深入探討盾構(gòu)施工用電機(jī)車的防溜車制動措施

朱紅光++周龍++李朗煥

[摘 要]在大坡度盾構(gòu)隧道施工中，由于坡度大、距離長、軌道濕滑、電機(jī)車負(fù)荷大等因素，容易造成電機(jī)車制動效果不理想或失效的情況，一旦出現(xiàn)制動失效造成溜車，會對設(shè)備、人員、工程質(zhì)量、企業(yè)形象造成嚴(yán)重后果。

[關(guān)鍵詞]盾構(gòu)施工，電機(jī)車，制動，防溜車；

中圖分類號：U266 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）41-0079-01

1、電機(jī)車制動原理

盾構(gòu)施工用電機(jī)車的制動有三種，一是“0檔”電制動，是對電機(jī)進(jìn)行能耗制動；二是氣制動，通過氣缸將制動片（閘瓦）壓在輪對上進(jìn)行制動，這種制動是主要是電機(jī)車制動方式；三是手制動，在停車時(shí)采用的制動方式，輔助停車。

2、電機(jī)車牽引重量計(jì)算

盾構(gòu)用電機(jī)車組牽引重量表計(jì)算方式見表1：

電機(jī)車整車牽引重量最高達(dá)到263T。

3、溜車原因分析

從電機(jī)車制動原理上分析產(chǎn)生溜車的原因如下：

（1）電機(jī)車整體制動力不足；

（2）電機(jī)車整體摩擦力不足；

（3）電氣控制系統(tǒng)故障導(dǎo)致制動不及時(shí)；

（4）制動系統(tǒng)維修保養(yǎng)不到位，出現(xiàn)帶病作業(yè)；

（5）變頻器故障導(dǎo)致制動時(shí)間、速度等延遲；

（6）蓄電池電量過低或其他故障導(dǎo)致電機(jī)車突然斷電；

4、溜車防止措施

（1）電機(jī)車整體制動力不足：產(chǎn)生的主要原因是制動氣缸選型或制動桿不合理。電機(jī)車制動裝置由制動氣缸、連桿機(jī)構(gòu)、閘瓦托及閘瓦、閘瓦間隙調(diào)整等組成。每側(cè)車輪有一個(gè)制動單元。制動時(shí)、壓縮空氣推動勾貝并通過杠桿機(jī)構(gòu)使閘瓦抱輪產(chǎn)生制動作用，緩解時(shí)，閘瓦在勾貝復(fù)位彈簧作用下離開車輪踏面。在下拉桿上用螺母人工調(diào)整閘瓦間隙，設(shè)計(jì)閘瓦間隙要求為3～6mm閘瓦托上設(shè)有閘瓦托彈簧、保持閘瓦與車輪的平均接觸、避免偏磨。選用的制動氣壓為0.6MPa，氣缸直徑選型過小會導(dǎo)致制動力不足，選型過大則會導(dǎo)致制動時(shí)間過長。

（2）電機(jī)車整體摩擦力不足：電機(jī)車車頭制動作為主要制動力，淬火鋼輪與鋼軌的摩擦系數(shù)見表2：

摩擦力不足有2個(gè)方面，一是電機(jī)車自身重量不夠?qū)е落撥壟c鋼輪的摩擦力不足，二是軌道潮濕或由油泥導(dǎo)致摩擦力不足。在軌道潮濕或有油泥的情況下，制動效果會降低20%～33%，這對整車制動影響較大。所以通常在操作室里放置砂袋，在潮濕軌道撒砂，同時(shí)也要定期清理軌道面上油泥以增加摩擦力。

（3）電氣控制系統(tǒng)故障導(dǎo)致制動不及時(shí)：

電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)的故障較多，主要對溜車影響的故障有突然斷電、電氣轉(zhuǎn)換手柄失效、司控器正反調(diào)速失效。

（4）制動系統(tǒng)維修保養(yǎng)不到位，出現(xiàn)帶病作業(yè)：制動系統(tǒng)的維修保養(yǎng)主要體現(xiàn)在空壓機(jī)、氣路、制動氣缸、連桿機(jī)構(gòu)、閘瓦以及閘瓦間隙等六個(gè)方面?？諌簷C(jī)氣壓不足、充氣過慢、氣路破損漏氣都會導(dǎo)致制動緩慢或制動無力；制動氣缸內(nèi)壁生銹、活塞磨損導(dǎo)致制動力矩不足或動作延遲；連桿機(jī)構(gòu)疲勞彎曲、閘瓦磨損、間隙過大同樣會導(dǎo)致制動力大大減小，產(chǎn)生溜車隱患。

（5）變頻器故障導(dǎo)致電機(jī)制動時(shí)間、速度等延遲：電器控制原理該直流電經(jīng)變流器逆變成電壓和頻率可調(diào)的三相交流電，供給兩臺并聯(lián)的交流牽引電動機(jī)，在控制回路中由司機(jī)給出方向指令和控制指令，通過變流器和驅(qū)動器的通斷進(jìn)行調(diào)壓、調(diào)頻控制牽引電動機(jī)使其輸出滿足機(jī)車牽引性能的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。以中國中車電機(jī)車為例，變頻器故障列表見表3：

5、增加防溜車措施

（1）增加自動鐵鞋，防止停車時(shí)溜車，如圖1所示

在電機(jī)車駐車時(shí)，通過氣缸控制放下鐵鞋裝置，卡進(jìn)車輪底部，已達(dá)到防止溜車的目的。

（2）設(shè)置強(qiáng)制制動桿：在管片內(nèi)側(cè)假設(shè)工字鋼制動桿，如圖3所示。當(dāng)電機(jī)車通過制動桿位置時(shí)，放下制動桿，如果出現(xiàn)溜車現(xiàn)象，溜到制動桿位置時(shí)，撞擊制動桿強(qiáng)制讓電機(jī)車停止或者脫軌，破壞性停止的方式來確保人員以及盾構(gòu)機(jī)的安全。

（3）增加長距離下坡緩降功能：增加電機(jī)車陡坡緩降的功能，在長距離下坡運(yùn)行時(shí)，能夠通過變頻器和速度傳感器控制電機(jī)車運(yùn)行速度，恒定速度。其原理是增加速度反饋功能，當(dāng)電機(jī)車實(shí)際行駛速度超過司控器額定速度的時(shí)候，速度反饋給變頻器降低電機(jī)速度、降低頻率以達(dá)到勻速地目的，長距離下坡行駛時(shí)不會出現(xiàn)速度過快導(dǎo)致的制動緩慢或者失效的問題。

（4）增加緊急停車抓鉤：緊急停車抓鉤的原理是在電機(jī)車發(fā)生溜車時(shí)，位于車頭前部的抓鉤在重力的作用下落下并抓住支撐軌道的工字鋼已達(dá)到強(qiáng)制使停止電機(jī)車。這種停車方法也屬于破壞性停車方法，使用情況僅僅適用于工字鋼軌枕的條件，很多的盾構(gòu)項(xiàng)目使用的都是弧形軌枕，這種情況就不適合該方法。

（5）防瞌睡裝置：由于盾構(gòu)施工采用的24小時(shí)連續(xù)作業(yè)施工方法，需要長期進(jìn)行夜間施工，電機(jī)車操作司機(jī)很容易在行駛過程中疲勞、打瞌睡。為防止這種情況，在操作臺上設(shè)置隨機(jī)提醒裝置（聲音+警報(bào)燈光），每隔3～10分鐘（隨機(jī)）就需要操作司機(jī)按一次復(fù)位按鈕來消除提醒警報(bào)來防止操作司機(jī)在行駛過程中注意力不集中。同時(shí)為防止誤操作按鈕長按也會產(chǎn)生提醒信號。

6、結(jié)語

目前盾構(gòu)施工采用的水平運(yùn)輸工具主要以電機(jī)車為主，長距離重載運(yùn)輸對電機(jī)車設(shè)備性能、機(jī)況、應(yīng)急措施、安全管理都有較高的要求。對產(chǎn)生溜車的原因也進(jìn)行了深入分析，在本文中提到的幾種破壞性強(qiáng)制停車方法也是為了保護(hù)人員、盾構(gòu)機(jī)的安全。但是防止溜車的辦法還是在于增強(qiáng)設(shè)備性能、加大設(shè)備維修保養(yǎng)力度、熟練操作技能，強(qiáng)化項(xiàng)目設(shè)備管理。

參考文獻(xiàn)

[1] 秦其昌.礦山有軌運(yùn)輸系統(tǒng)自動化控制與應(yīng)用探討[J].《礦山機(jī)械》，2007（5）：62-64

[2] 郭祥水.電機(jī)車司機(jī)-第二版[M].北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2011.

作者簡介

朱紅光（1983-），男，湖南人，供職于中鐵五局集團(tuán)有限公司城市軌道交通工程分公司，研究方向：盾構(gòu)設(shè)備管理、盾構(gòu)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測。endprint