架線電機(jī)車多段供電控制裝置的應(yīng)用研究

李 偉

（山西大平煤業(yè)有限公司，山西 長(zhǎng)治 046203）

架線電機(jī)車是井下一種重要的輸送裝備，目前架線機(jī)車的供電控制裝置主要采用了地線傳輸信號(hào)的模式，在供電軌道接口位置的信號(hào)傳輸可靠性差，信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性會(huì)隨著架線機(jī)車線路的增加而逐漸降低。為了保證井下架線電機(jī)車的連續(xù)供電，通常采用多段連續(xù)供電的模式，增加了井下觸電事故概率。

本文提出了一種新的井下電機(jī)車分段智能供電控制裝置，采用無(wú)線位置智能監(jiān)測(cè)模式，對(duì)井下機(jī)車的運(yùn)行速度和位置情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)結(jié)果傳輸給多段供電控制裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車運(yùn)行區(qū)域內(nèi)的線路單獨(dú)供電，非運(yùn)行區(qū)域內(nèi)的線路斷電。

1 多段供電控制裝置

為了滿足多段連續(xù)性供電的需求，首先需要對(duì)架線機(jī)車在井下的運(yùn)行位置進(jìn)行精確監(jiān)測(cè)。傳統(tǒng)的無(wú)線傳輸方案受井下地質(zhì)條件的影響，信號(hào)傳輸范圍小，信號(hào)強(qiáng)度弱，因此提出了采用相控陣?yán)走_(dá)精確定位的方案[1]。在架線機(jī)車上設(shè)置了移相器及聲光報(bào)警裝置，在巷道內(nèi)設(shè)置輻射器等。根據(jù)驗(yàn)證，為了保證信號(hào)傳輸?shù)木_性，位置感應(yīng)裝置設(shè)置的距離不應(yīng)大于100 m，機(jī)車進(jìn)入到不同區(qū)域后，區(qū)域內(nèi)的傳感器對(duì)機(jī)車進(jìn)行電子掃描，根據(jù)監(jiān)測(cè)裝置所提供的傳輸信號(hào)，即可有效地判斷機(jī)車在井下的運(yùn)行位置，定位精度達(dá)到了±0.5 m。

對(duì)井下線路采用了分段自動(dòng)控制方案，將電機(jī)車運(yùn)行線路上的電網(wǎng)分成多段，每段均采用獨(dú)立控制和供電裝置，根據(jù)機(jī)車在井下的不同位置，控制相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的供電線路獨(dú)立供電。該井下多段供電裝置的整體控制結(jié)構(gòu)如圖1[2]。

圖1 多段供電裝置結(jié)構(gòu)示意圖

由圖1可知，在井下架線電機(jī)車運(yùn)行的范圍，劃分了不同的供電區(qū)域，各個(gè)供電區(qū)域均處于獨(dú)立供電狀態(tài)，能夠進(jìn)行單獨(dú)的供電控制。每個(gè)供電區(qū)域內(nèi)均設(shè)置了一個(gè)控制箱，通過(guò)控制箱來(lái)實(shí)施獨(dú)立供電控制。在機(jī)車停止的情況下，供電系統(tǒng)內(nèi)不實(shí)施供電，當(dāng)機(jī)車開(kāi)始運(yùn)行后，機(jī)車上的觸電弓上升和供電線路接觸，然后機(jī)械開(kāi)關(guān)觸發(fā)信號(hào)發(fā)生器，將供電信號(hào)傳遞到線路上的供電控制箱內(nèi)，供電控制箱同時(shí)接收到機(jī)車的位置信號(hào)然后進(jìn)行判斷，確定機(jī)車處于該供電區(qū)段后，發(fā)出供電信號(hào)，對(duì)區(qū)段進(jìn)行供電，電流通過(guò)電機(jī)、軌道地線等形成回路，電機(jī)車開(kāi)始運(yùn)行。

當(dāng)機(jī)車從區(qū)域B運(yùn)行到區(qū)域A時(shí)，控制箱B無(wú)法接收到機(jī)車受電弓觸發(fā)的機(jī)械信號(hào)，因此控制箱內(nèi)的接觸器快速斷開(kāi)，停止對(duì)B區(qū)域內(nèi)的機(jī)車線路供電。此時(shí)A區(qū)域內(nèi)的供電控制箱接收到機(jī)車的移動(dòng)信號(hào)和受電弓的機(jī)械觸發(fā)信號(hào)，開(kāi)始閉合接觸器，為機(jī)車的運(yùn)行供電。在機(jī)車整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，不斷地進(jìn)行重復(fù)接替供電，從而有效滿足電機(jī)車多段供電需求，提高供電穩(wěn)定性。機(jī)車在井下運(yùn)行過(guò)程中多段智能控制邏輯如圖2[3]。

圖2 機(jī)車多段智能控制邏輯

2 多供電閉鎖控制

在傳統(tǒng)供電系統(tǒng)中，由于同時(shí)運(yùn)行的機(jī)車數(shù)量多，因此前一個(gè)機(jī)車在彎道處減速運(yùn)行時(shí)極易受到后一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的機(jī)車的追尾。因此，為了提高機(jī)車井下運(yùn)行的安全性，提出了在多段供電控制裝置內(nèi)引入?yún)^(qū)間閉鎖的控制方式。

在控制系統(tǒng)中，兩個(gè)相鄰的供電控制箱之間采用了電氣互鎖的控制模式，既可以滿足不同供電區(qū)域內(nèi)信號(hào)聯(lián)動(dòng)的控制需求，而且還能夠及時(shí)避免其他區(qū)段內(nèi)的運(yùn)行機(jī)車進(jìn)入到控制區(qū)段內(nèi)。機(jī)車在井下岔道口運(yùn)行結(jié)構(gòu)如圖3[4]。

圖3 機(jī)車在井下岔道口運(yùn)行結(jié)構(gòu)示意圖

由圖3可知，當(dāng)機(jī)車在B區(qū)域運(yùn)行時(shí)，對(duì)D區(qū)域進(jìn)行限電，避免D區(qū)域內(nèi)的機(jī)車通過(guò)，當(dāng)A區(qū)域內(nèi)有機(jī)車運(yùn)行時(shí)則B區(qū)域和D區(qū)域均停電，通過(guò)多區(qū)段供電實(shí)現(xiàn)閉鎖保護(hù)，提高機(jī)車在井下運(yùn)行的穩(wěn)定性。為了確保閉鎖保護(hù)的可靠性，在井下設(shè)置惡劣閉鎖信號(hào)燈，使控制人員根據(jù)信號(hào)燈的情況確定前一區(qū)段是否允許通行，保證機(jī)車的運(yùn)行安全。

3 多段供電控制裝置優(yōu)勢(shì)分析

對(duì)多段供電裝置在井下運(yùn)行的實(shí)際情況進(jìn)行分析，該控制裝置的主要優(yōu)勢(shì)如下：

（1）可靠。采用了受電弓機(jī)械觸發(fā)和相控陣?yán)走_(dá)無(wú)線定位的雙重控制方案，保證機(jī)車在不同區(qū)域運(yùn)行時(shí)的定位及時(shí)性和供電可靠性。

（2）安全。系統(tǒng)采用了分段供電和電氣閉鎖保護(hù)，能有效減少井下同時(shí)供電的范圍，降低了井下觸電事故的概率，同時(shí)能避免在交叉口處機(jī)車的追尾事故。

（3）節(jié)能。采用多段供電，能夠降低同時(shí)供電的距離和范圍，減少了電流的損耗和泄漏，提高了電能的利用率。