：不能使列車完全停止，還需要機(jī)械閘停車。

3 智能減速裝置及工作原理

智能減速裝置是通過(guò)在電機(jī)車上加裝紅外線感應(yīng)裝置，在預(yù)定地點(diǎn)安裝漫反射光牌，在車輛通過(guò)安裝漫反射光牌的地點(diǎn)時(shí)，無(wú)需司機(jī)任何操作，紅外線感應(yīng)裝置接受到發(fā)射出的信號(hào)，時(shí)間繼電器、繼電器開(kāi)始工作，使車輛變頻器斷開(kāi)高速檔，轉(zhuǎn)變?yōu)殡婇l制動(dòng)，啟用低速檔，在達(dá)到預(yù)定工作時(shí)間后，變頻器恢復(fù)原行駛時(shí)的高速檔，自動(dòng)加速到原有速度[7]。從而解決因車輛通過(guò)道岔、硐室、石門(mén)等地點(diǎn)未減速造成危險(xiǎn)的這一問(wèn)題。

電機(jī)車到達(dá)石門(mén)或岔道等地點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)給電機(jī)車司機(jī)提供彎道、岔道識(shí)別提示裝置，并且當(dāng)電機(jī)車遇紅外線反射信號(hào)時(shí)，能在40米內(nèi)完全剎車；在剎車過(guò)程中反射信號(hào)消失時(shí)，機(jī)車由剎車狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為通行狀態(tài)。

3.1 紅外線遙控原理

紅外線遙控是指利用紅外線為載體來(lái)傳輸控制指令對(duì)物體或各種過(guò)程進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制的遙控。紅外線是波長(zhǎng)為0.76μm～1 000 wm的電磁波，在遙控系統(tǒng)中，通常使用波長(zhǎng)為0.76μm～1.5 wm的紅外光[1]。

紅外線遙控的特點(diǎn)：遙控距離為10～70米，方向性很強(qiáng)，但不能穿過(guò)障礙物去控制被控對(duì)象。紅外發(fā)射、接收器件受粉塵影響較大，但制作簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉[3]。

原理框圖如圖1所示。

圖1 電機(jī)車智能限速裝置工作原理圖

3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

（1）安裝在彎道處的反射系統(tǒng)不停地發(fā)射紅外線信號(hào)；岔道處紅外線發(fā)射系統(tǒng)在紅燈亮并且架線機(jī)車朝著岔道行駛至距離岔道40米以內(nèi)時(shí)發(fā)射紅外線信號(hào)。

（2）安裝在礦用架線機(jī)車上的紅外線接收系統(tǒng)接收到信號(hào)時(shí)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解密和譯碼。然后啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：語(yǔ)音報(bào)警、減速或剎車。

3.3 紅外線智能限速系統(tǒng)的特點(diǎn)

電機(jī)車紅外線智能限速裝置實(shí)現(xiàn)了電機(jī)車在指定地點(diǎn)的智能減速、限速，該裝置為礦用電機(jī)車上首創(chuàng)。具有經(jīng)濟(jì)、便捷、高效，使用智能的特點(diǎn)。

4 社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益

4.1 工時(shí)節(jié)省

智能限速裝置自投入使用以來(lái)，因車輛通過(guò)道岔未減速造成落道，而產(chǎn)生的附加勞動(dòng)大大減少，并且以官地礦每3天因車輛通過(guò)道岔未減速造成落道，造成工時(shí)浪費(fèi)1個(gè)工時(shí)計(jì)算，每年可節(jié)約用工120余個(gè)，每工以100元計(jì)算，一年可節(jié)約資金1.2萬(wàn)余元，這還不包括因落道造成車輛損壞更換而產(chǎn)生的附加勞動(dòng)費(fèi)用，預(yù)計(jì)全年可節(jié)約作業(yè)工時(shí)費(fèi)5萬(wàn)余元。

4.2 配件節(jié)省

該智能限速裝置自投入使用以來(lái)，避免了因車輛通過(guò)道岔未減速造成落道損毀配件而更換配件的費(fèi)用，以每臺(tái)車及礦車、人車，落道1/3計(jì)算，預(yù)計(jì)每年可節(jié)約12萬(wàn)余元，節(jié)約了成本，提高了工作效率，同時(shí)避免了因車輛通過(guò)石門(mén)、硐室未減速而可能發(fā)生的危險(xiǎn)，保證了行車的安全，杜絕了因車輛通過(guò)道岔、石門(mén)、硐室未減速而存在的安全隱患[8]。

5 結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)有電機(jī)車的工作原理，在電機(jī)車上加裝紅外線感應(yīng)裝置、時(shí)間繼電器、繼電器，在預(yù)定地點(diǎn)安裝漫反射光牌，具有針對(duì)性強(qiáng)、安裝、操作簡(jiǎn)單、外形設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理、全自動(dòng)使用的特點(diǎn)，該方法在所有電機(jī)車均可使用，可確保車輛在通過(guò)預(yù)定地點(diǎn)時(shí)的減速，杜絕了因車輛未減速的危險(xiǎn)，降低了危險(xiǎn)性、配件成本、工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了車輛的安全運(yùn)行。同時(shí)成本較低，安裝簡(jiǎn)單方便，減小了職工因視線不好車輛未減速發(fā)生危險(xiǎn)，設(shè)備損壞后的維修產(chǎn)生的大量勞動(dòng)，節(jié)約了作業(yè)用工及配件成本，確保了車輛的安全運(yùn)行。

根據(jù)現(xiàn)有電機(jī)車工作原理及外形尺寸的情況，進(jìn)行針對(duì)性的加裝改造，在電機(jī)車兩側(cè)分別加裝紅外線感應(yīng)裝置，時(shí)間繼電器及繼電器，通過(guò)機(jī)車的逆變電源供給紅外線感應(yīng)裝置，時(shí)間繼電器及繼電器24V電源，將繼電器的輸出線接在機(jī)車變頻器的H2、H3上。在需要減速地點(diǎn)安裝漫反射光牌，安裝完畢后，即可使用。