探析煤礦運輸中的無軌膠輪車應(yīng)用及其安全設(shè)計

殷鵬

摘 要：煤礦運輸中的無軌膠輪車主要用于將人員、設(shè)備和材料等由地面運至井下，或者由井下運至地面。由于需要運輸?shù)臋C電設(shè)備體積、重量都比較大，而且有的機電設(shè)備形狀還比較不規(guī)則。因此需要對其應(yīng)用及其安全設(shè)計進行分析?；诖耍疚年U述了煤礦運輸中無軌膠輪車應(yīng)用適用條件及其特征，對煤礦運輸中無軌膠輪車的安全設(shè)計進行了探討分析。

關(guān)鍵詞：煤礦運輸；無軌膠輪車；應(yīng)用；適用條件；特征；安全設(shè)計

無軌膠輪車是現(xiàn)代煤礦井下常用的輔助運輸工具，其正常運行有利于高產(chǎn)、高效、現(xiàn)代化礦區(qū)的構(gòu)建。為了使這種無軌膠輪車輔助運輸系統(tǒng)獲得更好地推廣與應(yīng)用，以下就煤礦運輸中的無軌膠輪車應(yīng)用及其安全設(shè)計進行探討。

一、煤礦運輸中無軌膠輪車應(yīng)用的適用條件

煤礦運輸中的無軌膠輪車應(yīng)用改善了礦井運輸現(xiàn)狀，提高了礦井生產(chǎn)率，但在應(yīng)用無軌膠輪車時需要一定的條件，主要表現(xiàn)為：（1）無軌膠輪車的適用條件?；跓o軌膠輪車具有一定的外形尺寸，并且大載重量，車輪要求地板應(yīng)有足夠的強度。因此應(yīng)用無軌膠輪車的礦井巷道坡度、寬度以及地板強度都應(yīng)符合要求。對于哪些傾角不大、淺貯存、煤層近水平的礦井比較適用無軌膠輪車，如12°左右的上下山與斜副井等。（2）巷道應(yīng)有合適的坡度。無軌膠輪車連續(xù)在6°坡運行的長度應(yīng)小于1200m，在小于6°坡運行時，應(yīng)把局部縱向坡度控制在14°以下，若運行巷道是堅硬、光滑有水滴的地板還應(yīng)降低運行坡度。當(dāng)運行巷道地板較松軟時，應(yīng)把運行橫向坡度控制在5°以下，巷道傾角控制在12°以下，并且應(yīng)事先做好相應(yīng)的行車標(biāo)識。

二、煤礦運輸中無軌膠輪車應(yīng)用的主要特征

無軌膠輪車的特征主要表現(xiàn)為：（1）安全性高。礦井輔助運輸系統(tǒng)也是礦井事故來源的一個重要方面，礦井使用無軌膠輪車做輔助運輸系統(tǒng)后，可有效降低工人作業(yè)強度，可使工人作業(yè)精力更充沛。同時加之無軌膠輪車的一體化設(shè)計，可省去很多轉(zhuǎn)載步驟，有效減少安全隱患，此外井下作業(yè)人員的減少，也會降低安全事故的發(fā)生率，提高礦井生產(chǎn)的安全性。（2）提高運輸效率。由于無軌膠輪車不用軌道便可實現(xiàn)運輸，現(xiàn)場裝載完貨物后，無須轉(zhuǎn)載便可從地面到井下工作面點對點直達，這樣實現(xiàn)了連續(xù)化輔助運輸，提高了運輸速度，與其他輔助運輸相比，運輸效率顯著提高，降低工時，值得各礦井推廣應(yīng)用。（3）降低運輸費用。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，無軌膠輪車運輸每噸煤的成本一般為4元左右，使用其他煤礦輔助運輸系統(tǒng)的運輸成為大約為3倍～4倍的無軌膠輪車運輸。無軌運輸系統(tǒng)比其他輔助運輸系統(tǒng)噸煤運輸成本低很多，噸煤運輸成本的降低，促進了礦井經(jīng)濟效益的大幅提升。（4）適應(yīng)性強。無軌膠輪車可配置的工作機構(gòu)較多，如鏟斗、貨箱、叉架等，可根據(jù)礦井實際需求，快速轉(zhuǎn)換各種工作，達到一機多用。這種多功能運輸在整體搬運礦井大型機械設(shè)備時特別適用，在實際生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛。（5）機動、靈活。無軌膠輪車操作便捷，性能優(yōu)良，車身通常采用鉸接形式，可實現(xiàn)曲率半徑3m～6m轉(zhuǎn)彎，低機身，能很好地適應(yīng)起伏巷道，并且輪胎耐用，制動系統(tǒng)良好。

三、煤礦運輸中無軌膠輪車的安全設(shè)計分析

1、煤礦運輸中的無軌膠輪車機械安全設(shè)計分析。煤礦運輸中的無軌膠輪車機械安全設(shè)計從強度安全、維修安全、碰撞安全及功能安全四方面進行設(shè)計。（1）強度安全。第一、承載部件結(jié)構(gòu)設(shè)計。針對車架、車廂等承載部件采用三維仿真計算，所有承載部件安全系數(shù)都要達到標(biāo)準(zhǔn)要求，其中人車車廂參照GB 17578-2013《客車上部結(jié)構(gòu)強度要求及試驗方法》進行計算，符合地面客車設(shè)計要求，保證乘客有效乘坐空間及人身安全。第二、傳動及制動系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)計中要針對傳動及制動部件選用可靠性高、安全系數(shù)高、傳遞扭矩大的成熟結(jié)構(gòu)部件部件，提高行車安全性，其中制動器試驗依據(jù)《汽車制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗方法》，通過要求型式試驗及出廠試驗來保證安全。（2）維修安全。在設(shè)計中充分進行維修安全、運輸安全等設(shè)計，在機構(gòu)布局上提高維修維護易操作性，變速箱、制動器、傳動軸及電機等較重部件設(shè)計輔助吊裝裝置，不僅為維修維護提高易操作性，還為維修維護提供安全保障。（3）碰撞安全。在布局安全設(shè)計中，針對碰撞進行專項分析，考慮正撞、側(cè)撞、追尾、翻滾等情況，對結(jié)構(gòu)布局及強度進行計算。其中電源箱要布置在不易受碰撞、剮蹭的位置，并且被超大動能碰撞時，電池位移方向?qū)θ藛T不會造成傷害。并且車輛前后要設(shè)置碰撞吸能用保險杠，在充分保證碰撞時能量吸收的同時，前保險杠外部設(shè)置薄鋼板外殼，具有行人保護功能。此外，人車車廂根據(jù)《客車上部結(jié)構(gòu)強度要求及試驗方法》進行計算，符合地面客車設(shè)計要求。每個座椅上設(shè)置安全帶，并且要設(shè)計安裝有扶手裝置，充分對人員碰撞安全做出設(shè)計。（4）功能安全。第一、機械防爆離安全。針對機械防爆，除了對轉(zhuǎn)動部件、發(fā)熱部件進行專門設(shè)計及檢測要求。第二、消防系統(tǒng)。針對電源箱、電機等易發(fā)熱部件進行溫度檢測，超溫報警，并且配置相應(yīng)滅火裝置，保障安全性。第三、制動安全設(shè)計。整車制動系統(tǒng)采用無火花、散熱好、制動性能好的濕式制動器。其中行車制動器要設(shè)計成獨立的雙回路系統(tǒng)，如果其中一路發(fā)生故障，另外一路還可以正常工作；駐車制動器采用失效安全型，液壓釋放、彈簧制動，在系統(tǒng)沒有動力源或油路發(fā)生故障的時候都可以實現(xiàn)整車制動。

2、煤礦運輸中無軌膠輪車的電氣安全設(shè)計。煤礦運輸中的無軌膠輪車，由于動力電池的能量密度遠遠低于燃油的能量密度，加上各種防爆外殼，使得防爆蓄電池?zé)o軌膠輪車的質(zhì)量大幅增加，碰撞中需要車輛耗散的動能明顯增加，產(chǎn)生的事故后果也更為嚴(yán)重。同時由于集成了大量的高壓電氣設(shè)備和線束，所以防爆蓄電池?zé)o軌膠輪車在發(fā)生危險工況下的電安全設(shè)計非常重要。（1）高壓線束走向要設(shè)計布置在車輛骨架內(nèi)側(cè)，以提高對高壓線束和人員的保護作用。（2）單體電池與電源箱體應(yīng)實現(xiàn)絕緣，電源箱底部和側(cè)面鋪設(shè)絕緣橡膠，電池管理系統(tǒng)要設(shè)置溫度報警系統(tǒng)，以便能及時對事故作出正確處理，確保人身和財產(chǎn)安全。（3）膠輪車安裝絕緣電阻檢測裝置。當(dāng)車輛發(fā)生碰撞或絕緣電阻過低時，主動切斷高壓回路，實現(xiàn)電池組與外部電路的電隔離。（4）主回路和電池箱內(nèi)安裝快速熔斷器。當(dāng)發(fā)生短路事故時，主回路熔斷器能迅速切斷動力電池和電氣設(shè)備的連接，并能最大限度地降代因電源箱內(nèi)部的短路造成的危害。（5）在主回路和電池箱上安裝手動斷電裝置。當(dāng)發(fā)生事故時，可以手動切斷各電池箱之間的電連接，將車輛整體電壓降至安全電壓范圍內(nèi)。（6）放電一致性檢測。整車控制器要設(shè)計有實時檢測功能，實時監(jiān)測所有電源箱的放電電流，當(dāng)某一電源箱放電電流和其他電源箱放電電流相差一定數(shù)值時，控制器發(fā)出故障信號，電機停止運行，發(fā)出報警信號，提示駕駛員檢查故障。（7）故障報警。膠輪車在運行過程中，如出現(xiàn)異常情況，需要儀表或指示器以聲或光報警的形式提醒駕駛員，讓駕駛員注意車輛的異常情況，以便及時處理，避免發(fā)生安全事故。

四.結(jié)束語

綜上所述，無軌膠輪車在當(dāng)前很多礦井中已得到有效應(yīng)用，擔(dān)負起了運送礦井人員、設(shè)備以及物料等重任，其應(yīng)用大幅提高了我國礦井運輸效率，促進了我國煤礦開采的現(xiàn)代化。

參考文獻：

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