窄軌電機(jī)車技術(shù)及發(fā)展展望

湘潭電機(jī)股份有限公司 陳清理 錢明華

一 前言

受礦山巷道空間環(huán)境的限制，在這些礦山井下運(yùn)輸?shù)V石、物料、人員的電機(jī)車的軌距和干線機(jī)車1435mm軌距相比均窄了許多，所以人們一般把這些電機(jī)車稱之為窄軌電機(jī)車。窄軌電機(jī)車是一個(gè)門類繁多規(guī)格復(fù)雜，分類標(biāo)準(zhǔn)多樣。產(chǎn)品如按軌距分道有475mm、600mm、762mm、900mm，按機(jī)車的粘著重量分有：1.5t 、2.5t、3t、5t、6t、7t、8t、10t、12t、14t、15t、18t、20t。按電機(jī)車的安全程度分有增安型、礦用一般型、防爆特殊型、隔爆型，若按電壓等級(jí)分有：100V、25V、550V（架線式）48V、88V、90V、110V、120V、132V、140V、144V、196V、256V等電壓等級(jí)的電機(jī)車，按駕駛室的方位和數(shù)量又可分為一端或兩端司機(jī)室的電機(jī)車及司機(jī)室居中的電機(jī)車。但用的最廣泛是如下三種分類習(xí)慣，即按粘著質(zhì)量的噸位大小分，按電機(jī)車得到的電源方式分為：架線式電機(jī)車和蓄電池電機(jī)車，按是否防爆分為防爆電機(jī)車和普通型電機(jī)車。

二 窄軌電機(jī)車的基本結(jié)構(gòu)及功能

窄軌電機(jī)車不管如何分類，外形、大小如何不同但作為運(yùn)輸工具，他們的最基本的結(jié)構(gòu)卻是都必須的，基本功能也是相近的下面以蓄電池機(jī)車為例，對(duì)其結(jié)構(gòu)、功能進(jìn)行說(shuō)明。蓄電池機(jī)車的外形結(jié)構(gòu)見(jiàn)下面的圖1.

圖1 蓄電池電機(jī)車外形圖

窄軌電機(jī)車按牽引電力的來(lái)源分為架線式和蓄電池式電機(jī)車及即可由架線電網(wǎng)供電又可由蓄電池供電的復(fù)式能源電機(jī)車三種。其中架線式電機(jī)車由于電網(wǎng)導(dǎo)線和受電弓在運(yùn)行中產(chǎn)生的電火花使架線式電機(jī)車只能使用在無(wú)瓦斯的煤礦中，而蓄電池由于自帶動(dòng)力而廣泛運(yùn)用在有瓦斯的礦井下，當(dāng)然也適合于隧道掘進(jìn)、過(guò)江通道等不安裝電網(wǎng)的工程中。圖中的司機(jī)室是電機(jī)車司機(jī)工作的地方內(nèi)置司機(jī)控制器及機(jī)車運(yùn)行所需的各類儀表、開關(guān)、照明等。而司機(jī)控制器是電機(jī)車司機(jī)對(duì)提供牽引動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)發(fā)出啟動(dòng)、調(diào)速、減速、制動(dòng)、前進(jìn)后退等指令的控制裝置，電動(dòng)機(jī)是為電機(jī)車提供驅(qū)動(dòng)力的機(jī)械。在小噸位電機(jī)車中如1.5t、2.5t少量3t電機(jī)車中由一臺(tái)直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。而在絕大多數(shù)電機(jī)車中是由2臺(tái)直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，一般在大噸位的電機(jī)車如12t以上的還有一臺(tái)為提供壓縮空氣的輔助直流牽引電動(dòng)機(jī)。而在VVVF驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中則是由兩臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)為電機(jī)車提供牽引動(dòng)力的，目前VVVF驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在整個(gè)窄軌電機(jī)車牽引技術(shù)中所占比例尚不會(huì)超過(guò)5%，但它卻是窄軌工礦電機(jī)車技術(shù)進(jìn)步的最大空間。

制動(dòng)裝置是保證電機(jī)車安全運(yùn)行、滿足運(yùn)輸要求的必備結(jié)構(gòu)，其手動(dòng)機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)示意圖見(jiàn)如下圖2:

圖2 制動(dòng)裝置示意圖

進(jìn)行制動(dòng)操作時(shí)順時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，其絲桿螺母?jìng)鲃?dòng)付2、3帶動(dòng)橫臂4水平移動(dòng)，與4相連的拉桿機(jī)構(gòu)5帶動(dòng)閘瓦7貼緊車輪6踏面，對(duì)車輪施加阻力距使電機(jī)車減速直至停止。由于該系統(tǒng)是由人力來(lái)操作的，因此要求杠桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要使手輪操作力不大于160N力，否則要改用氣動(dòng)操作的制動(dòng)系統(tǒng)。

由輪對(duì)、減速箱聯(lián)軸器、電動(dòng)機(jī)、托架等組成的走行裝置簡(jiǎn)圖如下圖3所示：

它能通過(guò)減速箱內(nèi)的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速傳遞到輪對(duì)上轉(zhuǎn)為電機(jī)車所需的輪周持續(xù)力和運(yùn)行速度，其中的輪對(duì)是電機(jī)車安全可靠運(yùn)行的最關(guān)鍵部件。緩沖器安裝于電機(jī)車的前后端下部位置，內(nèi)外殼內(nèi)安裝有彈簧和牽引銷，用以緩和礦車對(duì)電機(jī)車的沖擊并牽引礦車。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)如下圖4所示，

圖3 電機(jī)車走行裝置圖

圖4 電機(jī)車緩沖器結(jié)構(gòu)圖

緩沖器有如下幾項(xiàng)性能指標(biāo)：

緩沖器行程

緩沖器受到?jīng)_擊力時(shí)，其彈性元件產(chǎn)生的最大變形量稱為行程

緩沖器的最大阻抗力

緩沖器受到?jīng)_擊達(dá)到行程時(shí)的外沖擊力

緩沖器的容量

緩沖器在受到?jīng)_擊時(shí)彈性元件在壓縮過(guò)程中所作的功稱為緩沖器的容量

回彈能量

緩沖器的彈性元件在復(fù)原時(shí)所放出的能量

能量吸收率

緩沖器彈性元件在受沖擊而壓縮過(guò)程中，其中一部分能量被阻尼消耗，這被消耗的部分能量與緩沖器的容量之比即為能量吸收率

耐久性

緩沖器在使用中保持其容量的能力稱為耐久性，它主要取決于彈性元件的性能，溫度等因素。

緩沖器的示功圖見(jiàn)如下圖5所示，

圖5 緩沖器的示功圖

圖中的OAFO面積為緩沖器的容量。陰影面積OAEO為阻尼所消耗的能量。OEFO為緩沖器在沖擊外力消失后彈性元件復(fù)原時(shí)釋放出的能量。

撒砂裝置也是窄軌電機(jī)車可靠運(yùn)行不可缺少的裝置之一，它的作用是在電機(jī)車車輪前的軌道面上撒砂，以增大輪、軌之間的粘著系數(shù)及摩擦系數(shù)加大牽引力。在正常情況下，撒砂對(duì)粘著系數(shù)的影響見(jiàn)下表1所示：

?

架線式電機(jī)車和蓄電池電機(jī)車由于功能相同，故大部分結(jié)構(gòu)、功能都是相同或相近，但仍有不少不同的地方，如在外形上架線式電機(jī)車就有蓄電池機(jī)車不具有的受電弓和自動(dòng)開關(guān)等電氣配置，而自帶電源的蓄電池電機(jī)車上的蓄電池卻成為區(qū)別它們的根本標(biāo)志見(jiàn)圖1中的項(xiàng)9,同時(shí)由于井下沒(méi)有調(diào)車場(chǎng)返回時(shí)列車變?yōu)榈V車在前，機(jī)車在后的隊(duì)列，使在司機(jī)室開車的司機(jī)由于被蓄電池箱的高度擋住了嘹望視線不利安全行車，為此又有了將蓄電池電機(jī)車的司機(jī)室增加為前后各一個(gè)的新車種，以利司機(jī)可在往返路程上使用便于他們嘹望的司機(jī)室。圖1即是有兩端司機(jī)室的蓄電池電機(jī)車的外形圖。

三 窄軌電機(jī)車傳統(tǒng)控制模式

傳統(tǒng)的窄軌工礦電機(jī)車的控制運(yùn)行模式除了極少量小噸位蓄電池電機(jī)車?yán)脙山M電池作串、并聯(lián)組合來(lái)控制電機(jī)車的啟動(dòng)、調(diào)速運(yùn)行外，絕大多數(shù)是利用如圖6方式所示：

這種方法是利用在串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組內(nèi)串電阻并在啟動(dòng)過(guò)程中不斷切去部分電阻并改變兩臺(tái)電機(jī)的聯(lián)接方式的模式來(lái)操控電機(jī)運(yùn)行的。圖中經(jīng)濟(jì)級(jí)是指串、并聯(lián)電路中的電阻全部切完后電機(jī)可以長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的級(jí)位，而在串、并聯(lián)回路中電阻尚未全部切除的情況下該級(jí)位是不能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的。對(duì)于窄軌電機(jī)車在尚有電阻串在電路中的情況下該級(jí)運(yùn)行時(shí)間應(yīng)在8秒鐘以下，早期的北京地鐵在串有電阻的調(diào)車位，只能運(yùn)行13秒鐘時(shí)間，該模式可以安全地操縱電機(jī)車在井下的各種運(yùn)輸作業(yè)的要求，但是該模式有大量的電能消耗在電阻上并且電阻產(chǎn)生的熱量還會(huì)危及安裝在它周圍的電氣設(shè)備的安全。這給安裝空間極其狹窄的電機(jī)車設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的困難。同時(shí)電阻、電路的不斷切除、轉(zhuǎn)換使司機(jī)控制器設(shè)計(jì)復(fù)雜體積增大，所需大容量接觸器數(shù)量均會(huì)增加，而這又會(huì)造成電路復(fù)雜，故障率增高。

圖6 雙機(jī)牽引電機(jī)車串并聯(lián)起動(dòng)、調(diào)速示意圖

下面的圖7即為運(yùn)用該種模式控制電機(jī)的一個(gè)實(shí)用電路。

圖7 7t調(diào)阻車電氣原理圖

大多數(shù)調(diào)阻車電氣原理，該模式的各種實(shí)用電路不管結(jié)構(gòu)如何復(fù)雜在進(jìn)入到最高速運(yùn)行的電動(dòng)運(yùn)行方式和進(jìn)入到動(dòng)力制動(dòng)后的雙機(jī)交叉橋式連接多為如下面的圖8所示，

圖8 雙機(jī)牽引時(shí)電機(jī)車的電動(dòng)狀態(tài)和制動(dòng)狀態(tài)示意圖

其中的a)圖即為切除所有電阻并且雙電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成并聯(lián)狀態(tài)兩電動(dòng)機(jī)施加最高電壓運(yùn)行于最高速的電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，而b)圖上所示為已斷開電源電動(dòng)機(jī)連接成穩(wěn)定電氣聯(lián)系的交叉橋式連接的制動(dòng)電路，在這個(gè)制動(dòng)電路中的兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)在斷開電源后仍在電機(jī)車?yán)^續(xù)旋轉(zhuǎn)的狀下變成發(fā)電機(jī)并且由于M1電樞發(fā)生的電動(dòng)勢(shì)給M2的磁場(chǎng)Q2供電，而M2的電樞給M1的磁場(chǎng)Q1供電M1、M2發(fā)出的電能消耗在R1～R4中，并通過(guò)調(diào)節(jié)R1～R4串在電路中阻值的大小調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的大小。

四 窄軌電機(jī)車的斬波控制模式

由前敘知傳統(tǒng)控制模式由于大量電能消耗在電阻上造成能源的大量浪費(fèi)并且由于電阻分?jǐn)嗲谐斐呻娐冯娏鳑_擊使電機(jī)車運(yùn)行速度波動(dòng)，于是人們開始采用脈沖開關(guān)取代電阻降壓來(lái)對(duì)加在電動(dòng)機(jī)上的電壓進(jìn)行斬波以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)得到電壓的大小，從而改變電機(jī)車運(yùn)行速度的高低，目前利用脈沖斬波技術(shù)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，該脈沖斬波控制模式見(jiàn)圖9所示，

依據(jù)斬波器所采用的電力電子功率器件的不同，目前的斬波控制技術(shù)又可分為可控硅斬波技術(shù)和IGBT斬波控制技術(shù)兩種。由于可控硅斬波技術(shù)運(yùn)用更早，技術(shù)上更加成熟，現(xiàn)有斬波技術(shù)控制系統(tǒng)中使用可控硅電力功率器件又占了大部分，所以下面以可控硅斬波技術(shù)為例，對(duì)該模式進(jìn)行分析論述。該模式的實(shí)用主原理圖和觸發(fā)控制線路圖如下圖10、圖11所示。

圖11 可控硅觸發(fā)控制電路圖

斬波控制模式不管實(shí)用電路如何復(fù)雜，使用何種類型的電力電子器件其主電路的兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)總只作并聯(lián)連接，這使得司機(jī)控制器的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化、線路觸點(diǎn)大為減少、電路故障率降低、電機(jī)車運(yùn)行可靠性提高。

圖10中的主可硅SCR1在啟動(dòng)時(shí)若加上脈沖SCR1使接通主電路兩并聯(lián)的電動(dòng)機(jī)得到電壓，SCR1若關(guān)斷，兩并聯(lián)的電動(dòng)機(jī)得不到電壓，而要關(guān)斷SCR1必須設(shè)置換流電感L1、換流電容C和副硅SCR2組成關(guān)斷電路原理如下：

主電路電源E首先通過(guò)L1、 D1、L2電機(jī)支路及R0、D3支路對(duì)C充電成上正下負(fù)，觸發(fā)主硅SCR1使其導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)得到電壓而轉(zhuǎn)動(dòng)，要關(guān)斷SCR1主硅時(shí)則在副硅SCR2上加上觸發(fā)脈沖，使之導(dǎo)通則C通過(guò)副硅及L1放電，放電完畢因L1的電慣性作用使C又反向充電成上負(fù)下正此時(shí)這個(gè)電壓對(duì)主、副硅而言均為反向電壓，這使得副硅、主硅先后關(guān)斷故由于主硅關(guān)斷后兩并聯(lián)電動(dòng)機(jī)又失去電壓，電源又繼續(xù)對(duì)C充電，重復(fù)上述過(guò)程并再次關(guān)斷主硅、副硅作準(zhǔn)備。

由上述知控制主硅SCR1導(dǎo)通時(shí)間的長(zhǎng)短就能改變電動(dòng)機(jī)上得到電壓的多少而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)而使電機(jī)車的速度高低得到調(diào)節(jié)，那么怎樣控制SCR1導(dǎo)通時(shí)間的長(zhǎng)短呢？這是通過(guò)圖11的脈沖觸發(fā)電路的作用而實(shí)現(xiàn)的。由圖11可見(jiàn)左邊為主振環(huán)節(jié)和功率放大環(huán)節(jié)，而右邊為副脈沖振蕩環(huán)節(jié)和功率放大環(huán)節(jié)，為了保證主副脈沖同步，采用了由SCR5、C5和SCR4組成的可控硅雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路。當(dāng)接通電源后，由于C4的充電比C6快，當(dāng)VC4按指標(biāo)曲線逐漸上升到單結(jié)晶體管BT1的峰點(diǎn)電壓Vp時(shí)，單結(jié)晶體管BT1導(dǎo)通，C4上的電壓VC4接近發(fā)射極E與第一基極B1向電阻R6放電而在R6上得到一個(gè)脈沖電壓VB6此脈沖一路去觸發(fā)SCR3經(jīng)放大后MB2輸出副脈沖經(jīng)D5去觸發(fā)副可控硅SCR2，另有一路去觸發(fā)SCR4，SCR4導(dǎo)通后電源經(jīng)R9、SCR4對(duì)C5充電成“左正右負(fù)”使單結(jié)晶體管BT1失去電源而停振。

主脈沖G1的發(fā)出：在SCR6和MB1構(gòu)成的放大電路中，R15的阻值較大并使流過(guò)R15和SCR6支路的電流小于SCR6的維持電流，所以正常情況下SCR6是斷開的，當(dāng)VC6上的電壓上升到單結(jié)晶體管BT2的峰點(diǎn)電壓Vp時(shí)，BT2導(dǎo)通，在電阻R12上產(chǎn)生脈沖電壓VB2使SCR6導(dǎo)通，電容C1通過(guò)MB1和SCR6放電，當(dāng)放電電流小于SCR6的維持電流時(shí)，SCR6又關(guān)閉這使得MB1二次線圈中感應(yīng)出一個(gè)寬脈沖，經(jīng)二極管D10去觸發(fā)主可控硅SCR1，當(dāng)R12產(chǎn)生的脈沖電壓VB2使SCR6導(dǎo)通的同時(shí)也觸發(fā)導(dǎo)通了SCR5使SCR4因承受反壓而關(guān)閉，這使得C5又經(jīng)SCR5電源和R8反向充電，使得單結(jié)晶體管BT1又得工作電壓重新起振重新發(fā)出副脈沖，使上述過(guò)程重新持續(xù)工作。

在主電路圖中還有一些重要的元件是必不可少的，如二極管D2為續(xù)流二極管它所起的作用是當(dāng)主可控硅SCR1關(guān)斷后給兩臺(tái)并聯(lián)的電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)提供一條通路保持電動(dòng)機(jī)電流的連續(xù)性使其運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。電阻R0和二極管D3這條支路是為了加快電容C的正向充電速度而設(shè)的。而電感L2除了能保證續(xù)流可靠外還能延長(zhǎng)電容C反向放電的時(shí)間，確保SCR1和SCR2可靠關(guān)斷，斬波器運(yùn)行平穩(wěn)、可靠。圖中的4條阻容吸收電路R、C00是為主電路中4個(gè)大功率器件SCR1、SCR2、D1、D2提供保護(hù)作用的。可控硅觸發(fā)控制電路圖11中的電源輸入端的電容器C1和穩(wěn)壓管DW1是對(duì)電源提供穩(wěn)壓、濾波功能的。

另外用新型元件IGBT作為斬波電路開關(guān)器件的斬波系統(tǒng)由于運(yùn)用時(shí)間不長(zhǎng)成熟性不如可控硅斬波調(diào)速系統(tǒng)，但I(xiàn)GBT斬波系統(tǒng)由于不要L、C元件組成關(guān)斷回路故使電路得到簡(jiǎn)化，故IGBT斬波調(diào)速系統(tǒng)是很有發(fā)展前途的。

五 窄軌電機(jī)車的VVVF交流調(diào)速控制模式

窄軌電機(jī)車由傳統(tǒng)的凸輪調(diào)阻模式進(jìn)入到節(jié)能的無(wú)級(jí)調(diào)速的可控硅斬波模式無(wú)疑是個(gè)巨大的進(jìn)步，調(diào)阻模式還是引發(fā)瓦斯爆炸的現(xiàn)實(shí)隱患，斬波調(diào)速方式從根本上消除了這一危險(xiǎn)因素。同時(shí)無(wú)級(jí)調(diào)速方式使電機(jī)車運(yùn)行速度平穩(wěn)無(wú)沖擊改善了司乘人員工作的舒適程度，但從技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)這樣的進(jìn)步只能說(shuō)是數(shù)量上的變化，而電機(jī)車從斬波調(diào)速的直流系統(tǒng)到VVVF的交流系統(tǒng)則是真正意義的質(zhì)的變化是革命性的變化。VVVF是輸出電壓和頻率可變的逆變器的縮寫。VVVF交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的出現(xiàn)使得原來(lái)在牽引系統(tǒng)占有絕對(duì)統(tǒng)治地位的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在短短的十幾年里徹底退出中國(guó)地鐵、輕軌牽引系統(tǒng)而簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、耐用的三相交流鼠籠式電動(dòng)機(jī)成了地鐵輕軌、干線電機(jī)車、動(dòng)車組首選的牽引動(dòng)力，從根本上杜絕了直流電動(dòng)機(jī)容易造成環(huán)火故障的頑疾，大大提高了列車運(yùn)行的可靠性，但由于礦山窄軌電機(jī)車這個(gè)行業(yè)的特殊性，選用VVVF交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)作為電機(jī)車的牽引系統(tǒng)的比例還不高，仍是落后耗能的傳統(tǒng)模式電阻調(diào)速型電機(jī)車占大都數(shù)，在2009年對(duì)我國(guó)生產(chǎn)工礦窄軌機(jī)車的中心湘潭初步統(tǒng)計(jì)，落后的電阻調(diào)速的窄軌機(jī)車的產(chǎn)量占80%以上，而斬波調(diào)速和VVVF調(diào)速的電機(jī)車僅為20%左右，而最先進(jìn)的VVVF所占比例不到1%,近年由于節(jié)能、環(huán)保、低碳的理念逐步深入人心，這個(gè)比例正在發(fā)生可喜的變化，創(chuàng)業(yè)剛剛十年的湘潭南方機(jī)電制造有限公司在2010年生產(chǎn)的窄軌電機(jī)車中，電阻調(diào)速的傳統(tǒng)電機(jī)車的比例已較大幅度地降到60%左右，現(xiàn)在該公司正在抓緊對(duì)架線式和蓄電池式電機(jī)車進(jìn)行VVVF交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)車的研制和開發(fā)。VVVF交流驅(qū)動(dòng)的主電路圖如下圖12所示。

圖12 VVVF變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主電路圖

這是一個(gè)典型的IC2M系統(tǒng)。電機(jī)車在正常進(jìn)入制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，如該網(wǎng)路附近沒(méi)有電機(jī)車吸收其制動(dòng)能量時(shí)則將使支撐電容C1、C2的電壓升高，當(dāng)這個(gè)電壓高到預(yù)定的整定值時(shí)電壓傳感器便會(huì)給制動(dòng)斬波器T7給出信號(hào)，觸發(fā)導(dǎo)通該IGBT管，使支撐電容C1、C2的制動(dòng)能量通過(guò)制動(dòng)電阻R5發(fā)泄掉，從而保護(hù)了支撐電容。圖中T1～T6即為三相輸出逆變器，M1、M2即為三相交流鼠籠式電動(dòng)機(jī)，電路圖上部的M3為驅(qū)動(dòng)空壓機(jī)的直流電動(dòng)機(jī)ZB，為直流變換器,將網(wǎng)壓轉(zhuǎn)換成24V的照明燈電壓，OF為接通電路的自動(dòng)開關(guān)同時(shí)在電機(jī)車工作時(shí)擔(dān)負(fù)過(guò)載、短路保護(hù)，DJC為瓦斯斷電報(bào)警儀。

六 窄軌電機(jī)車今后的發(fā)展方向

工礦窄軌電機(jī)車今后的發(fā)展應(yīng)在以下幾個(gè)方面：

首要的當(dāng)然是大力發(fā)展斬波調(diào)速模式和VVVF調(diào)速模式，這顯然是符合節(jié)能、環(huán)保、低碳方向的，而且這個(gè)空間目前是很大的，是最有潛力的一個(gè)方面。

大力推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化方面的工作，這可從蓄電池的電壓等級(jí)之多看從這項(xiàng)工作的必要性和重要性，如88V、90V和140V、144V幾個(gè)電壓等級(jí)，從生產(chǎn)管理和技術(shù)角度看完全沒(méi)必要作如此細(xì)分，另外軌距方面，雖然給出了600mm、762mm、900mm三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的軌距，而礦山實(shí)際情況還有不少稍大于或稍小于這三種軌矩的情況，這顯然給生產(chǎn)管理、使用和維護(hù)方面加大了壓力。

可以放棄使用錐形踏面，而從新電機(jī)車出廠就使用磨耗形踏面以明顯減少電機(jī)車輪軌的磨損，減少更換車輪鏇輪的工作量及其成本、延長(zhǎng)壽命、減少輪軌間接觸應(yīng)力，增加電機(jī)車抗脫軌保安全及橫向運(yùn)行的平穩(wěn)性。

除了對(duì)于踏面的改進(jìn)外，對(duì)輪箍的材料研究表明：降低鋼中碳和錳的含量完善熱處理工藝，將其硬度由現(xiàn)在HB240左右提高到HB320～HB340可以減少磨損和疲勞破壞?，F(xiàn)行輪箍成分、含量和布氏硬度見(jiàn)表2所示。

表2 輪箍鋼構(gòu)成元素及含量

采用冷光源LED燈，1962年美國(guó)通用電氣公司HoLonyak博士發(fā)明了發(fā)光二極管就顯示了其巨大的優(yōu)越性，由于他在常溫下就可發(fā)光且長(zhǎng)期點(diǎn)燃溫度不超過(guò)50°C無(wú)瓦斯爆炸危險(xiǎn)，比白熾燈的燈絲在3000°C才發(fā)光的效果要好并且LED非常節(jié)能，一盞9W的LED燈相當(dāng)于一盞35W的白熾燈。且LED燈壽命長(zhǎng)達(dá)5萬(wàn)小時(shí)以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)白熾燈，同時(shí)LED燈采用寬電壓設(shè)計(jì)時(shí)可直接在網(wǎng)壓下工作而不必象現(xiàn)行用燈一樣首先要利用直變器將550V或220V的接觸網(wǎng)壓或其它高電位的蓄電池電壓降到24V或12V才能工作這樣在見(jiàn)縫插針安裝空間狹小的司機(jī)室內(nèi)又可省出可觀的空間，由此可見(jiàn)用LED燈代替白熾燈的優(yōu)點(diǎn)是很多的。

盡最大可能改善司機(jī)室的空間，這個(gè)問(wèn)題受制約的因素太多，但供方仍應(yīng)千方百計(jì)不懈努力給在狹小空間的司乘操作人員在長(zhǎng)時(shí)間的工作中伸伸腰活動(dòng)活動(dòng)手腳的方便。

傳統(tǒng)理念附帶空氣制動(dòng)等操作的電機(jī)車應(yīng)在12t以上，而為了減輕司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度，已有在6t電機(jī)車安裝空氣壓縮機(jī)的實(shí)例，由于以人為本觀念為大多數(shù)人所接受，在小噸位電機(jī)車上增加空氣壓縮系統(tǒng)有可能稱為一個(gè)發(fā)展方向。