架線式電機車運輸的制動問題的探討

劉 國

（西山煤電集團西曲礦， 山西 古交 030200）

1 西曲礦井下輔助運輸情況

從2005 年開始， 西曲礦主要是采購ZK10-6/550 型架線電機車用于井下輔助運輸。ZK10-6/550 型架線電機車的機械結構如圖1 所示。

圖1 ZK10-6/550 型架線電機車機械結構示意圖

該電機車主要是由車架、軸承箱、輪對、制動手輪、砂箱、牽引電動機、控制器、啟動開關、啟動電阻受電弓、車燈、緩沖器及連接器等組成。該運輸方式具有牽引力大、爬坡力強、運輸效率高、能實驗電氣制動等特點，因此應用較為廣泛[1]。

當前《煤礦安全規程》對煤礦井下應用的架線電機車的性能制定了詳細的規定，基于新技術和新工藝的全面發展和應用，為保障架線電機車的運行安全，西曲礦技術科針對ZK10-6/550 型架線電機車的制動距離、牽引能力和運行速度進行了綜合分析，在該分析基礎上制定了提高制動性能的技術措施，解決了該架線電機車運輸的制動問題。

2 ZK10-6/550 型架線電機車制動距離的分析

ZK10-6/550 型架線電機車的制動裝置主要是為了實現電機車在運輸過程中的隨時減速或是突然停車的目的，主要包括電氣制動和機械制動。該ZK10-6/550 型架線電機車的機械制動裝置如圖2所示。

圖2 ZK10-6/550 型架線電機車的機械制動裝置示意圖

從圖2 可知，該制動裝置主要是由手輪、絲杠、止反閥、螺母、平衡杠、拉杠、制動杠、閘瓦和正反向調節螺絲組成。采用手動為基本的控制方式。

對ZK10-6/550 型架線電機車正常平均速度、手動施閘制動時間、制動空行程距離、運送人員時的速度進行綜合計算表明該架線電機車采用的手動閘輪操作的閘瓦式制動方式無法滿足《煤礦安全規程》要求，存在著安全隱患，必須進行相應的技術改進，從而提出ZK10-6/550 型架線電機車制動系統的安全性[2]。

3 ZK10-6/550 型架線電機車牽引能力的分析

從滿足啟動黏著條件計算、按能滿足電機溫升條件計算、按制動條件計算分別來看，西曲礦ZK7-6.7.9/550ZK10-6/550 型架線式電機車能牽引載重為1 t 的礦車44 輛、36 輛、12 輛；ZK10-6/550 型架線式電機車能牽引載重為1 t 的礦車為23 輛；14輛、6 輛。從數量對比上來看，西曲礦的部分電機車的牽引能力無法得到有效利用。

4 ZK10-6/550 架線電機車運行速度的分析

當前對于ZK10-6/550 型架線電機車而言，在控制上只有兩個不串電阻的經濟運行速度。第一，兩臺牽引電機并聯下的運行；第二，兩臺牽引電機串聯下的運行。主要是采用串、并聯交替運行的方式，或并聯運行與斷電隋性交替運行。在該運行速度狀態下，無法保障機車可以隨時實現制動的可靠性。因為即使平均速度達到要求，但是機車在整個運行過程中的速度是交替變化的。

5 制動性能的改善措施

通過對ZK10-6/550 架線電機車制動距離、牽引能力和運行速度的分析，西曲礦結合該礦井下輔助運輸的要求，在保障運輸能力的基礎上，提出了以下幾種技術改進措施，有效地解決了該架線式電機車的制動問題。從西曲礦的應用實踐結果表明，改進效果理想[3]。

5.1 增大架線電機車制動力

該架線電機車的閘瓦制動力受輪軌間的黏著力的影響，同時也受到黏著條件的限制。結合西曲礦井下輔助運輸的地質條件和運行實際情況，采用在列車中的若干輛礦車上加裝制動閘的方式來增大制動力。

5.2 降低架線電機車車速

一般對于電機架線電機車而言，降低及控制機車平均速度的措施主要有：第一，采用機車串、并聯交替運行的方式；第二，并聯與斷電惰性運行的方式。通過實驗表明該兩種辦法盡管可以降低行車速度，但在高速運行狀態下實現制動后，無法有效地控制和保障縮小制動距離。西曲礦技術人員通過技術調研，采用調整機車傳動比的技術措施，可以有效地實現降低架線電機車車速的狀態下，保障機車制動的安全性和可靠性。

5.3 改進手動閘輪操作的閘瓦制動裝置

可以從制動空行程的視角出發，改進閘瓦制動裝置，可以通過降低空行程距離從而達到實現減少制動距離的目的。技術措施主要有：

1）在ZK10-6/550 架線電機車上進行了氣壓設備的加裝，使架線式電機車由以往的手動制動模式改進成為手動制動和氣壓制動聯合制動模式。

2）在ZK10-6/550 架線電機車采用手動制動和電磁制動組合。在該型號的電機車上安裝一套電磁鐵裝置，在制動時，通過電磁鐵與運行鋼軌之間的吸引作用來實現制動。該制動方式與手動制動聯合使用時，可以成倍地增加其制動力，有效地縮短制動距離[4-5]。

3）在該在ZK10-6/550 架線電機車上進行液壓設備的加裝，使用油壓制動模式，工業性試驗檢測結果表明，該技術改進措施可以將架線電機車的制動空行程時間縮小至0.45 s，同時可以對制動力進行任意調節，以滿足制動距離的需要。

6 結語

從西曲礦的運行情況來看，實施改進措施后有效地提高了該架線電機車的制動性能，保障了架線電機車運行的安全性和穩定性。改進后的電機車運行兩年以來，無一起因制動問題導致的安全事故發生，為實現西曲礦高產高效安全開采奠定了基礎。