礦山無軌膠輪車安全設計的分析

俞化鵬

摘要：礦山無軌膠輪車應用改善了礦井運輸現狀，提高了礦井生產率，但在應用無軌膠輪車時，由于礦山的復雜因素影響，必須對其進行合理的安全設計。基于此，本文闡述了礦山無軌膠輪車應用的主要特征，對礦山無軌膠輪車安全設計進行了探討分析，旨在發揮礦山無軌膠輪車的功能作用。

關鍵詞：礦山;無軌膠輪車;應用;特征;安全設計

無軌膠輪車在當前很多礦井中已得到有效應用，擔負起了運送礦井人員、設備以及物料等重任，其應用大幅提高了我國礦井運輸效率，促進了我國礦山開采的現代化。因此為了發揮無軌膠輪車的作用，以下就礦山無軌膠輪車安全設計進行了探討分析。

一、礦山無軌膠輪車應用的主要特征

礦山無軌膠輪車應用的特征主要表現為：（1）安全性高。礦山輔助運輸系統也是礦井事故來源的一個重要方面，礦井使用無軌膠輪車做輔助運輸系統后，可有效降低工人作業強度，可使工人作業精力更充沛。同時加之無軌膠輪車的一體化設計，可省去很多轉載步驟，有效減少安全隱患，此外井下作業人員的減少，也會提高礦井生產的安全性。（2）適應性強。無軌膠輪車可配置的工作機構較多，如鏟斗、貨箱、叉架等，可根據礦井實際需求，快速轉換各種工作，達到一機多用。這種多功能運輸在整體搬運礦井大型機械設備時特別適用，在實際生產中應用較為廣泛。（3）提高運輸效率。由于無軌膠輪車不用軌道便可實現運輸，現場裝載完貨物后，無須轉載便可從地面到井下工作面點對點直達，這樣實現了連續化輔助運輸，提高了運輸效率。（4）機動、靈活。無軌膠輪車操作便捷，性能優良，車身通常采用鉸接形式，可實現曲率半徑3m～6m轉彎，低機身，能很好地適應起伏巷道，并且輪胎耐用，制動系統良好。（5）降低運輸費用。據相關統計，使用其他礦井輔助運輸系統的運輸成本是無軌膠輪車運輸成本3倍～4倍。無軌運輸系統比其他輔助運輸系統的運輸成本低很多，促進了礦井經濟效益的大幅提升。

二、礦山無軌膠輪車安全設計要點的分析

1、礦山無軌膠輪車機械安全設計要點的分析。礦山無軌膠輪車機械安全設計從功能安全、強度安全、碰撞安全及維修安全等方面進行設計。（1）功能安全。第一、機械防爆離安全。針對機械防爆，除了對轉動部件、發熱部件進行專門設計及檢測要求。第二、消防系統。針對電源箱、電機等易發熱部件進行溫度檢測，超溫報警，并且配置相應滅火裝置，保障安全性。第三、制動安全設計。整車制動系統采用無火花、散熱好、制動性能好的濕式制動器。其中行車制動器要設計成獨立的雙回路系統，如果其中一路發生故障，另外一路還可以正常工作;駐車制動器采用失效安全型，液壓釋放、彈簧制動，在系統沒有動力源或油路發生故障的時候都可以實現整車制動。（2）強度安全。第一、承載部件結構設計。針對車架、車廂等承載部件采用三維仿真計算，所有承載部件安全系數都要達到標準要求，其中人車車廂參照GB 17578-2013《客車上部結構強度要求及試驗方法》進行計算，符合地面客車設計要求，保證乘客有效乘坐空間及人身安全。第二、傳動及制動系統設計。設計中要針對傳動及制動部件選用可靠性高、安全系數高、傳遞扭矩大的成熟結構部件部件，提高行車安全性，其中制動器試驗依據《汽車制動系統結構、性能和試驗方法》，通過要求型式試驗及出廠試驗來保證安全。（3）碰撞安全。在布局安全設計中，針對碰撞進行專項分析，考慮正撞、側撞、追尾、翻滾等情況，對結構布局及強度進行計算。其中電源箱要布置在不易受碰撞、剮蹭的位置，并且被超大動能碰撞時，電池位移方向對人員不會造成傷害。并且車輛前后要設置碰撞吸能用保險杠，在充分保證碰撞時能量吸收的同時，前保險杠外部設置薄鋼板外殼，具有行人保護功能。此外，人車車廂根據《客車上部結構強度要求及試驗方法》進行計算，符合地面客車設計要求。每個座椅上設置安全帶，并且要設計安裝有扶手裝置，充分對人員碰撞安全做出設計。（4）維修安全。在設計中充分進行維修安全、運輸安全等設計，在機構布局上提高維修維護易操作性，變速箱、制動器、傳動軸及電機等較重部件設計輔助吊裝裝置，不僅為維修維護提高易操作性，還為維修維護提供安全保障。

2、礦山無軌膠輪車的電氣安全設計要點分析。由于礦山無軌膠輪車中的動力電池能量密度遠遠低于燃油的能量密度，加上各種防爆外殼，使得防爆蓄電池無軌膠輪車的質量大幅提高，碰撞中需要車輛耗散的動能明顯增加，產生的事故后果也更為嚴重。同時由于集成了大量的高壓電氣設備和線束，所以防爆蓄電池無軌膠輪車在發生危險工況下的電安全設計非常重要。具體表現為：第一、高壓線束走向要設計布置在車輛骨架內側，以提高對高壓線束和人員的保護作用。第二、單體電池與電源箱體應實現絕緣，電源箱底部和側面鋪設絕緣橡膠，電池管理系統要設置溫度報警系統，以便能及時對事故作出正確處理，確保人身和財產安全。第三、膠輪車安裝絕緣電阻檢測裝置。當車輛發生碰撞或絕緣電阻過低時，主動切斷高壓回路，實現電池組與外部電路的電隔離。第四、主回路和電池箱內安裝快速熔斷器。當發生短路事故時，主回路熔斷器能迅速切斷動力電池和電氣設備的連接，并能最大限度地降代因電源箱內部的短路造成的危害。第五、在主回路和電池箱上安裝手動斷電裝置。當發生事故時，可以手動切斷各電池箱之間的電連接，將車輛整體電壓降至安全電壓范圍內。第六、放電一致性檢測。整車控制器要設計有實時檢測功能，實時監測所有電源箱的放電電流，當某一電源箱放電電流和其他電源箱放電電流相差一定數值時，控制器發出故障信號，電機停止運行，發出報警信號，提示駕駛員檢查故障。第七、故障報警。膠輪車在運行過程中，如果出現異常情況，需要儀表或指示器以聲或光報警的形式提醒駕駛員，讓駕駛員注意車輛的異常情況，以便及時處理，避免發生安全事故。主要包括牽引電機轉速高于限值、牽引電機溫度高于限值、變頻器溫度高于限制、絕緣值低等信息。

三、結束語

綜上所述，礦山無軌膠輪車是現代礦井井下常用的輔助運輸工具，其正常運行有利于高產、高效、現代化礦區的構建，為了使這種無軌膠輪車輔助運輸系統獲得更好地推廣與應用，對礦山無軌膠輪車安全設計進行分析具有重要意義。

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（作者單位：西部礦業股份有限公司）