新型阻車裝置在無軌膠輪輔助運輸中的應用

石亞娟

（大同煤礦集團大斗溝煤業公司, 山西 大同 037003）

引言

在平硐開拓礦井中無軌膠輪車是重要的運輸設備，它具有運輸速度快、適用性強、靈活性高等優點，無軌膠輪車在煤礦輔助運輸中的應用，大大提高了煤礦運輸效率，但是在實際煤礦運輸中，由于平硐角度大、運輸車輛檢修維護不到位、阻車裝置自動化水平低等原因，無軌膠輪車在運輸過程中經常出現跑車事故，造成人員傷亡，影響礦井安全生產。我國在無軌膠輪車阻車系統投入的研究力度不夠，大多數礦井通常采用在斜井底鋪設沙袋或在斜井兩側吊掛輪胎作為膠輪車的阻車系統，防止車輛在失控的情況下直接撞擊地面或巷道兩側。這些措施雖然能夠起到一定的緩沖作用，但是不足以對膠輪車起到有效的阻車效果；對此大斗溝礦輔運科通過技術研究，設計了一套新型柔性阻車裝置，確保煤礦輔助運輸安全[1]。

1 新型柔性阻車裝置結構

該裝置采用柔性阻車系統，能夠避免剛性阻車系統在發生事故時對人員的傷害程度。柔性阻車系統主要有以下部件組成：阻車器、控制裝置、測速裝置、車載遙控。柔性阻車系統通常安裝在斜巷的兩幫或倒車硐室內，該系統以雷達監測為主、車載遙控裝置為輔，兩套設備相輔相成，共同完成膠輪車在失控時的阻車作用，有效避免了膠輪車失控后無法控制的局面[2]。

1）阻車器結構。柔性阻車系統最主要的部件就是阻車器。阻車器是由動作機構及阻車泡沫兩套裝置組成。動作機構能夠在膠輪車發生失控后及時將阻車泡沫移動到巷道的中間，阻車泡沫能夠在膠輪車發生失控后及時降低車輛的速度。由于井下輔運巷空間都比較小，要求阻車器在保證能夠完成阻車作用的同時，最大限度降低阻車器的體積。

2）測速裝置。測速裝置的主要作用是通過膠輪車的移動速度判斷車輛是否失控。該系統主要是依靠安裝在巷道兩側的測速雷達對車輛的速度進行監測，并將監測到的數據通過光纖網絡傳到控制指揮中心。由于井下地質條件比較惡劣，測速雷達常常處于潮濕、低溫、煤塵大的狀態。因此測速雷達必須選擇煤礦專用的本質安全型防爆測速雷達。

3）車載遙控。車載遙控能夠保證膠輪車在失控后及時投入進行保護。車載遙控的遙控距離需保證阻車器有足夠的時間完成阻車動作。阻車遙控裝置在不工作時處于低功率待機狀態[3]。

4）控制裝置。控制裝置必須能夠滿足膠輪車在失控后及時發現并投入運行，因此對系統的靈敏性和可靠性要求較高。控制裝置采用上、下位機控制模式。在實際工作中，下位機能夠將所有傳感器的各類信號及時通過光纖傳遞到上位機，上位機通過判斷識別車輛是否失控。

2 裝置硬件設備的選用

2.1 阻車泡沫

阻車器是阻車泡沫核心組成部分。通過實驗可以發現，阻車器需選擇具有一定彈性的材料。這樣能夠保證膠輪車在失控后車輪與阻車器碰撞時，彈性材料對車輛起到緩沖作用，降低車輛動能，同時與地面發生摩擦，對失控車輛起到剎車的作用。因此，設計人員采用梯形聚氨酯泡沫作為阻車泡沫的彈性材料[4]。

2.2 雷達監測系統

雷達測速系統能夠通過端口對車輛的行駛數據進行監測，同時通過自帶上位機應用程序對雷達參數進行修改。雷達測速系統具有單向及雙向測速功能，能夠測量膠輪車行駛車輛的最快速度，并能夠鎖定該車輛的速度值。

2.3 控制系統

阻車裝置控制系統主要由以下部件組成：光纖、上位機、下位機、氣動裝置。下位機將各端口采集的速度、信號等數據上傳至上位機，上位機通過對數據進行分析、判斷后，再通過下位機遙控氣動裝置。

1）上位機主要有以下部件組成：本質安全型防爆外殼、顯示屏、控制模塊、電源模塊、電源轉換裝置、按鈕、按鍵檢測板、接線板。顯示屏能夠將運行車輛的各類信息及阻車器的工作狀態顯示在屏幕上，工作人員可以通過視頻觀察阻車器車輛的相關信息。電源轉換裝置能夠為上位機的顯示屏、按鈕、接線板提供穩定的電壓。邏輯模塊主要是將下位機通過光纖傳遞過來的數據進行分析、判斷，再將執行命令傳遞到下位機，下位機接到指令后遙控氣動裝置。操作人員可以對按鍵檢測板的按鈕進行操作，完成對上位機各類參數的修改[5]。

2）下位機主要有以下部件組成：本質安全型防爆外殼、下位機板。下位機通過監測雷達端口對車輛車速及狀態進行監控，并將采集的信號通過光纖傳遞到上位機。在發現膠輪車失控時，下位機接到指令后啟動遙控裝置執行阻車任務。

3）氣動控制裝置主要有以下部件組成：電磁閥、減壓閥、液壓管、氮氣瓶。以上部件全部安裝在該裝置內，通過液壓管與氣缸連接。當車輛發生失控時，下位機接到指令后執行阻車任務時，下位機會給電磁閥傳遞動作信號，高壓氮氣經過減壓閥后推動氣缸動作，將阻車器的脫鉤推動到輔運巷中間，對失控車輛進行攔截。

3 實際應用效果

2019 年2 月大斗溝礦輔運科對礦井內安裝新型柔性阻車裝置，截止2019 年12 月通過10 個月實際應用效果觀察發現，大斗溝礦副平硐安裝該新型柔性阻車裝置后共計對失控車輛阻車5 次，車輛在失控后阻車裝置能夠在2 s 內完成阻車器全部動作，車輛能夠在8 m 的距離內停止移動，從而有效降低了車輛跑車事故，全年可節約車輛維修費用大56 萬元，保證煤礦輔助運輸安全。

4 結語

大同煤礦集團大斗溝煤業公司輔運科對礦井內安裝新型柔性阻車裝置采用先進的雷達及遙控裝置，能夠在有效的距離及時將車輛剎住，對車輛及人員起到了緩沖作用，降低了碰撞的動能，最大限度保護了車輛及人員的安全，不僅提高了輔助運輸自動化水平，而且保證礦井安全高效運輸，取得了顯著應用成效。