架線式電機(jī)車運(yùn)輸?shù)闹苿?dòng)問題的探討

劉 國

（西山煤電集團(tuán)西曲礦， 山西 古交 030200）

1 西曲礦井下輔助運(yùn)輸情況

從2005 年開始， 西曲礦主要是采購ZK10-6/550 型架線電機(jī)車用于井下輔助運(yùn)輸。ZK10-6/550 型架線電機(jī)車的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 ZK10-6/550 型架線電機(jī)車機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖

該電機(jī)車主要是由車架、軸承箱、輪對(duì)、制動(dòng)手輪、砂箱、牽引電動(dòng)機(jī)、控制器、啟動(dòng)開關(guān)、啟動(dòng)電阻受電弓、車燈、緩沖器及連接器等組成。該運(yùn)輸方式具有牽引力大、爬坡力強(qiáng)、運(yùn)輸效率高、能實(shí)驗(yàn)電氣制動(dòng)等特點(diǎn)，因此應(yīng)用較為廣泛[1]。

當(dāng)前《煤礦安全規(guī)程》對(duì)煤礦井下應(yīng)用的架線電機(jī)車的性能制定了詳細(xì)的規(guī)定，基于新技術(shù)和新工藝的全面發(fā)展和應(yīng)用，為保障架線電機(jī)車的運(yùn)行安全，西曲礦技術(shù)科針對(duì)ZK10-6/550 型架線電機(jī)車的制動(dòng)距離、牽引能力和運(yùn)行速度進(jìn)行了綜合分析，在該分析基礎(chǔ)上制定了提高制動(dòng)性能的技術(shù)措施，解決了該架線電機(jī)車運(yùn)輸?shù)闹苿?dòng)問題。

2 ZK10-6/550 型架線電機(jī)車制動(dòng)距離的分析

ZK10-6/550 型架線電機(jī)車的制動(dòng)裝置主要是為了實(shí)現(xiàn)電機(jī)車在運(yùn)輸過程中的隨時(shí)減速或是突然停車的目的，主要包括電氣制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)。該ZK10-6/550 型架線電機(jī)車的機(jī)械制動(dòng)裝置如圖2所示。

圖2 ZK10-6/550 型架線電機(jī)車的機(jī)械制動(dòng)裝置示意圖

從圖2 可知，該制動(dòng)裝置主要是由手輪、絲杠、止反閥、螺母、平衡杠、拉杠、制動(dòng)杠、閘瓦和正反向調(diào)節(jié)螺絲組成。采用手動(dòng)為基本的控制方式。

對(duì)ZK10-6/550 型架線電機(jī)車正常平均速度、手動(dòng)施閘制動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)空行程距離、運(yùn)送人員時(shí)的速度進(jìn)行綜合計(jì)算表明該架線電機(jī)車采用的手動(dòng)閘輪操作的閘瓦式制動(dòng)方式無法滿足《煤礦安全規(guī)程》要求，存在著安全隱患，必須進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)，從而提出ZK10-6/550 型架線電機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)的安全性[2]。

3 ZK10-6/550 型架線電機(jī)車牽引能力的分析

從滿足啟動(dòng)黏著條件計(jì)算、按能滿足電機(jī)溫升條件計(jì)算、按制動(dòng)條件計(jì)算分別來看，西曲礦ZK7-6.7.9/550ZK10-6/550 型架線式電機(jī)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(jī)車能牽引載重為1 t 的礦車為23 輛；14輛、6 輛。從數(shù)量對(duì)比上來看，西曲礦的部分電機(jī)車的牽引能力無法得到有效利用。

4 ZK10-6/550 架線電機(jī)車運(yùn)行速度的分析

當(dāng)前對(duì)于ZK10-6/550 型架線電機(jī)車而言，在控制上只有兩個(gè)不串電阻的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行速度。第一，兩臺(tái)牽引電機(jī)并聯(lián)下的運(yùn)行；第二，兩臺(tái)牽引電機(jī)串聯(lián)下的運(yùn)行。主要是采用串、并聯(lián)交替運(yùn)行的方式，或并聯(lián)運(yùn)行與斷電隋性交替運(yùn)行。在該運(yùn)行速度狀態(tài)下，無法保障機(jī)車可以隨時(shí)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的可靠性。因?yàn)榧词蛊骄俣冗_(dá)到要求，但是機(jī)車在整個(gè)運(yùn)行過程中的速度是交替變化的。

5 制動(dòng)性能的改善措施

通過對(duì)ZK10-6/550 架線電機(jī)車制動(dòng)距離、牽引能力和運(yùn)行速度的分析，西曲礦結(jié)合該礦井下輔助運(yùn)輸?shù)囊螅诒Ｕ线\(yùn)輸能力的基礎(chǔ)上，提出了以下幾種技術(shù)改進(jìn)措施，有效地解決了該架線式電機(jī)車的制動(dòng)問題。從西曲礦的應(yīng)用實(shí)踐結(jié)果表明，改進(jìn)效果理想[3]。

5.1 增大架線電機(jī)車制動(dòng)力

該架線電機(jī)車的閘瓦制動(dòng)力受輪軌間的黏著力的影響，同時(shí)也受到黏著條件的限制。結(jié)合西曲礦井下輔助運(yùn)輸?shù)牡刭|(zhì)條件和運(yùn)行實(shí)際情況，采用在列車中的若干輛礦車上加裝制動(dòng)閘的方式來增大制動(dòng)力。

5.2 降低架線電機(jī)車車速

一般對(duì)于電機(jī)架線電機(jī)車而言，降低及控制機(jī)車平均速度的措施主要有：第一，采用機(jī)車串、并聯(lián)交替運(yùn)行的方式；第二，并聯(lián)與斷電惰性運(yùn)行的方式。通過實(shí)驗(yàn)表明該兩種辦法盡管可以降低行車速度，但在高速運(yùn)行狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)制動(dòng)后，無法有效地控制和保障縮小制動(dòng)距離。西曲礦技術(shù)人員通過技術(shù)調(diào)研，采用調(diào)整機(jī)車傳動(dòng)比的技術(shù)措施，可以有效地實(shí)現(xiàn)降低架線電機(jī)車車速的狀態(tài)下，保障機(jī)車制動(dòng)的安全性和可靠性。

5.3 改進(jìn)手動(dòng)閘輪操作的閘瓦制動(dòng)裝置

可以從制動(dòng)空行程的視角出發(fā)，改進(jìn)閘瓦制動(dòng)裝置，可以通過降低空行程距離從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)減少制動(dòng)距離的目的。技術(shù)措施主要有：

1）在ZK10-6/550 架線電機(jī)車上進(jìn)行了氣壓設(shè)備的加裝，使架線式電機(jī)車由以往的手動(dòng)制動(dòng)模式改進(jìn)成為手動(dòng)制動(dòng)和氣壓制動(dòng)聯(lián)合制動(dòng)模式。

2）在ZK10-6/550 架線電機(jī)車采用手動(dòng)制動(dòng)和電磁制動(dòng)組合。在該型號(hào)的電機(jī)車上安裝一套電磁鐵裝置，在制動(dòng)時(shí)，通過電磁鐵與運(yùn)行鋼軌之間的吸引作用來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。該制動(dòng)方式與手動(dòng)制動(dòng)聯(lián)合使用時(shí)，可以成倍地增加其制動(dòng)力，有效地縮短制動(dòng)距離[4-5]。

3）在該在ZK10-6/550 架線電機(jī)車上進(jìn)行液壓設(shè)備的加裝，使用油壓制動(dòng)模式，工業(yè)性試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果表明，該技術(shù)改進(jìn)措施可以將架線電機(jī)車的制動(dòng)空行程時(shí)間縮小至0.45 s，同時(shí)可以對(duì)制動(dòng)力進(jìn)行任意調(diào)節(jié)，以滿足制動(dòng)距離的需要。

6 結(jié)語

從西曲礦的運(yùn)行情況來看，實(shí)施改進(jìn)措施后有效地提高了該架線電機(jī)車的制動(dòng)性能，保障了架線電機(jī)車運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。改進(jìn)后的電機(jī)車運(yùn)行兩年以來，無一起因制動(dòng)問題導(dǎo)致的安全事故發(fā)生，為實(shí)現(xiàn)西曲礦高產(chǎn)高效安全開采奠定了基礎(chǔ)。