架空人車乘人間距控制裝置的改進(jìn)與應(yīng)用

何長春

(潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司 常村煤礦，山西 長治 046102)

常村煤礦在上下班高峰期時，乘人架空人車(猴車)運(yùn)行時需專職司機(jī)操作，為了確保架空人車安全運(yùn)行，明確規(guī)定了架空人車之間要保持應(yīng)有距離，這就需要司機(jī)現(xiàn)場管控操作。乘車人將架空人車吊椅懸掛在運(yùn)行軌道指定位置，專職司機(jī)會通過拉鎖手動控制阻道器打開，乘車人員才能通過。這種通過人工把控的裝置，靠人員的感觀來操作，消耗操作人員的精力，浪費(fèi)人力把控精度也差。針對這種情況，應(yīng)改進(jìn)傳統(tǒng)操控模式[1-4]，設(shè)計(jì)制作一種乘人間距自動控制裝置[1-4]，最大限度地利用現(xiàn)場條件，達(dá)到提高工作效率、減輕操作人員工作強(qiáng)度、保障安全性的目的。

1 現(xiàn)有操作方法及存在問題

目前，井下現(xiàn)場通過手動拉索來控制架空人車阻道器的關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)架空人車(猴車)的通行，間接來控制架空人車乘人安全運(yùn)行間隔距離，這種方式完全依靠目測手動操作，需要現(xiàn)場一直有專職司機(jī)，當(dāng)符合下個乘人通行條件時，再次通過拉索阻道器打開，對乘人予以放行，松開拉索，阻道器閉合，依次循環(huán)反復(fù)進(jìn)行。

改進(jìn)前依靠現(xiàn)場專職司機(jī)目測安全距離，手動操作控制阻道器關(guān)閉來控制乘車人員通行，乘人安全間距不好控制，隨意性太大，難以滿足安全性要求，同時也增加了現(xiàn)場操作人員的工作強(qiáng)度。

2 改進(jìn)思路及方法

自動控制裝置通過將原來人工手動控制方式改為氣動自動控制方式,以壓縮空氣為動力源，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制介質(zhì)流量、壓力、方向，執(zhí)行機(jī)構(gòu)連動阻道器。當(dāng)控制阻道器延時關(guān)閉，也就是不及時關(guān)閉時，保證架空人車乘人吊椅有充足的時間通過阻道器，不至于阻道關(guān)閉后，乘人還沒有通過。當(dāng)控制阻道器延時打開時，架空人車通行時間長、運(yùn)行距離遠(yuǎn)，滿足人員間隔距離要求[3]。

氣控原理：時間調(diào)節(jié)閥、氣控機(jī)械閥、儲存氣壓罐、氣控控制閥等閥門及附件組成了調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，見圖1。執(zhí)行氣缸為執(zhí)行元件，壓縮空氣為動力源，通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制執(zhí)行原件的位移運(yùn)動間接打開或關(guān)閉阻道器。氣動調(diào)節(jié)控制的特點(diǎn)是控制簡單、反應(yīng)快速，且本質(zhì)安全，不需另外采取防爆措施[2]。

圖1 架空人車乘人間距氣控原理

控制元件安裝實(shí)物組合順序：將各元件按一定順序依次連接而成，見圖2。氣源的流向有兩條路徑。第一條路徑為：氣源、打開時間調(diào)節(jié)閥、關(guān)閉時間調(diào)節(jié)閥、氣控機(jī)械閥(處于打開位置)、壓力表、儲存氣壓罐、氣動控制閥(處于關(guān)閉位置)、氣控機(jī)械手、阻道器、氣控機(jī)械閥；第二條路徑為：氣源、氣動控制閥(處于關(guān)閉位置)、氣控機(jī)械手、阻道器、氣控機(jī)械閥。閥門處于打開位置，處于通路狀態(tài)，氣源可以通過；閥門處于關(guān)閉位置，處于斷路狀態(tài)，氣源不可以通過。氣源采用壓縮空氣，通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用來調(diào)節(jié)介質(zhì)(壓縮空氣)的流量大小與方向，執(zhí)行氣缸也就是氣控機(jī)械手，通過氣控機(jī)械手的位移運(yùn)動來控制阻道器的打開與關(guān)閉，見圖2。

圖2 自動控制原件安裝組合

阻道器打開過程：由于氣控機(jī)械閥處于打開位置，也就是通路狀態(tài)，氣源沿著打開時間調(diào)節(jié)閥、氣控機(jī)械閥、儲存氣壓罐、氣動控制閥，最后到達(dá)執(zhí)行氣缸。初期時，壓力低不能打開氣動控制閥，需給儲存氣壓罐充壓，充壓需要一定緩沖時間，作用于氣動控制閥上的壓力變大有個積蓄過程，當(dāng)壓力達(dá)到一定值時，氣動控制閥打開，氣源進(jìn)入氣控機(jī)械手的執(zhí)行氣缸后腔的拉桿部位，活塞向氣缸前腔運(yùn)動，才會帶動阻道器打開，同時將氣控機(jī)械閥關(guān)閉，儲存壓力罐的充壓階段才會使阻道器延時打開，阻道器延時打開的過程見圖3，阻道器打開實(shí)物見圖4。

圖3 阻道器打開過程

圖4 阻道器打開

阻道器關(guān)閉過程：阻道器打開，氣控機(jī)械閥關(guān)閉，這時儲存氣壓罐釋放氣源。釋放一定時間后，當(dāng)儲存氣壓較高時，氣控控制閥將換位打開，原始?xì)庠赐ㄟ^氣控閥進(jìn)入執(zhí)行氣缸的前腔，活塞向氣缸后腔運(yùn)動，帶動阻道器關(guān)閉，乘人吊椅不可以通過。阻道器關(guān)閉后，氣控機(jī)械閥打開，將再次向儲存氣壓罐充氣儲壓，見圖5。儲存壓力氣罐釋放氣源、聚集壓力、打開氣動閥需要一定時間才會使阻道器延時關(guān)閉，阻道器關(guān)閉實(shí)物見圖6。

圖5 阻道器關(guān)閉過程

圖6 阻道器關(guān)閉

3 結(jié) 語

1) 經(jīng)濟(jì)效益：改進(jìn)前操作方式比較落后、費(fèi)時耗功、效率低下，并且需要1人作業(yè)。改進(jìn)后，使用了氣動自動控制，節(jié)省了人力，效率高。

2) 安全效益：改進(jìn)前需要手動把控架空人車乘人安全間距，安全間距誤差太大。改進(jìn)后，不需要人力把控，改為氣動自動控制，架空乘人安全間距精度高，降低了安全事故率。

通過在常村礦采用架空人車乘人間距氣動控制的自動控制裝置，具備了使阻道器延時打開和延時關(guān)閉的功能。通過對調(diào)節(jié)閥流量大小的調(diào)節(jié)可以控制阻道器延時打開時間與延時關(guān)閉時間，滿足了實(shí)際使用的需求。將原來的手動操作模式變成了自動控制，大大地節(jié)約了勞動時間，減少了人工勞動強(qiáng)度，乘人的安全距離得到了保障，不會發(fā)生追尾等事故，達(dá)到了安全通行的目的，具有一定的推廣和使用價(jià)值。