冬瓜山-875m中段運(yùn)輸?shù)V車精細(xì)化維護(hù)初探

何太龍， 白光輝， 徐 雄

(1.銅陵有色金屬集團(tuán) 冬瓜山銅礦， 安徽 銅陵 244000；2.中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司 電氣及自動(dòng)化事業(yè)部， 北京 100038)

冬瓜山-875m中段運(yùn)輸?shù)V車精細(xì)化維護(hù)初探

何太龍1， 白光輝2， 徐 雄1

(1.銅陵有色金屬集團(tuán) 冬瓜山銅礦， 安徽 銅陵 244000；2.中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司 電氣及自動(dòng)化事業(yè)部， 北京 100038)

基于在冬瓜山- 875 m運(yùn)輸中段團(tuán)山線路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸?shù)那疤嵯?，把礦車傳統(tǒng)維護(hù)模式和礦車精細(xì)化維護(hù)模式優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)實(shí)施礦車精細(xì)化維護(hù)方案進(jìn)行初探，尋求更好的礦車維護(hù)模式，為降低采礦生產(chǎn)成本探索新的思路。

無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸； 精細(xì)維護(hù)； 電子標(biāo)簽

0 概述

無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸技術(shù)于20世紀(jì)80年代在國(guó)外少數(shù)先進(jìn)的大型礦山已經(jīng)有使用實(shí)例。無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸技術(shù)是包含了多學(xué)科、多專業(yè)、多種門類技術(shù)的一項(xiàng)綜合技術(shù)。無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸以在生產(chǎn)過(guò)程中的安全性、大幅度減少現(xiàn)場(chǎng)操作人員數(shù)量、提高生產(chǎn)穩(wěn)定性和連續(xù)性、可以獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益等諸多優(yōu)點(diǎn)廣泛受到采礦領(lǐng)域的青睞。同時(shí)，此項(xiàng)技術(shù)也符合目前國(guó)際數(shù)字化采礦的發(fā)展趨勢(shì)，可以在礦石運(yùn)輸環(huán)節(jié)為數(shù)字化采礦打下良好的基礎(chǔ)。

在新技術(shù)的使用過(guò)程中，有些新技術(shù)只解決一個(gè)或幾個(gè)方面的問(wèn)題，而有些新技術(shù)完成上述功能的同時(shí)，也會(huì)給相關(guān)的環(huán)節(jié)或領(lǐng)域提供進(jìn)一步改善的基礎(chǔ)和條件。筆者認(rèn)為無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸技術(shù)就是這樣一項(xiàng)新技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸功能的同時(shí)，還可以為采礦整個(gè)運(yùn)輸環(huán)節(jié)提供全面改善的條件。例如：電機(jī)車能源和滑觸線管控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、礦車精細(xì)化維護(hù)等。本文要初探的觀點(diǎn)就是在實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛電機(jī)車基礎(chǔ)上，對(duì)運(yùn)輸?shù)V石中大量使用的礦車進(jìn)行精細(xì)化維護(hù)方案進(jìn)行探討和分析，從中尋找更優(yōu)的礦車維護(hù)模式。

1 冬瓜山- 875 m運(yùn)輸中段工況簡(jiǎn)介

1.1 礦石運(yùn)輸量、運(yùn)輸線路、運(yùn)輸工作制度

冬瓜山銅礦- 875 m為全礦運(yùn)輸中段，每天礦石運(yùn)輸量1.4萬(wàn)t、卸載站1個(gè)、裝載站24個(gè)、運(yùn)輸線路11條。運(yùn)輸線路總長(zhǎng)度8693 m，運(yùn)輸線路平均行駛長(zhǎng)度1530 m。采用4班3運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)輸工作制度；每班的司機(jī)操作工8人、調(diào)度人員2人；運(yùn)輸環(huán)節(jié)操作人員總共40人。

1.2 運(yùn)輸工具

冬瓜山銅礦運(yùn)輸中段采用電機(jī)車運(yùn)輸?shù)V石方式，使用兩臺(tái)20 t電機(jī)車前后牽引一列編組，由11節(jié)10 m3礦車組成一列編組，總共使用4列編組完成全礦礦石運(yùn)輸生產(chǎn)任務(wù)。每班每列編組平均運(yùn)輸5次，每次運(yùn)輸量為200～240 t左右。每天每列編組行駛平均距離23 km左右。全礦礦車保有數(shù)量在60節(jié)左右，其中44節(jié)投入生產(chǎn)，11節(jié)礦車處于備用編組，剩余礦車處于維護(hù)狀態(tài)。

1.3 礦車傳統(tǒng)維護(hù)模式和內(nèi)容

目前冬瓜山銅礦運(yùn)輸工區(qū)每班司機(jī)在工作前，對(duì)使用的電機(jī)車和礦車進(jìn)行點(diǎn)檢。礦車修理性檢查每月1次、維護(hù)每月1次、潤(rùn)滑每月1次、中修1年1次，每班維護(hù)人員3人。

1.4 礦車維護(hù)材料消耗

礦車所需要維護(hù)材料包含：螺栓、焊條、12 mm鋼板、16 mm鋼板、輪對(duì)、上下拱板、碰頭拉桿、碰頭橡膠彈簧、軸承、卸載輪、鉸鏈、上下盤和心軸。上述材料一年消耗106萬(wàn)元，其中輪對(duì)花費(fèi)79.2萬(wàn)元、軸承花費(fèi)1.5萬(wàn)元。

1.5 礦車傳統(tǒng)維護(hù)模式存在的現(xiàn)狀

(1)維護(hù)工作全部依賴人工，礦車基本處于“不壞不修”狀態(tài)；

(2)礦車維護(hù)缺乏可靠的數(shù)據(jù)，全部是按時(shí)間定期保養(yǎng)；

(3)礦車潤(rùn)滑欠保養(yǎng)引發(fā)機(jī)械問(wèn)題，導(dǎo)致設(shè)備損壞加劇甚至報(bào)廢；

(4)礦車潤(rùn)滑欠保養(yǎng)引發(fā)牽引電流增大，增大運(yùn)輸生產(chǎn)電能消耗。

2 冬瓜山- 875 m中段無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸情況簡(jiǎn)介

2.1在冬瓜山-875m團(tuán)山線路實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸

團(tuán)山運(yùn)輸線路總長(zhǎng)度840 m，由1個(gè)裝載站、1個(gè)卸載站、2個(gè)彎道和直道組成；無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)行受控范圍1100 m；受控對(duì)象為一列前后雙電機(jī)車牽引編組(編組長(zhǎng)度75 m)；在地下集中控制室完成對(duì)無(wú)人駕駛電機(jī)車全部運(yùn)輸任務(wù)的遙控，現(xiàn)場(chǎng)不再需要任何操作人員。

2.2無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸控制系統(tǒng)組成和主要功能

2.2.1無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸控制系統(tǒng)框圖

無(wú)人駕駛電機(jī)車控制系統(tǒng)由3部分組成：

(1)電機(jī)車自動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng)(ATS)：設(shè)置在集中控制室，完成對(duì)全部電機(jī)車的運(yùn)行的控制和監(jiān)視功能；

(2)電機(jī)車車載控制系統(tǒng)(ATO和ATP)：完成對(duì)電機(jī)車的控制和保護(hù)功能；

(3)巷道無(wú)線移動(dòng)通訊系統(tǒng)：完成電機(jī)車自動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng)與移動(dòng)電機(jī)車之間的無(wú)線通訊功能。

2.2.2無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸控制的主要功能和達(dá)到的控制效果

(1)電機(jī)車運(yùn)行完全受控于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制不需要司機(jī)；

(2)電機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)無(wú)線通訊可以實(shí)時(shí)在調(diào)度室顯示和實(shí)施調(diào)度；

(3)在調(diào)度室可以完成遙控裝礦操作；

(4)實(shí)現(xiàn)前后雙電機(jī)車同步牽引同步控制；

(5)在卸礦站實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作；

(6)整個(gè)運(yùn)輸任務(wù)均由在調(diào)度室人員通過(guò)控制系統(tǒng)完成；

(7)在調(diào)度室顯示電機(jī)車定位精確到1m；

(8)完全可以實(shí)現(xiàn)在地表調(diào)度室實(shí)現(xiàn)對(duì)地下軌道運(yùn)輸?shù)目刂迫瞬恍枰戮?/p>

3 實(shí)現(xiàn)對(duì)礦車精細(xì)化維護(hù)的手段

如概述中所述，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦車精細(xì)化維護(hù)的基礎(chǔ)是無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸技術(shù)，在此基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)以下輔助設(shè)備和手段，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦車精細(xì)化維護(hù)。

3.1 礦車安裝電子標(biāo)簽

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)礦車精細(xì)化維護(hù)，首先在電機(jī)車和每節(jié)礦車上安裝電子標(biāo)簽。每個(gè)電子標(biāo)簽設(shè)定唯一編號(hào)，可以對(duì)電機(jī)車和礦車進(jìn)行識(shí)別。

3.2 電子標(biāo)簽讀取裝置

圖1 無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸控制系統(tǒng)框圖注：在圖1中已經(jīng)加入電機(jī)車和礦車電子標(biāo)簽、電子標(biāo)簽讀卡器和軸承溫度探測(cè)儀

根據(jù)冬瓜山- 875 m運(yùn)輸中段線路分布，在卸載站附近安裝兩套電子標(biāo)簽讀取裝置，可以完成對(duì)全部運(yùn)行電機(jī)車和礦車的識(shí)別功能。

電子標(biāo)簽讀取裝置與巷道無(wú)線通訊系統(tǒng)的干線銜接，可以實(shí)現(xiàn)與電機(jī)車自動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng)(ATS)之間通訊，采用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議，ATS設(shè)備可以實(shí)時(shí)接收電子標(biāo)簽讀取裝置讀取的電機(jī)車和礦車的編號(hào)信息。

3.3 礦車精細(xì)維護(hù)控制方案

3.3.1準(zhǔn)確記錄電機(jī)車牽引編組礦車的編號(hào)

當(dāng)電機(jī)車牽引編組經(jīng)過(guò)卸載站是，ATS設(shè)備通過(guò)電子標(biāo)簽讀取裝置電機(jī)車所牽引的礦車編號(hào)，同時(shí)查詢牽引礦車的電機(jī)車編號(hào)。

3.3.2準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)電機(jī)車、編組、礦車的運(yùn)行數(shù)據(jù)

無(wú)人駕駛電機(jī)車控制系統(tǒng)中，電機(jī)車自動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng)(ATS)可以實(shí)時(shí)讀取電機(jī)車運(yùn)行距離數(shù)據(jù)，精度達(dá)到1 m，通過(guò)上面采集礦車的編號(hào)，可以自動(dòng)統(tǒng)計(jì)每節(jié)礦車行駛距離。

根據(jù)每節(jié)礦車運(yùn)行累計(jì)行駛里程決定維護(hù)工作，做到每節(jié)礦車預(yù)維護(hù)，杜絕每節(jié)礦車欠保養(yǎng)情況。有了這些數(shù)據(jù)，可以提前合理調(diào)配和安排維護(hù)人員。

3.3.3實(shí)時(shí)檢測(cè)礦車運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)

即使實(shí)現(xiàn)按照礦車運(yùn)行累計(jì)里程進(jìn)行維護(hù)，但由于各節(jié)礦車的制造水平、使用年限和其它情況(軸承廂蓋意外松動(dòng)掉落)不同，也會(huì)出現(xiàn)個(gè)別礦車在達(dá)到維護(hù)里程前，出現(xiàn)需要維護(hù)的個(gè)別情況。對(duì)于這種情況，需要采用下面方法進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。

在電子標(biāo)簽讀取裝置位置，同時(shí)安裝礦車軸承溫度紅外檢測(cè)裝置，對(duì)運(yùn)行中礦車的軸承進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，對(duì)于溫度過(guò)高的礦車發(fā)出報(bào)警給集中控制室調(diào)度人員。調(diào)度人員負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)維護(hù)工作。

4 實(shí)現(xiàn)對(duì)礦車精細(xì)化維護(hù)獲得的效益

4.1 節(jié)省電能消耗

(1)正常保養(yǎng)礦車平均運(yùn)行電流：從采用無(wú)人駕駛電機(jī)車控制系統(tǒng)對(duì)運(yùn)輸電機(jī)車進(jìn)行電流測(cè)試可知，電機(jī)車維護(hù)正常時(shí)，平均電流在150 A左右。如果礦車處于欠保養(yǎng)狀態(tài)，電機(jī)車電流在220 A左右。礦車欠保養(yǎng)狀態(tài)比正常多消耗70 A的電能。

(2)每次運(yùn)輸運(yùn)行時(shí)間：1530 m÷3 m/s=510 s。

(3)一列欠保養(yǎng)編組一次多消耗電能：1.732×70 A×380 V×4臺(tái)×510÷3600s÷1000=26.11 kWh。

(4)全天四列欠保養(yǎng)編組多消耗電能：26.11 kWh×5次×4列×3班=1566 kWh。

(5)一年工作時(shí)間按照330h計(jì)算(欠保養(yǎng)時(shí)間占1/3)：1566 kWh×110 h=172260 kWh(折合17萬(wàn)元)。

上述計(jì)算依據(jù)無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)行數(shù)據(jù)和一些假定數(shù)據(jù)進(jìn)行的計(jì)算，可能存在較大的出入，對(duì)礦車空載返回情況和調(diào)度的情況也未加計(jì)算，更加準(zhǔn)確的計(jì)算還要等全面實(shí)施無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸后才能實(shí)現(xiàn)。這里僅要表明欠保養(yǎng)礦車會(huì)造成電能消耗增加是肯定的。在無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸調(diào)試過(guò)程中，一次欠保養(yǎng)礦車編組在單電機(jī)車全載啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)車電流到達(dá)360 A，仍無(wú)法拖動(dòng)整列編組運(yùn)行。

4.2可以有效延長(zhǎng)礦車的使用壽命降低運(yùn)行成本

從對(duì)礦車傳統(tǒng)維護(hù)模式和礦車精細(xì)化維護(hù)模式分析可以看出，礦車的及時(shí)維護(hù)對(duì)提高礦車的使用壽命，特別是延長(zhǎng)礦車輪對(duì)的使用壽命是非常重要的。其中輪對(duì)維護(hù)花費(fèi)79.2萬(wàn)元，按照延長(zhǎng)輪對(duì)1/3使用壽命計(jì)算，每年可以節(jié)省26萬(wàn)元左右。

4.3 尋求最佳的礦車維護(hù)方案

目前采用的礦車傳統(tǒng)維護(hù)模式完全依賴人工，是一種非常粗放的維護(hù)模式。礦車一般處于“不壞不修”的狀態(tài)，而這種“壞”一般需要更換新的備件或需要更多人工進(jìn)行修理。沒(méi)有做到像民用轎車按照行駛里程定期保養(yǎng)一樣，對(duì)礦車實(shí)施預(yù)維護(hù)。

要獲得最好的經(jīng)濟(jì)效益、降低運(yùn)行成本，就要平衡礦車保養(yǎng)費(fèi)用投入與礦車及時(shí)保養(yǎng)獲得效益之間的關(guān)系。從上面實(shí)現(xiàn)礦車精細(xì)化維護(hù)分析看，一年可以獲益43萬(wàn)元(26萬(wàn)備件費(fèi)、17萬(wàn)電費(fèi))。在實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)上增加精細(xì)維護(hù)設(shè)備，投資小于35萬(wàn)元，一年即可收回成本。從實(shí)施礦車精細(xì)化維護(hù)運(yùn)行方面看，需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，找出最佳的礦車維護(hù)方案。

在實(shí)現(xiàn)礦車精細(xì)化維護(hù)的同時(shí)，也會(huì)相應(yīng)減少維護(hù)人員的數(shù)量，進(jìn)一步降低運(yùn)營(yíng)成本。

5 結(jié)束語(yǔ)

限于目前在冬瓜山銅礦尚未安裝礦車精細(xì)化維護(hù)管控設(shè)備(目前已經(jīng)完成礦車標(biāo)簽和讀卡器測(cè)試工作)，同時(shí)也僅在團(tuán)山線路上實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸，所以本文使用的數(shù)據(jù)還不夠充足，但這并不妨礙對(duì)實(shí)施礦車精細(xì)化維護(hù)的初探。

據(jù)筆者所知，國(guó)外許多知名礦山機(jī)械制造商已經(jīng)對(duì)其生產(chǎn)的機(jī)械設(shè)備已經(jīng)采用預(yù)維護(hù)使用模式，例如：山特維克公司對(duì)其生產(chǎn)的鏟運(yùn)機(jī)采用預(yù)維護(hù)運(yùn)行模式。采用這種保養(yǎng)模式后，不僅提高了鏟運(yùn)機(jī)連續(xù)生產(chǎn)率，同時(shí)也有效防止了關(guān)鍵部件的損壞，降低了運(yùn)行成本。

在我國(guó)采礦運(yùn)輸過(guò)程中，軌道運(yùn)輸以自身的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、可靠性被廣泛采用。無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸技術(shù)是目前采礦業(yè)最先進(jìn)的軌道運(yùn)輸控制技術(shù)。根據(jù)我國(guó)目前礦山的發(fā)展現(xiàn)狀可以推斷，無(wú)人駕駛電機(jī)車運(yùn)輸技術(shù)在近幾年內(nèi)將被大型和特大型礦石逐步采用。在此基礎(chǔ)上，如果能夠與無(wú)人駕駛電機(jī)車技術(shù)同步實(shí)現(xiàn)對(duì)礦車精細(xì)化維護(hù)，勢(shì)必給采礦企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

商務(wù)部補(bǔ)充下達(dá)2014年第一批有色金屬出口配額

根據(jù)《貨物進(jìn)出口管理?xiàng)l例》和《出口商品配額管理辦法》的規(guī)定，商務(wù)部對(duì)外貿(mào)易司補(bǔ)充下達(dá)2014年第一批銻、白銀、稀土、錫出口配額。

配額包括四川鑫炬礦業(yè)資源開發(fā)股份有限公司的銻(包括銻合金)及其制品24 t；云南錫業(yè)股份有限公司的白銀36 t；白銀有色集團(tuán)股份有限公司的白銀29 t；江西銅業(yè)股份有限公司的白銀155 t；大冶有色金屬有限責(zé)任公司的白銀85 t；包鋼集團(tuán)公司旗下的內(nèi)蒙古包鋼稀土(集團(tuán))高科技股份有限公司的輕稀土378 t，中重稀土12 t。

據(jù)了解，除稀土外，此次下達(dá)的2014年第一批出口配額為年度配額總量的70%。2014年第一批出口配額主要參照各企業(yè)2011年到2013年1～10月的產(chǎn)量、出口數(shù)量、出口金額進(jìn)行計(jì)算。

RefinedMaintenanceResearchofMineTransportTrainsin-875mLevelofDongguashan

HE Tai-long1， BAI Guang-hui2， XU Xiong1
(1.Dongguashan Copper Mine, Tongling Nonferrous Metal Group Holding Co., Ltd. Tongling 244000, China; 2.Electrical and Automation Department, China ENFI Engineering Corporation, Beijing 100038, China)

Under the premise of that some of the transport lines had realized unmanned motor train transport in Dongguashan 875- level, this paper analyzes merits and drawbacks of the traditional maintenance model and the refined maintenance model of mine trains, searches a better maintenance way for the mine trains, seeks for a new thought for mining cost reduction.

unmanned motor train transport；refined maintenance；electronic label

2014-01-22

何太龍(1962-)，男，安徽潛山人，高級(jí)工程師，大學(xué)本科，主要從事采礦機(jī)電管理工作，現(xiàn)任銅陵有色技術(shù)集團(tuán)冬瓜山銅礦技術(shù)主管。

白光輝(1963-)，男，北京市人，教授級(jí)高工，大學(xué)本科，主要從事有色金屬礦山自動(dòng)化控制工作，現(xiàn)任中國(guó)恩菲公司電氣主任工程師。

TD5

B

1003-8884(2014)02-0006-04

徐 雄(1965-)，男，安徽樅陽(yáng)人，主要從事冬瓜山銅礦運(yùn)輸區(qū)管理工作，現(xiàn)任銅陵有色技術(shù)集團(tuán)冬瓜山銅礦運(yùn)輸區(qū)區(qū)長(zhǎng)。