燕子山礦無軌膠輪人車的安全實用性設計與改造應用

薛錦龍

（晉能控股煤業集團燕子山礦，山西 大同 037000）

無軌膠輪人車主要擔負著礦井生產人員的運送工作，與傳統軌道運人以及架空人車運人相比，可大大縮短生產人員到達作業地點的時間。但部分車型驅動方式為兩驅，在泥濘的巷道中往往存在打滑和拋錨現象；缺少輔助制動裝置，發生剎車失靈事故后無法制動；部分車型為單駕駛室，應急處置安全系數低；車廂高度偏低，乘坐人員的舒適感較差，車輛顛簸時乘坐人員易與車廂頂碰頭等等。以上問題都會造成人員傷亡和財產損失。

1 方案優化目標

按照無軌膠輪人車現場運行中存在的問題，提出以下優化目標：（1）所有車輛必須采用四輪驅動方式。（2）在滿足《礦用防爆柴油機無軌膠輪車通用技術條件》（MT/T 989-2006）標準對制動系統要求的基礎上[1-2]，再增加一套獨立的輔助制動系統。輔助制動系統應采用操作手把控制方式，安裝在主、副駕駛位置中間方便操作的位置。（3）無軌膠輪人車必須設有副駕駛室（倉），配備副駕駛人員，在車輛失速后能夠輔助主駕駛人員實現車輛應急操作。（4）無軌膠輪人車車廂必須全部進行加高改造，車廂內部凈高不小于1480 mm，并對車廂座椅、扶手（拉手）進行科學優化，滿足人體工學要求，確保乘坐安全舒適。

2 方案設計

燕子山礦在用無軌膠輪人車車型共3 種，分別為：9 座整體式人車、20 座整體式人車、24 座雙向鉸接式人車。具體改造內容如下：

2.1 四輪驅動設計

由于整體式車輛屬于輕型車輛，均采用兩輪驅動的方式，而鉸接式車輛屬于重型車輛，均采用四輪驅動的方式，因此應對整體式人車進行四輪驅動設計改造，具體為：設計四輪驅動的底盤車架，底盤車架可以選擇成熟的越野輕卡底盤；設計轉向驅動承載橋，二驅的前橋為轉向承載橋，無驅動功能，采用四輪驅動后，前橋將變成轉向驅動承載橋；設計傳動系統，整體式四輪驅動可以采用機械傳動、液力機械傳動、全液壓機械傳動、全液壓傳動以及電傳動5 種方式，本次從機械傳動入手，機械傳動需要增加分動箱，由原來的后輪驅動變成前、后四輪驅動；調整后懸架，因前橋結構差異，前板簧安裝面上移，為保證整車姿態角，后懸架處需增加墊塊處理；發動機選擇符合國Ⅲ排放標準柴油發動機即可。

2.2 增加輔助制動系統

按照《礦用防爆柴油機無軌膠輪車通用技術條件》（MT/T 989-2006）的要求，在此標準基礎上，再增加一套獨立的輔助制動系統，并且輔助制動系統應采用操作手把控制方式，安裝主、副駕駛位置中間，檔位手把后方與阻車制動并排，方便操作的位置。通過多次討論研究，確定了“行車制動+駐車制動+緊急制動+第四套輔助制動”的方案，如圖1 制動系統設計圖。具體為：

圖1 制動系統設計圖

行車制動：采用液壓制動、彈簧釋放的方式，通過設置于駕駛員側的腳踏液壓制動閥實現；

駐車制動：采用彈簧制動、液壓釋放的方式，通過設置于駕駛員座位右側的駐車制動閥（手動控制液壓閥）實現；

緊急制動：采用彈簧制動、液壓釋放的方式，通過設置于主駕駛側儀表臺處的手拍式氣動按鈕閥（氣控液）實現；

第四套輔助制動：采用彈簧制動、液壓釋放的方式，通過設置于主駕駛座位與副駕駛座位之間的手動控制液壓閥實現。

2.3 增配副駕駛室

為提高無軌膠輪車運輸安全，推行副駕駛模式，要求所有車輛均應配置副駕駛或副駕駛艙。目前，整體式車輛已經具備副駕駛位置，鉸接式均無副駕駛位置，因此需要對鉸接式車輛的副駕駛位置進行研究設計，共提出了三種方案：分別是主駕駛與副駕駛橫向并排方案、主駕駛與副駕駛橫向并排分駕駛室方案、主駕駛與副駕駛縱向并排方案。綜合考量實際情況，最終確定了主駕駛與副駕駛橫向并排方案，即副駕駛與主駕駛在同一個駕駛室內，兩個橫向并排布置。

2.4 優化乘人車廂結構

在用的無軌膠輪人車車廂高1320 mm，人員乘坐凈高790 mm，下井工人乘坐后，安全帽常常與車內扶桿碰撞，且座椅是平板，乘坐后不舒服。經過多次研究調研，并依據《人機工程學》，將車廂內部高度增加到不小于1480 mm，乘坐的座椅設計成曲面，扶手仿照公交車，采用吊環式，并配有磁鐵可吸附在車頂上，具體如圖2。

圖2 車廂設計圖

3 應用效果

燕子山礦對原有的9 座整體式人車、20 座整體式人車、24 座鉸接式人車按照設計進行了改造，并聯合車輛廠家對新購置的車輛進行了優化升級，實現了兩驅變四驅、增加了輔助制動系統、配備了副駕駛室及副司機、加高了車廂等人性化改造，車輛的安全性和舒適性極大提升，取得了較好的現場應用效果，得到了井下作業人員的一致認可。

4 結論

（1）本文設計改造了整體式兩驅無軌膠輪車四輪驅動，從根本上提高了車輛運行的安全性、穩定性和可靠性，推動了無軌膠輪車運輸的安全高效和創新發展。

（2）在MT989 制動系統要求標準的基礎上，又創新性地增加一套輔助制動系統，使車輛制動的可靠性又提高了1 倍以上。

（3）創新設計了無軌膠輪車副駕駛室（倉），配備了專職的副駕駛人員，專門負責緊急情況下輔助制動系統的操作，實現了應急情況下主副駕駛員雙制動模式，使車輛制動操作的可靠性又提高了1 倍。

（4）從滿足人體工學的要求出發，重點優化了乘人車廂內部結構，主要對車廂空間、座椅配置、扶手（吊環）型式等進行了設計改進，進一步提高了乘員安全性和舒適性。