新型阻車(chē)裝置在無(wú)軌膠輪輔助運(yùn)輸中的應(yīng)用

石亞娟

（大同煤礦集團(tuán)大斗溝煤業(yè)公司, 山西 大同 037003）

引言

在平硐開(kāi)拓礦井中無(wú)軌膠輪車(chē)是重要的運(yùn)輸設(shè)備，它具有運(yùn)輸速度快、適用性強(qiáng)、靈活性高等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)軌膠輪車(chē)在煤礦輔助運(yùn)輸中的應(yīng)用，大大提高了煤礦運(yùn)輸效率，但是在實(shí)際煤礦運(yùn)輸中，由于平硐角度大、運(yùn)輸車(chē)輛檢修維護(hù)不到位、阻車(chē)裝置自動(dòng)化水平低等原因，無(wú)軌膠輪車(chē)在運(yùn)輸過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)跑車(chē)事故，造成人員傷亡，影響礦井安全生產(chǎn)。我國(guó)在無(wú)軌膠輪車(chē)阻車(chē)系統(tǒng)投入的研究力度不夠，大多數(shù)礦井通常采用在斜井底鋪設(shè)沙袋或在斜井兩側(cè)吊掛輪胎作為膠輪車(chē)的阻車(chē)系統(tǒng)，防止車(chē)輛在失控的情況下直接撞擊地面或巷道兩側(cè)。這些措施雖然能夠起到一定的緩沖作用，但是不足以對(duì)膠輪車(chē)起到有效的阻車(chē)效果；對(duì)此大斗溝礦輔運(yùn)科通過(guò)技術(shù)研究，設(shè)計(jì)了一套新型柔性阻車(chē)裝置，確保煤礦輔助運(yùn)輸安全[1]。

1 新型柔性阻車(chē)裝置結(jié)構(gòu)

該裝置采用柔性阻車(chē)系統(tǒng)，能夠避免剛性阻車(chē)系統(tǒng)在發(fā)生事故時(shí)對(duì)人員的傷害程度。柔性阻車(chē)系統(tǒng)主要有以下部件組成：阻車(chē)器、控制裝置、測(cè)速裝置、車(chē)載遙控。柔性阻車(chē)系統(tǒng)通常安裝在斜巷的兩幫或倒車(chē)硐室內(nèi)，該系統(tǒng)以雷達(dá)監(jiān)測(cè)為主、車(chē)載遙控裝置為輔，兩套設(shè)備相輔相成，共同完成膠輪車(chē)在失控時(shí)的阻車(chē)作用，有效避免了膠輪車(chē)失控后無(wú)法控制的局面[2]。

1）阻車(chē)器結(jié)構(gòu)。柔性阻車(chē)系統(tǒng)最主要的部件就是阻車(chē)器。阻車(chē)器是由動(dòng)作機(jī)構(gòu)及阻車(chē)泡沫兩套裝置組成。動(dòng)作機(jī)構(gòu)能夠在膠輪車(chē)發(fā)生失控后及時(shí)將阻車(chē)泡沫移動(dòng)到巷道的中間，阻車(chē)泡沫能夠在膠輪車(chē)發(fā)生失控后及時(shí)降低車(chē)輛的速度。由于井下輔運(yùn)巷空間都比較小，要求阻車(chē)器在保證能夠完成阻車(chē)作用的同時(shí)，最大限度降低阻車(chē)器的體積。

2）測(cè)速裝置。測(cè)速裝置的主要作用是通過(guò)膠輪車(chē)的移動(dòng)速度判斷車(chē)輛是否失控。該系統(tǒng)主要是依靠安裝在巷道兩側(cè)的測(cè)速雷達(dá)對(duì)車(chē)輛的速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)傳到控制指揮中心。由于井下地質(zhì)條件比較惡劣，測(cè)速雷達(dá)常常處于潮濕、低溫、煤塵大的狀態(tài)。因此測(cè)速雷達(dá)必須選擇煤礦專(zhuān)用的本質(zhì)安全型防爆測(cè)速雷達(dá)。

3）車(chē)載遙控。車(chē)載遙控能夠保證膠輪車(chē)在失控后及時(shí)投入進(jìn)行保護(hù)。車(chē)載遙控的遙控距離需保證阻車(chē)器有足夠的時(shí)間完成阻車(chē)動(dòng)作。阻車(chē)遙控裝置在不工作時(shí)處于低功率待機(jī)狀態(tài)[3]。

4）控制裝置?？刂蒲b置必須能夠滿(mǎn)足膠輪車(chē)在失控后及時(shí)發(fā)現(xiàn)并投入運(yùn)行，因此對(duì)系統(tǒng)的靈敏性和可靠性要求較高?？刂蒲b置采用上、下位機(jī)控制模式。在實(shí)際工作中，下位機(jī)能夠?qū)⑺袀鞲衅鞯母黝?lèi)信號(hào)及時(shí)通過(guò)光纖傳遞到上位機(jī)，上位機(jī)通過(guò)判斷識(shí)別車(chē)輛是否失控。

2 裝置硬件設(shè)備的選用

2.1 阻車(chē)泡沫

阻車(chē)器是阻車(chē)泡沫核心組成部分。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，阻車(chē)器需選擇具有一定彈性的材料。這樣能夠保證膠輪車(chē)在失控后車(chē)輪與阻車(chē)器碰撞時(shí)，彈性材料對(duì)車(chē)輛起到緩沖作用，降低車(chē)輛動(dòng)能，同時(shí)與地面發(fā)生摩擦，對(duì)失控車(chē)輛起到剎車(chē)的作用。因此，設(shè)計(jì)人員采用梯形聚氨酯泡沫作為阻車(chē)泡沫的彈性材料[4]。

2.2 雷達(dá)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)能夠通過(guò)端口對(duì)車(chē)輛的行駛數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)通過(guò)自帶上位機(jī)應(yīng)用程序?qū)走_(dá)參數(shù)進(jìn)行修改。雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)具有單向及雙向測(cè)速功能，能夠測(cè)量膠輪車(chē)行駛車(chē)輛的最快速度，并能夠鎖定該車(chē)輛的速度值。

2.3 控制系統(tǒng)

阻車(chē)裝置控制系統(tǒng)主要由以下部件組成：光纖、上位機(jī)、下位機(jī)、氣動(dòng)裝置。下位機(jī)將各端口采集的速度、信號(hào)等數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)，上位機(jī)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷后，再通過(guò)下位機(jī)遙控氣動(dòng)裝置。

1）上位機(jī)主要有以下部件組成：本質(zhì)安全型防爆外殼、顯示屏、控制模塊、電源模塊、電源轉(zhuǎn)換裝置、按鈕、按鍵檢測(cè)板、接線板。顯示屏能夠?qū)⑦\(yùn)行車(chē)輛的各類(lèi)信息及阻車(chē)器的工作狀態(tài)顯示在屏幕上，工作人員可以通過(guò)視頻觀察阻車(chē)器車(chē)輛的相關(guān)信息。電源轉(zhuǎn)換裝置能夠?yàn)樯衔粰C(jī)的顯示屏、按鈕、接線板提供穩(wěn)定的電壓。邏輯模塊主要是將下位機(jī)通過(guò)光纖傳遞過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷，再將執(zhí)行命令傳遞到下位機(jī)，下位機(jī)接到指令后遙控氣動(dòng)裝置。操作人員可以對(duì)按鍵檢測(cè)板的按鈕進(jìn)行操作，完成對(duì)上位機(jī)各類(lèi)參數(shù)的修改[5]。

2）下位機(jī)主要有以下部件組成：本質(zhì)安全型防爆外殼、下位機(jī)板。下位機(jī)通過(guò)監(jiān)測(cè)雷達(dá)端口對(duì)車(chē)輛車(chē)速及狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并將采集的信號(hào)通過(guò)光纖傳遞到上位機(jī)。在發(fā)現(xiàn)膠輪車(chē)失控時(shí)，下位機(jī)接到指令后啟動(dòng)遙控裝置執(zhí)行阻車(chē)任務(wù)。

3）氣動(dòng)控制裝置主要有以下部件組成：電磁閥、減壓閥、液壓管、氮?dú)馄?。以上部件全部安裝在該裝置內(nèi)，通過(guò)液壓管與氣缸連接。當(dāng)車(chē)輛發(fā)生失控時(shí)，下位機(jī)接到指令后執(zhí)行阻車(chē)任務(wù)時(shí)，下位機(jī)會(huì)給電磁閥傳遞動(dòng)作信號(hào)，高壓氮?dú)饨?jīng)過(guò)減壓閥后推動(dòng)氣缸動(dòng)作，將阻車(chē)器的脫鉤推動(dòng)到輔運(yùn)巷中間，對(duì)失控車(chē)輛進(jìn)行攔截。

3 實(shí)際應(yīng)用效果

2019 年2 月大斗溝礦輔運(yùn)科對(duì)礦井內(nèi)安裝新型柔性阻車(chē)裝置，截止2019 年12 月通過(guò)10 個(gè)月實(shí)際應(yīng)用效果觀察發(fā)現(xiàn)，大斗溝礦副平硐安裝該新型柔性阻車(chē)裝置后共計(jì)對(duì)失控車(chē)輛阻車(chē)5 次，車(chē)輛在失控后阻車(chē)裝置能夠在2 s 內(nèi)完成阻車(chē)器全部動(dòng)作，車(chē)輛能夠在8 m 的距離內(nèi)停止移動(dòng)，從而有效降低了車(chē)輛跑車(chē)事故，全年可節(jié)約車(chē)輛維修費(fèi)用大56 萬(wàn)元，保證煤礦輔助運(yùn)輸安全。

4 結(jié)語(yǔ)

大同煤礦集團(tuán)大斗溝煤業(yè)公司輔運(yùn)科對(duì)礦井內(nèi)安裝新型柔性阻車(chē)裝置采用先進(jìn)的雷達(dá)及遙控裝置，能夠在有效的距離及時(shí)將車(chē)輛剎住，對(duì)車(chē)輛及人員起到了緩沖作用，降低了碰撞的動(dòng)能，最大限度保護(hù)了車(chē)輛及人員的安全，不僅提高了輔助運(yùn)輸自動(dòng)化水平，而且保證礦井安全高效運(yùn)輸，取得了顯著應(yīng)用成效。