礦用自動常閉式擋車系統設計及應用

劉思敏

（晉能控股煤業集團永定莊煤業公司，山西 大同 037000）

0 引言

在煤礦井下開采中，常閉式擋車欄的安裝，需要先確保滿足斜巷防跑車的規定，一般要求斜向變坡點的下方略大于1 列車長度處裝設擋車裝置，在借助擋車系統后可以滿足巷道運輸安全的需要。結合之前斜巷開采所應用的常開式雷達捕車器而言，存在著較多問題，既缺乏常閉功能，也受到雷達單點測速動作不準確的影響，易出現誤動作，因此目前煤礦開采多應用自動常閉式擋車系統，為了更好的做好斜巷防跑車工作，下面將對自動常閉式擋車系統的設計與應用進行分析。

1 設備結構組成

礦用自動常閉式擋車裝置具有重要價值，以BFP1-660/B 型自動控制常閉式防跑車裝置為例，該裝置有著以下功能：第一，可以與絞車聯鎖常閉，絞車關閉狀態下擋車欄常閉；第二，當絞車完成礦車牽引任務后，能自動關閉；第三，具有防跑車作用，在意外出現跑車后通過擋車欄可以將礦車攔截。其設備結構組成主要由有試驗盒、測速電路、主控箱、限位器、提升機、擋車欄等，同時也包括測力傳感器、測速傳感器、開車傳感器和可以反應傳感器情況的聲光顯示報警器，具體的結構組成可以如圖1 所示[1]。

圖1 BFP1-660/B 型軌道斜巷防跑車設備組成

2 系統設計原理

在進行自動常閉式擋車系統設計中，當常閉式擋車在進行正常運行時，擋車欄便會處于關閉狀態，當絞車運行啟動時，該系統會結合數據的采集對跑車的具體位置和方向進行明確，且在礦車接近擋車欄時，對應的設備還會發出擋車信號。一般在車速處于規定范圍內且擋車欄開啟時，礦車能正常通過擋車欄，不過在礦車速度不正常時，會在測速傳感器的數據監測和傳輸后，PLC 控制器會發出有效指令實現跑車控制，避免跑車事故。需要注意的是，常閉式保護裝置有著較強的動作靈敏性和較高的可靠性，既可以實現自動的擋車欄開啟和關閉，也能在系統故障中具有電手動操作或氣手動操作，圖2 為擋車系統設計原理[2]。

圖2 擋車系統設計原理

3 礦用自動常閉式擋車系統的應用分析

3.1 準備開車

在將主控箱隔離開關和絞車供電電源開關進行合上后，主控箱的主電源與執行電路、絞車可以得到電力支持進行工作，結合主控電路此時處于未通電狀態，故不進行工作。在接通顯示報警器的電源后，顯示報警器工作，具體的電源指示燈為紅亮[3]。

3.2 正常下行

當啟動絞車后，礦車開始下行運動，一般常閉式擋車系統有著靜態、監控、自動復位和自動斷電四個工作狀態。

1）在靜態工作狀態中。絞車的啟動和礦車的下行，都會在滾筒旋轉下被開車傳感器所感應，開車傳感器會發出KC 開車信號，能在顯示報警器上觀察到開車指示燈亮起，同時鋼絲繩在受力拉緊后，對應的測力傳感器也能發出CL 測力信號，并亮起對應的指示燈。在以上兩種信號燈同時亮起后，主控電路通電，此時擋車欄會下降，下落紅色指示燈LL 亮，系統由靜態工作轉為監控狀態。

2）在監控工作狀態中。第一個測速傳感器（以下簡稱為“一傳”）會先檢測到礦車，一傳會在礦車經過時發出高電平信號CS1，該信號既可以自鎖主控電源，也能啟動主控電路中的定時器，一般在出現CS1信號后，顯示報警器上會亮起一傳指示燈，并發出斷續蜂鳴聲（頻率1 kHz）。當礦車經過且被第二個測速傳感器（以下簡稱為“二傳”）感應時，二傳也能進行CS2 信號的輸送并亮起二傳指示燈。此時主控電路會結合CS1 與CS2 中的定時時間、運動時間對礦車速度合規性進行判定，當礦車速度處以預設標準時，主控電路會借助升欄信號的發出控制電機運轉，實現擋車欄的升起，確保礦車安全通過，反之，主控電路則無信號輸出，擋車欄仍處于常閉狀態，限制礦車通行。需要注意的是，結合升降限位器的運行特點，在擋車欄逐漸升起時，顯示報警器上的下落指示燈LL 逐漸熄滅，在擋車欄完全升起后，上升狀態的指示燈LH 才逐漸全亮。當礦車到達第三個測速傳感器時（以下簡稱為“三傳”），三傳在發出高電平信號CS3 后，顯示報警器上的三傳指示燈亮起，同時主控電路會借助降欄信號控制提升機反轉運行，完成擋車欄下放，最終回到常閉狀態。在擋車欄下落完成后，顯示報警器上的上升LH 指示燈滅，下落LL 指示燈亮。結合下限位信號作用，CS1、2、3 工作指示燈滅。

3）在自動復位工作狀態中。會借助三傳發出的降欄信號，通過自動復位電路實現主控電源斷電，使主控電路的測速、計時部分恢復到初始狀態，同時主控電源會自動解鎖，在CL、KC 信號正常提供下，持續進行擋車工作。

4）在自動斷電工作狀態中，當礦車順利通過一、二、三傳的測速區到達車場后，絞車會停止運轉，這時對應的測力傳感器、開車傳感器會停止工作，同時KC、CL 信號也會顯示，對應在顯示報警器上，KC、CL工作指示燈熄滅。在測力、開車信號消失后主控電路和測速傳感器也會暫停工作，自動常閉式擋車系統回到準備開車狀態。

3.3 正常上行

在井下礦車正常上行中，絞車啟動時主控電路會進入準備監控的待機狀態，在礦車上行到三傳時，三傳會發出高電平信號觸發主控電路工作，升起擋車欄，礦車安全通過；在礦車上行到一傳時，一傳也會發出高電平信號，使擋車欄下放，同時電路自動轉為工作靜態；在礦車上行到預停位置時，絞車和測力、開車傳感器會停止工作，自控電路回到最初工作狀態。

3.4 報警顯示控制系統

報警顯示器由隔爆和兼本安型防爆箱組成，具體在防爆箱上部為隔爆箱，本安電源電路安裝在內部；防爆箱下部為本安箱，兩邊4 個喇叭口能實現傳感器信號的接受，且內部裝有防水型報警喇叭與顯示器控制電路。一般在井下斜巷出現跑車問題時，跑車會先后進過一傳、二傳，在時間上小于定時器設計值，在主控電路不工作下，擋車欄仍處于常閉狀態，可以實現對跑車的阻停，落實井下開采的安全需要。需要注意的是，在對跑車進行攔截后，對應的驅動報警電路會動作，既會通過顯示報警器的報警指示燈提醒周圍人員，也能通過喇叭發出聲音（1 kHz），引起絞車操作司機的注意。

3.5 運行人車

結合煤礦井下開采規定，在運行人車時需要關閉自動常閉式擋車系統，同時通過手控盒的利用，確保主控箱內電源停止供電和擋車欄有效升起。需要注意的是，在運行人車時還要確保顯示器上的信息得到清除，一般要先松開手控盒按鈕，再切斷顯示報警器電源實現信號消除，在接通電源后開始運行人車。

4 結語

自動常閉式擋車系統在井下生產中有著重要價值，既通過自動化的操作降低了工作人員的勞動強度提高運輸效率，也能對擋車欄狀態進行監視，在非正常工況下通過語言報警功能，還可有效地預防運輸事故，因此自動常閉式擋車系統具有重要價值，通過對準備開車、正常下行、正常上行、報警顯示控制系統和運行人車等方面進行設計分析后，可以更好地幫助煤礦企業落實好常閉式擋車系統的應用。經過實踐應用，該系統維護工作量較少，試驗動作靈敏可靠，能確保巷道的運輸安全。