一種礦用自動常閉式擋車系統

鄭曉彬

（山西大同永定莊煤業公司，山西 大同 037000）

0 引言

在自動常閉式擋車系統中，會通過擋車欄實現對礦車通過的控制，一般擋車欄需要設置在斜巷邊坡點下方一列車長度的地方，在實際應用中通過常閉式擋車欄可以有效預防礦車的失控風險。不過在實際的自動常閉式擋車系統應用中，還存在擋車欄狀態指示不明確、缺乏速度檢測功能和自動化操作水平低的問題，在一定程度制約了自動常閉式擋車系統價值的發揮，因此有必要對礦用自動常閉式擋車系統進行分析，在提高對該系統的了解程度后，提高應用價值。

1 礦用自動常閉式擋車系統的原理

目前，自動常閉式擋車系統在煤礦井下有著較高的應用效果，其原理是擋車系統借助傳感器對礦車位置和速度進行感應并發出信號，在PLC 控制器接受傳感器信號并進行處理分析后，對電磁氣控閥的開關進行控制，進而實現擋車欄的自動升起、下落，實現礦車的通行、阻擋，該系統的運行原理可以參考圖1。

圖1 礦用自動常閉式擋車系統原理

在礦用自動常閉式擋車系統中，還有氣手動操作和電手動操作，對于電手動操作而言，可以在電自動操作出現問題時，通過切換按鈕轉換成電手動操作，實現對控制面板其他按鈕的控制。而出現停電事故時，在電自動、手動操作都無法有效使用下，可以將自動操作切換成氣手動操作，利用對操作臺按鈕的控制，避免停電對礦車上、下行產生影響[1]。

1.1 礦車下行

結合圖1 所示，當礦車下行到傳感器A、B 位置時，A 傳感器會接收礦車下行的指令并對礦車進行檢測，B 傳感器會將礦車的速度、位置等信息發送給PLC 控制器，PLC 控制器會結合預先設計的礦車合理速度對當前礦車的速度進行判定，在速度正常的前提下PLC 控制器會發出電磁氣控閥動作信號，升起擋車欄，具體在顯示器中指示燈為紅亮；在速度過高下，PLC 控制系統無電磁氣控閥動作信號輸出，常閉擋車欄無動作并發出報警信號，提示周圍相關人員。當礦車下行到傳感器C 位置時，代表礦車已經安全通過擋車欄，C 傳感器會發出對應的信號，PLC 控制器會將擋車欄下落的信號發送給電磁氣控閥，在擋車欄常閉后，顯示器指示燈為綠亮。

1.2 礦車上行

當礦車上行中，在到達C 傳感器時，傳感器重復上述操作，在進行礦車上行指令接受礦車速度檢測和速度信號傳輸后，PLC 控制器在判定礦車速度安全后，發出電磁氣控閥動作信號，在擋車欄升起時，顯示器指示燈為紅亮；反之PLC 控制器判定礦車超速時，常閉擋車欄無動作且發出報警信號，提示周圍人員。當礦車上行到傳感器B 時，PLC 控制器會接受B 傳感器的信號，控制電磁氣控閥動作，使擋車欄下落常閉，此時顯示器指示燈為綠亮。

2 礦用自動常閉式擋車系統的部件組成

2.1 傳感器、PLC 主機

在傳感器選擇上，可以使用旋轉編碼器，當旋轉編碼器安裝在深度指示器的傳動軸上或者電機輸出軸上時，能實現對礦車上、下行位置和方向的監測，同時向PLC 主體發送脈沖信號。結合旋轉編碼器所具有的精密性特點，為了提高應用效果要避免在安裝中粘上雜物，同時在緊固時要注意緊固力矩，一般控制在0.49 N·m 左右，并在電源關閉下進行配線工作[2]。

在礦用自動常閉式擋車系統中PLC 主機是該擋車系統中的核心組成部分，當絞車運轉時，PLC 會接收旋轉軸編碼器發出的脈沖信號，通過信號的分析處理，既可以確定絞車的旋轉方向和行程，也能了解礦車的位置和運動方向。當PLC 確定礦車到達預設的位置點后，會向提升機發出控制信號，使其進行擋車欄的上升和下落。需要提前將擋車欄的上升下落位置數據輸入到PLC 主機中，滿足礦車通行需要。

2.2 擋車欄、提升機

一般擋車欄所使用的鋼絲需要具有較強的韌性和強度，可以選擇6×37－Φ24 的鋼絲繩，要將鋼絲繩和Φ18 mm 的圓鐵用鐵絲綁扎。一般在擋車欄工作中，上升狀態下需要擋車欄最終離地距離不低于2.2 m；下落狀態中需要擋車欄最終懸離地0.4 m。需要注意的是，擋車欄跟吸能器的距離不能低于3.5 m，且用繩卡將擋車欄鋼絲繩和吸能器進行連接。

提升機主要用于擋車欄的上升和下落，一般需要在擋車欄上方5～10 m 的位置安裝提升機，具體需要固定在巷道工字梁的中間一側或頂部，避免對礦車和員工造成通行影響。需要注意的是，提升機的高度需要控制在軌道面之上2.2 m，且注意滾輪和滑輪之間的鋼絲繩保持平行狀態。

2.3 語音報警箱、信號控制箱

語音報警箱可以發出1 kHz 的音頻報警信號，可以為礦車上下行周圍的員工起到警示作用，同時也可以提醒司機，降低事故危險性。信號控制箱是自動常閉式擋車系統和核心部分，一般需要安裝在絞車房，避開潮濕的地方進行安裝。

2.4 吸能器

一般在吸能器的安裝中，會將6×37-Φ24 的鋼絲繩壓放在吸能器里，其中小圓柱端鋼絲繩會留有超過3 m 的余繩；大圓柱端鋼絲繩會留有超過1.5 m 的余繩，同時連接擋車欄。需要注意是，吸能器跟擋車欄的距離需要超過3.5 m，結合實際測試，吸能的最大沖擊動能承受為168×106N·m，可同時支持四輛礦車的需求。

3 自動常閉式擋車系統的運行注意事項

1）當進行擋車欄的下放時或者提升時，需要關注報警顯示器上對應的指示燈是否閃爍，一般擋車欄常閉時對應指示燈綠亮。

2）主絞車的提升速度不可超過2 m/s。

3）需要做好擋車欄等結構的定期檢查工作，確保系統運行的可靠性。

4）在出現停電事故時，為了確保系統運行的可靠性，需要在送電時手動提起擋車欄，并將礦車在副井口停車處進行位置校正，再結合系統操作進行，如果礦車在停電后不運動，可以直接按下手、自動轉換按鈕，使系統處于自動狀態。需要注意的是，在形成誤差超過3 m 時，要對礦車行程進行校正。

5）為了提高該系統的使用安全性，需要提升串車長度不超過10 m，且提升超長物料和進行快速運行時，需要手動提升擋車欄，不能切入自動狀態。

6）在進行系統維護時需要保證電機的相序不變。

7）需要對常見故障進行檢測和處理，見表1。

表1 系統常見故障及誘發因素、處理措施

4 結語

隨著信息時代的不斷發展，常閉式軌道斜巷擋車系統也得到了不同程度的優化，在技術不斷成熟下，促進了該系統在斜巷防跑車工作中的價值，結合很多煤礦井下的常閉式擋車系統應用情況看，還不能有效了解和使用該系統，因此需要對該系統的原理、設備組成和運行注意事項進行分析，確保該擋車系統可以更好的發揮出功能豐富、維修成本低的特點，滿足煤礦安全開采需要。