煤礦用無軌膠輪車失速保護系統的應用與研究

姬鵬飛

（陜西德源府谷能源有限公司三道溝煤礦，陜西 榆林 719400）

前言

在煤礦運輸過程中，對無軌膠輪車進行應用是整個煤礦運輸系統不能缺少的重要部分。近些年來，煤礦井下開采技術在不斷提升，煤礦井下開采的現代化程度也在不斷加強，井下無軌膠輪車的應用也越來越普遍。但是在井下無軌膠輪車運行過程中，可能會因為剎車失靈以及其他原因導致無軌膠輪車事故，出現跑車現象。現階段，使用的無軌膠輪車在開展失速保護時，主要是利用蹭房（幫）、安裝尼龍防護網或者防撞板、防撞墻等對無軌膠輪車跑車事故進行減速制動，可靠性比較差，存在巨大安全隱患。因此，需要對當前的礦山企業進行深入調研，對現有的無軌膠輪車失速報警裝置進行設計和創新，防止有軌運輸阻車裝置在攔截無軌膠輪車時對無軌膠輪車以及車上人員產生傷害，而發生車毀人亡的事故。

一、煤礦用無軌膠輪車出現失速的原因

對煤礦生產區域使用的無軌膠輪車進行調研，發現導致無軌膠輪車出現失速的主要原因表現在以下方面：第一，沒有加強車輛日常維護和保養工作。在車輛運行過程中制動系統的安全隱患比較大，如果在運行過程中制動系統出現突發故障會導致無軌膠輪車速度失去控制。第二，在無軌膠輪車操作過程中，如果操作不當或者出現錯誤操作，也會導致車輛失去速度控制而產生安全事故。第三，車輛在斜坡或者斜車道運行時，為了保證車速的安全性，需要利用車輛制動系統進行制動。但是無軌膠輪車的多頻率制動系統會導致車輛制動部位溫度不斷上升，如果制動裝置的溫度達到一定限值，剎車系統很容易失靈，導致車輛失去控制[1]。

二、煤礦用無軌膠輪車失速控制系統設計原理

在對煤礦用無軌膠輪車失速控制系統進行設計時，需要了解該系統的主要特點。在無軌膠輪車運行過程中，如果需要在具有一定坡度的巷道內運行，膠輪車上行或者下行都可能出現超速、失速問題，很容易產生安全問題。而利用無軌膠輪車失速報警裝置可以對車速進行實時顯示和控制，并且能夠實現報警和阻車功能，有利于提高無軌膠輪車的運輸安全性，質量比較可靠。第一，膠輪車在巷道行駛時，車載發射器會發出信號，雷達對車輛行駛速度信號進行捕捉，實時顯示出車速。測速雷達的限速值設置為30 千米/小時，如果車輛的行駛速度超出限制或者車輛失速，雷達在獲取失超速或者失速信號后動作，實現阻車目的；第二，雷達測速自動攔截失效未動作的前提下，司機可以手動按下發射器進急停按鈕執行器動作阻車。阻車器會滑落或者旋轉落在運輸巷道內，通過車輛自身重量和聚氨酯發泡模阻車器與地面進行摩擦，阻止車輛前行，一直到車輛停止。

在該系統設計過程中具有明顯的優點，主要表現在以下方面：第一，不需要改動車輛。在煤礦用無軌膠輪車失速保護系統設計過程中，禁止對車輛進行隨意改造，對一些工作制動、緊急制動和停車制動存在故障的車輛必須停止運行，立即整改。而在此次車輛失速保護裝置設計中，并不需要對原有車輛進行改裝，只需要將設計的裝置安裝在巷道上就能夠發揮作用，可以提高無軌膠輪車的運輸安全。第二，在該無軌膠輪車失速保護系統安裝過程中，不需要破壞巷道原有基建，阻車裝置的安裝過程比較簡單，是在巷道上附屬安裝的，不需要進行巷道挖掘，可以保證巷道的完整性。第三，不管是上行還是下行車輛，該阻車裝置都可以發揮作用。阻車裝置的主要材料是阻車泡沫，該裝置在動作時可以掩住車輪，克服對下行車輛作用的弊端，不管是入井車輛或升井車輛只要出現失速情況，都能夠利用阻車裝置實現車輛失速安全保護。第四，失速保護系統是以主動防護和被動防護兩方面為主設計的阻車裝置，駕駛員可以主動按下發射器按鈕達到阻車目的。如果出現意外時，駕駛員不能正常操作，攝像頭或者雷達在獲取車輛時速信號后，可以及時發出指令，并對失速車輛進行安全保護，進一步提高失速保護系統的應用效益。第五，該阻車保護系統的整體投資比較少。阻車裝置只需要在車輛內放置發射器，在更換車輛時可以直接將發射器移到新車上使用，并不需要進行二次投資，可以提高以及應用效益[2]。

三、煤礦用無軌膠輪車失速保護系統的應用設計要點

（一）裝置功能設計

現階段，在對煤礦用無軌膠輪車阻車保護系統進行設計和應用時，必須對裝置的具體組成進行全面掌握，同時要了解裝置的功能。在對失速保護裝置進行設計與應用時，要包括主控機、信號檢測、信號接收控制器、啟動報警器、監控機以及礦用本安型發射器和礦用隔爆型攝像儀、雷達測速傳導傳感器、阻車裝置等各項部分。不同裝置都有各自的功能，在設計中需要對每部分的功能進行全面掌握。

主控機。主要功能時與煤礦用本安型接收控制器進行連接，可以對整個系統的運行狀態和車輛的行駛狀態進行實時監控，還可以對車輛是否處于超速失速行駛狀態進行準確判斷，并根據獲取的信號信息發出相應指令。在主控機運行過程中，可以對車輛行駛狀態進行分類記錄形成文檔存儲，并且能夠實時顯示下井車輛數量和下井時間。根據記錄的文檔對超速車輛編號、超速區域以及超速時間的進行全面掌握，有利于分析車輛超速的具體原因，并開展有效的改進工作。

信號檢測。信號檢測的主要功能是對車載信號發射器是否處于正常運行狀態進行檢測，數字閃爍表示發射器按鈕已經被按下，需要復位才能夠入井，不顯示則表示電量過低或者裝置損壞，禁止車輛入井。

礦用本安型接受控制器。接收控制器的主要功能是對車阻車裝置的啟動報警等進行控制，同時可以上傳車輛超速行駛和阻車器裝置運行狀態信息。

測速雷達與時速顯示器。每一個阻車裝置的前方50 米左右都需要利用雙速控制。在裝有發射器的車輛通過雷達測速傳感器時，可以實時顯示車速，數顯的主要模式是綠色，如果超出第一規定時速會顯示為紅色表示已經超速，主控機會記錄超速車輛的編號；如果車輛超過第二規定的時速后執行器會執行動作，阻車裝置滑落或者旋轉實施阻車。

阻車裝置。在此次裝置設計和應用過程中使用的阻車器是壁掛式和倒車硐室式阻車器。下行或者上行無軌膠輪車處于超速或者失速狀態時，雷達捕捉到的信號可以直接輸入到相關的接收控制器內，控制器輸出開關啟動，執行器動作。而阻車器可以及時滑落或者旋轉到巷道捏內，利用車輛自重以及阻車裝置的摩擦力阻擋車輛前行。此外，出現失速或者超速情況時，無軌膠輪車的駕駛員可以及時按下車上的信號發射器急停按鈕發射無線阻車信號，接收器在接收到信號后輸出開關執行動作，阻車器同樣滑落或者旋轉到巷道內，利用車輛自重以及阻車裝置的摩擦力阻擋車輛前進。壁掛式阻車裝置運行過程中接收到急停動作信號后，要將信號傳輸到阻車裝置，阻車裝置旋轉到位保持在4 秒之內，可以提高阻車裝置的運行效果，保證無軌膠輪車的安全性。而倒車硐室式阻車器在接收到急停信號后，阻車裝置滑落或者旋轉到位時間控制在3 秒之內。

聲光報警裝置。在阻車裝置啟動后，在阻車裝置上方懸掛的報警裝置會同時啟動并轉變為紅燈閃爍的狀態，伴有語音提示，阻車器已啟動，請注意上下行車輛或者行人注意避讓事故區域。等到阻車裝置恢復后，可以手動關閉報警裝置，此外，在彎道和三岔口部分可以單獨設置紅綠燈控制系統，利用語音報警裝置，可以進一步提升無軌膠輪車的運行安全[3]。

（二）主控界面設計

在對主控機界面進行設計時，主要從以下方面出發，保證主控機界面設計的合理性以及全面性：第一，開機界面。在主控機界面開啟后，可以自動運行防跑車監控程序，重新啟動后顯示出初始界面。第二，工作界面。在進入到工作界面后安裝的阻車裝置區域會被激活，不同檔位通訊狀態都會顯示通信正常的字樣，說明接收控制器處于正常工作狀態。車輛狀態欄會顯示沒有車輛通過。沒有安裝阻車裝置的區域通信狀態欄以及車輛編號欄會顯示出備用的字樣。在車輛運行過程中，通過某一阻車裝置區域時，接收控制器會將收到的車輛信號利用CAN 總線上傳到主控機，而車輛顯示欄會直接顯示出車輛通過的動畫。如果車輛處于正常運行狀態，狀態欄會為綠色字體，顯示出正常行駛車輛，并且車輛編號欄會顯示出車輛的編號。第三，車輛超速行駛顯示界面。如果在無軌膠輪車運行過程中出現超速行駛，通過阻車裝置雷達測速傳感器的監測區域時發出超速信號。同時會將超速的車輛編號發送到主控機，并對車輛編號超速區域、超速時間等進行記錄保存文檔。一般超速車輛行駛狀態欄的字體顏色為黃體，顯示車輛超速行駛。第四，急停按鈕按下阻車裝置后的動作界面。在車輛駕駛員發現車輛失控，處于失速狀態時，可以及時按下發射器急停按鈕，接收控制器在獲取消息后可以及時啟動阻車裝置，彈出阻車泡沫攔截失速車輛。同時將車輛信息上傳到主控機，主控機對所有的信息進行記錄，分析動作原因。在井口、井底的接收控制器會安裝語音報警器，報警器綠燈會直接變為紅燈，并語音提示下井、升井車輛注意避讓阻車裝置區域，防止出現車輛堵塞，影響事故處理效率。在阻車裝置區域復原后，需要按下主控機鍵盤的O 鍵解除報警。此時，主控機界面會恢復到正常工作狀態，停止語音提示。第五，車輛失速狀態阻車裝置動作界面。阻車裝置前方會安裝雷達測速傳感器，如果檢測到車輛速度超出動作設定，傳感器會發送動作信號，控制器接收到信號后會啟動阻車裝置并彈出阻車泡沫對失速車輛進行攔截，將車輛阻車裝置動作區域信息上傳到主控機。主控機將相應信息發送到語音報警器，報警器的綠燈會變成紅燈，并語音提示下井、升井車輛注意避讓阻車裝置區域，防止出現車輛堵塞，影響事故處理效率。在阻車裝置區域復原后，需要按下主控機鍵盤的O 鍵解除報警。此時，主控機界面會恢復到正常工作狀態，停止語音提示。

結語

綜上所述，根據當前煤礦用無軌膠輪車存在的安全隱患加強失速保護系統設計和應用工作，可以在極大程度上提高煤礦用無軌膠輪車的安全水平，確保工作人員的人身安全，提升煤礦開采效益。在此次無軌膠輪車失速保護裝置設計應用過程中，為了對裝置的整個運行效果進行全面掌握，可以將邯鄲市鑫澤機械電子設備有限公司生產的無軌膠輪車失速保護裝置安裝應用到國家能源集團國神公司三道溝煤礦，經過驗證分析，該失速保護裝置具有突出的應用效益，在極大程度上減少了無軌膠輪車失速時存在的安全問題，確保工作人員的人身安全，同時提高了煤礦的開采效益。