礦用斜井異形軌卡軌車制動(dòng)性能測(cè)試方法的研究

周 建，賀雪瓊

（1.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410012；2.金屬礦山安全技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410012）

目前國(guó)內(nèi)大部分礦山斜巷使用的運(yùn)輸人員設(shè)備包括有架空乘人裝置、斜井人車等，由于架空乘人裝置成本較高，需要的巷道斷面尺寸較大，故斜井人車在我國(guó)礦山斜井輔助運(yùn)輸系統(tǒng)中，仍為主要的運(yùn)送人員方式。但斜井人車在使用過(guò)程中經(jīng)常存在掉道、跑車、側(cè)翻等安全事故。異形軌卡軌車作為斜井人車的一種，一旦出現(xiàn)安全隱患，極易引起群死群傷的事故。目前異形軌卡軌車暫無(wú)現(xiàn)行有效的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)檢測(cè)檢驗(yàn)，存在一些模糊概念、現(xiàn)場(chǎng)情況和測(cè)試方法的差異，在制動(dòng)性能檢驗(yàn)過(guò)程中，造成了一些困擾，例如：礦用異形軌卡軌車的空行程時(shí)間、制動(dòng)力及平均制動(dòng)減速度的概念及其檢驗(yàn)方法，由于采用的方法和概念有差異，導(dǎo)致檢測(cè)方法不規(guī)范。為此，本文對(duì)此進(jìn)行了探討和研究。

1 工作原理和結(jié)構(gòu)

異形軌卡軌車主要由以下部件組成：車廂、車架、制動(dòng)裝置、卡軌裝置、失速保護(hù)裝置以及卡軌裝置復(fù)位系統(tǒng)等。異形軌卡軌車實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的方式一般有兩種，一種是手動(dòng)落閘式，另一種是通過(guò)失速保護(hù)裝置來(lái)開(kāi)啟制動(dòng)裝置從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的目的。如圖1所示。

圖1 異形卡軌車結(jié)構(gòu)示意圖

2 制動(dòng)原理

礦用異形軌卡軌車較其他的斜井人車優(yōu)勢(shì)在于其制動(dòng)方式的優(yōu)化，其制動(dòng)性能可靠，主要靠液壓油進(jìn)行制動(dòng)。利用失速保護(hù)裝置采集到樣機(jī)運(yùn)行的速度，當(dāng)運(yùn)行速度大于設(shè)定值時(shí)，失速保護(hù)裝置動(dòng)作，使其傳達(dá)至液壓系統(tǒng)，從而使制動(dòng)裝置動(dòng)作以保證卡軌裝置牢牢抓捕住軌道。該制動(dòng)裝置采用失效安全型彈簧卡軌制動(dòng)技術(shù)，制動(dòng)裝置在液壓控制系統(tǒng)失效時(shí)，彈簧動(dòng)作，使得卡軌裝置能夠上下夾住異形軌道，實(shí)施停車制動(dòng)。該制動(dòng)裝置采用上下閘塊夾軌制動(dòng)方式，制動(dòng)時(shí)能產(chǎn)生一定的緩沖距離，以達(dá)到緩沖制動(dòng)的效果。

這種上下夾軌制動(dòng)的方式不容易產(chǎn)生掉道、翻車、跑車及制動(dòng)沖擊大造成二次傷害等，但是要采用這種制動(dòng)方式必須更換異形軌道，礦山常用的普軌不能滿足使用要求。

3 制動(dòng)性能檢測(cè)依據(jù)及方法

在制動(dòng)性能的檢測(cè)中，應(yīng)包含落閘空行程時(shí)間、制動(dòng)力、制動(dòng)距離、平均制動(dòng)減速度等幾個(gè)方面的綜合檢測(cè)。

3.1 空行程時(shí)間的檢測(cè)

依據(jù)MT/T 388—2007《礦用斜井人車技術(shù)條件》中術(shù)語(yǔ)的解釋為從開(kāi)動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi)始動(dòng)作至抱爪接觸鋼軌（或插爪落到底）的時(shí)間；AQ 2028—2010《礦山在用斜井人車安全性能檢驗(yàn)規(guī)范》術(shù)語(yǔ)和定義里的解釋為從斜井人車脫離牽引，至抱爪接觸鋼軌或插爪落到地之間的時(shí)間。在運(yùn)用到測(cè)試卡軌車空行程時(shí)間時(shí)，既是操縱機(jī)構(gòu)發(fā)出指令到卡軌裝置與異形軌抱軌之間的時(shí)間。測(cè)試時(shí)采用存儲(chǔ)記錄儀采集數(shù)據(jù)，此種測(cè)試方式采用錫箔紙作為測(cè)試觸點(diǎn)介質(zhì)，錫箔紙串連9V電源、存儲(chǔ)記錄儀，當(dāng)異形軌和卡軌裝置接觸時(shí)，電壓形成一個(gè)閉環(huán)，綜合參數(shù)存儲(chǔ)記錄儀采取到一個(gè)電壓信號(hào)，曲線圖出現(xiàn)變化，（接線圖如圖2所示）同理，在手動(dòng)落閘操縱桿處，用錫箔紙、9V電源和存儲(chǔ)記錄儀形成一個(gè)閉環(huán)，當(dāng)拉閘時(shí)，閉環(huán)開(kāi)啟，即記錄儀采取的電壓信號(hào)失去，形成一個(gè)曲線變化。

圖2 記錄儀接線圖

當(dāng)操縱手動(dòng)閘進(jìn)行落閘實(shí)驗(yàn)時(shí)，存儲(chǔ)記錄儀首先采取到操縱桿處動(dòng)作的觸點(diǎn)電壓信號(hào)變化，此時(shí)卡軌裝置迅速反應(yīng)向異形軌靠攏實(shí)現(xiàn)抱軌動(dòng)作，當(dāng)抱軌裝置和異形軌接觸后，將抱軌裝置和異形軌之間的觸點(diǎn)電壓信號(hào)接通，存儲(chǔ)記錄儀采取到電壓變化，兩個(gè)電壓變化節(jié)點(diǎn)之間的差值即為空行程時(shí)間。

3.2 制動(dòng)力檢測(cè)

依據(jù)MT/T 388—2007《礦用斜井人車技術(shù)條件》中術(shù)語(yǔ)的解釋為人車制動(dòng)時(shí)，緩沖裝置產(chǎn)生的阻力值。在運(yùn)用到測(cè)試卡軌車制動(dòng)時(shí)，緩沖裝置產(chǎn)生的阻力值。

將卡規(guī)車停在接近井底車場(chǎng)的斜坡處，落閘制動(dòng)。將測(cè)力傳感器與卡軌車進(jìn)行連接，然后在測(cè)力傳感器另一端與手葫蘆相連，手葫蘆與斜坡上找點(diǎn)固定，按照?qǐng)D四的連接方式進(jìn)行連接，然后對(duì)手葫蘆進(jìn)行施力，直到測(cè)試出力的大小。由于卡軌車處于斜坡上，被測(cè)樣車的制動(dòng)力應(yīng)為測(cè)力傳感器上讀出來(lái)的力加上卡軌車重力在斜坡上分力的總和。按以下公式計(jì)算得出制動(dòng)力。

圖3 制動(dòng)力測(cè)試示意圖

式中：F—卡軌車制動(dòng)力；

F1—測(cè)力傳感器讀數(shù)；

G—卡軌車自重；

α—斜坡坡度。

3.3 空行程距離、制動(dòng)距離及平均制動(dòng)減速度的測(cè)試

平均制動(dòng)減速度在AQ 2028—2010《礦山在用斜井人車安全性能檢驗(yàn)規(guī)范》術(shù)語(yǔ)和定義里的解釋為斜井人車從抱爪接觸鋼軌開(kāi)始起制動(dòng)作用至斜井人車完全停穩(wěn)為止，制動(dòng)期間的平均減速度。在運(yùn)用到測(cè)試卡軌車平均制動(dòng)減速度時(shí)為從卡軌裝置接觸異形軌開(kāi)始起制動(dòng)作用至卡軌車完全停穩(wěn)為止，制動(dòng)期間的平均減速度。

在靠近井底車場(chǎng)斜坡處往上20m左右設(shè)定一個(gè)卡軌車主繩脫繩點(diǎn)，并在此處做好標(biāo)記。因?yàn)橐鋈倜撱^，應(yīng)在井底車場(chǎng)附近打上緩沖墻和防護(hù)隔離裝置，已保證如果制動(dòng)裝置失效不能實(shí)現(xiàn)停車制動(dòng)的情況下，緩沖墻應(yīng)能擋住卡軌車不沖進(jìn)井底車場(chǎng)傷人或損傷設(shè)備。在卡軌車與主牽引繩之間串接一個(gè)脫扣器，用8毫米左右的鋼絲繩作為脫扣器的控制繩，控制繩的長(zhǎng)度能滿足卡軌車從靜止加速到全速運(yùn)行所需要的距離，脫扣器控制繩的另一端固定在鋼軌上，將卡軌車往上提升至控制繩長(zhǎng)度能滿足的高度，然后從靜止往下全速下放，當(dāng)?shù)竭_(dá)脫鉤點(diǎn)時(shí)，控制繩繃緊，控制脫扣器實(shí)現(xiàn)脫鉤，此時(shí)卡軌車與主繩脫離，制動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)始工作，直至卡軌裝置與異形軌抱住實(shí)現(xiàn)停車制動(dòng)。當(dāng)卡軌裝置與異形軌抱軌時(shí)在軌道上開(kāi)始留下摩擦制動(dòng)的痕跡。測(cè)量從脫鉤點(diǎn)到產(chǎn)生制動(dòng)痕跡的地方的距離為空行程距離；測(cè)量制動(dòng)痕跡起點(diǎn)的地方到卡軌車停住的地方卡軌裝置與軌道接觸點(diǎn)的距離為制動(dòng)距離。根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)按照下式進(jìn)行計(jì)算，從而得出a平均制動(dòng)減速度。

式中：a—平均制動(dòng)減速度；

L空—空行程距離；

α—斜坡坡度；

w—摩擦系數(shù)，一般取0.02；

g—重力加速度；

L制—制動(dòng)距離。

圖4 全速脫鉤制動(dòng)示意圖

4 結(jié)論

本文主要針對(duì)異形軌卡軌車制動(dòng)性能檢測(cè)方法的研究與分析，首先對(duì)空行程時(shí)間的定義與測(cè)試方法進(jìn)行了介紹，然后依次對(duì)制動(dòng)力、空行程距離、制動(dòng)距離以及平均制動(dòng)減速度的測(cè)試方法進(jìn)行了介紹。由于國(guó)內(nèi)卡軌車暫無(wú)現(xiàn)行有效的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)檢測(cè)檢驗(yàn)，而制動(dòng)性能對(duì)于卡軌車來(lái)說(shuō)又是一個(gè)重中之重，通過(guò)本文的介紹，可以詳細(xì)的對(duì)異形軌卡軌車的制動(dòng)性能進(jìn)行檢測(cè)。