煤礦鉸接式雙橋驅(qū)動(dòng)物料運(yùn)輸車輛駕駛操縱設(shè)計(jì)

趙海興

(1.中國(guó)煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司，山西 太原 030006； 2.山西天地煤機(jī)裝備有限公司，山西 太原 030006；3.煤礦采掘機(jī)械裝備國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030006)

鉸接式雙橋驅(qū)動(dòng)物料運(yùn)輸車輛是一種適應(yīng)于煤礦井下巷道運(yùn)行的專用設(shè)備，前車體布置設(shè)計(jì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和駕駛操縱系統(tǒng)，后車體布置設(shè)計(jì)后翻自卸式貨廂，主要為井下運(yùn)輸沙子、水泥、磚塊、錨索、錨桿、水管、電纜及小型機(jī)電設(shè)備等，具有運(yùn)輸效率高的特點(diǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，神東煤炭集團(tuán)13個(gè)井工煤礦在用的鉸接式雙橋驅(qū)動(dòng)物料運(yùn)輸車輛合計(jì)約900輛，載荷有5t、8t和10t三種，單個(gè)礦井的車輛平均每天運(yùn)行30趟，是煤礦高產(chǎn)高效的必要設(shè)備之一。國(guó)內(nèi)其他煤炭集團(tuán)公司配置的物料運(yùn)輸車型及數(shù)量與神東煤炭集團(tuán)相當(dāng)。

由于鉸接式雙橋驅(qū)動(dòng)物料運(yùn)輸車輛數(shù)量多、井下運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，近幾年直接或間接引發(fā)了多起人員傷亡事故。2017年7月4日，神東布爾臺(tái)煤礦掘錨一隊(duì)駕駛員駕駛國(guó)內(nèi)某公司5t鉸接式物料運(yùn)輸車從地面供應(yīng)站裝載錨索及錨網(wǎng)等支護(hù)材料，運(yùn)送到掘進(jìn)工作面，在掘進(jìn)巷道內(nèi)由人員指揮倒車行駛至指定地點(diǎn)卸載貨物；在車輛前行時(shí)，由于巷道狹窄，司機(jī)從駕駛室車門處將頭部伸出駕駛室外觀察車輛與左側(cè)運(yùn)輸設(shè)備的安全間隙，指揮人員沒有及時(shí)提醒，在運(yùn)行中頭部被碰撞擠壓在駕駛室與橋式轉(zhuǎn)載機(jī)的電機(jī)風(fēng)葉罩之間，顱骨骨折，顱內(nèi)損傷。2019年1月2日陜西永隴能源開發(fā)建設(shè)有限責(zé)任公司崔木煤礦機(jī)運(yùn)部3人分別駕駛同上公司的3輛5t鉸接式物料運(yùn)輸車到北翼輔運(yùn)大巷拉運(yùn)22盤區(qū)變電所和水泵房起底渣料；其中有兩輛車在變電所巷口接受裝渣，第三輛車停在距前車后3.5m處的8°斜坡上熄火等待，駕駛員見前方車輛即將裝滿，便要離開駕駛室到鉸接部位打開車輛儲(chǔ)氣罐氣閥、啟動(dòng)車輛，在下車時(shí)隨身物件將駐車手柄拉到運(yùn)行位置，車輛下滑，將從變電所巷口出來從兩車之間通過的綜采隊(duì)工人撞擊、擠壓，導(dǎo)致死亡。

由上可知，駕駛操縱系統(tǒng)是鉸接式雙橋驅(qū)動(dòng)物料運(yùn)輸車輛設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一，合理的駕駛操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可減少、避免上述類型的井下運(yùn)輸事故。本文以5t運(yùn)輸車為研究對(duì)象，詳細(xì)闡述駕駛操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1 駕駛室布置設(shè)計(jì)

1.1 駕駛室布置方式

20世紀(jì)90年代末期，國(guó)內(nèi)研制成功的第一臺(tái)煤礦鉸接式物料運(yùn)輸車參考和借鑒了進(jìn)口車輛技術(shù)。整車采用前橋驅(qū)動(dòng)，后從動(dòng)輪安裝在貨廂外側(cè)，后車體低矮；其駕駛室布置設(shè)計(jì)在前車架右前側(cè)(符合國(guó)外駕駛操縱習(xí)慣)，采用了全金屬鋼板焊接而成的半封閉結(jié)構(gòu)[1]；駕駛室內(nèi)部長(zhǎng)度為1450mm，方向盤、變速操縱系統(tǒng)、儀表和按鈕等布置設(shè)計(jì)在駕駛員左側(cè)的面板上，沿方向盤的中心線前后對(duì)稱布置兩個(gè)座椅，對(duì)稱布置有兩套加速和制動(dòng)操縱裝置，駕駛員可面向車輛運(yùn)行方向雙向駕駛操縱。該結(jié)構(gòu)型式可增大前驅(qū)動(dòng)輪的附著力和驅(qū)動(dòng)力，增強(qiáng)爬坡能力。當(dāng)面向后車體駕駛時(shí)，駕駛員視線好，同時(shí)在駕駛室內(nèi)可同時(shí)操縱車輛和卸載物料，運(yùn)輸效率和安全性更高；尤其適合在不能調(diào)頭的狹窄巷道中運(yùn)行。2001年研制成功的汽車改裝型防爆物料運(yùn)輸車輛，駕駛操縱系統(tǒng)布置在左側(cè)，與公路汽車駕駛習(xí)慣相同，由此很快得到了煤礦的認(rèn)可和推廣應(yīng)用。

國(guó)內(nèi)大多數(shù)煤礦為統(tǒng)一所有物料運(yùn)輸車輛的駕駛方式，要求鉸接式雙橋驅(qū)動(dòng)物料運(yùn)輸車輛的駕駛操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)在左側(cè)，5t運(yùn)輸車駕駛室只能布置設(shè)計(jì)在前輪胎左前側(cè)[2，3]。如果在左前側(cè)駕駛室內(nèi)將方向盤側(cè)向布置，沿方向盤的中心線前后對(duì)稱布置兩個(gè)座椅，當(dāng)駕駛員面向后車體駕駛車輛時(shí)，由于后車體高度尺寸大，盲區(qū)范圍大，存在較大的安全隱患，由此方向盤布置在駕駛員正前方是首選方案，如圖1所示。整車須具有流暢的外觀造型和駕駛安全性，所以要求駕駛室與車架一體化設(shè)計(jì)且駕駛室設(shè)計(jì)為全封閉結(jié)構(gòu)，駕駛室的框架由橫梁、立柱組成，其底部連接于剛性車體上，再由薄鋼板拼焊圍成封閉空間。

圖1 鉸接式雙橋驅(qū)動(dòng)物料運(yùn)輸車左側(cè)駕駛操縱布置

為了適應(yīng)煤礦低矮巷道條件，需降低鉸接式雙橋驅(qū)動(dòng)物料運(yùn)輸車輛的高度，要適當(dāng)加大車輛的前懸尺寸，但又得保證整車的接近角大于14°，同時(shí)通過人體建模及駕駛姿勢(shì)仿真[4]和試驗(yàn)驗(yàn)證，駕駛室長(zhǎng)度為1200mm、內(nèi)部寬度尺寸為570mm時(shí)，駕駛員乘坐較舒適。為了使駕駛員在駕駛室內(nèi)保持自然的姿勢(shì)，將防爆柴油機(jī)偏離車輛縱向中心線布置[5-7]，盡量增大駕駛室寬度。在整車高度一定時(shí)，駕駛室底板距地面高度范圍為400～500mm，駕駛室門高度范圍為1400～1500mm，寬度范圍為600～800mm；當(dāng)車門最大開度時(shí)，其內(nèi)邊緣與座椅前端的距離要大于450mm，方向盤中心線底邊距未壓座椅上部的距離要大于300mm，保證駕駛員出入方便[8]。

依據(jù)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)封閉駕駛室進(jìn)行防落物和防擠壓測(cè)試，確保駕駛員安全。為了保證駕駛視野，盡量增大駕駛室玻璃的面積，減小窗棱寬度，玻璃與框架通過專用復(fù)合膠粘結(jié)在一起，駕駛員左右兩側(cè)的玻璃設(shè)計(jì)為推拉式結(jié)構(gòu)，既方便通風(fēng)又能使駕駛員與車外人員無障礙交流；同時(shí)在駕駛室外左右兩側(cè)安裝可折疊的后視鏡。駕駛室前擋風(fēng)玻璃配置手動(dòng)刮水器；門鎖安裝位置與駕駛員的肘部不干涉。

1.2 駕駛室振動(dòng)分析及車輛減振系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.2.1 駕駛室振動(dòng)分析

由于駕駛室與前車架設(shè)計(jì)為一體，需要對(duì)前車體的有限元模型進(jìn)行約束模態(tài)分析，得到的模態(tài)頻率與不同路面的最大激勵(lì)頻率進(jìn)行比較，評(píng)價(jià)前車體的振動(dòng)特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)剛度。前車體由ANSYS軟件分析得到的前十階約束模態(tài)頻率見表1。

表1 前十階約束模態(tài)頻率

1)路面激勵(lì)的影響。為防止路面激勵(lì)頻率引起前車體的共振，需滿足如下要求：

f1≥V/(Lw×3.6)

(1)

式中，f1為前車體的第一階頻率，Hz；V為行駛速度，km/h；Lw為路面不平度波長(zhǎng)，m。

整車以常用速度30km/h行駛時(shí)，各種路面對(duì)車輛的最大激勵(lì)頻率計(jì)算見表2。

表2 不同路面的最大激勵(lì)頻率

由表1和表2可知，未鋪裝路面、搓板路和平坦公路對(duì)前車體的最大激勵(lì)頻率均低于第一階頻率。經(jīng)過碎石路時(shí)，最大激勵(lì)頻率為26.04Hz，處在前車架第一階和第二階固有頻率之間，有導(dǎo)致前車體共振的危險(xiǎn)。考慮到通常情況下，車輛通過碎石路時(shí)車速將降低為15km/h左右，此時(shí)由式(1)計(jì)算出的最大激勵(lì)頻率值為12.93Hz，低于第一階頻率，能夠有效地避免共振。

2)柴油機(jī)激勵(lì)的影響。由于防爆柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)布置在前車體上，后車體可視作拖車，所以只考慮柴油機(jī)激勵(lì)對(duì)前車體的影響，在設(shè)計(jì)時(shí)增加了橡膠減振墊，有效避免了共振。

1.2.2 整車減振系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了降低駕駛員在駕駛室內(nèi)的顛簸程度，提升乘座舒適性，須設(shè)計(jì)一種適合鉸接式雙橋驅(qū)動(dòng)車輛的懸架系統(tǒng)。經(jīng)過比較鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、空氣彈簧、油氣彈簧、橡膠彈簧等彈性元件的結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)，確定前后車體的左右兩側(cè)分別采用縱置半橢圓鋼板彈簧非獨(dú)立懸架。鋼板彈簧懸架設(shè)計(jì)為板簧前端卷耳、末端滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)型式，利用鋼板彈簧多葉片之間的摩擦作為阻尼來衰減振動(dòng)，由于前后車體載荷不同，前、后鋼板彈簧懸架的自由剛度分別為1276N/mm和1380N/mm；且采用海綿充填式橡膠輪胎，減小車架的垂直振動(dòng)加速度，避免車輪垂直位移增大。同時(shí)要加大簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量的比值，在整車的右前方設(shè)計(jì)布置燃油箱和廢氣處理箱，右前輪上部設(shè)計(jì)布置防爆柴油機(jī)補(bǔ)水箱；左前輪上部設(shè)計(jì)布置液壓油箱，如圖1所示。

通過上述設(shè)計(jì)，可以減小高頻共振區(qū)車身振動(dòng)加速度、減少車輪離開地面的機(jī)率，避免車輛在緊急制動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的“點(diǎn)頭”現(xiàn)象，避免在轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)使車身產(chǎn)生較大的側(cè)傾角。

2 操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 柴油機(jī)啟動(dòng)和熄火

整車配置非道路國(guó)Ⅲ排放防爆電控單體泵柴油機(jī)，由氣動(dòng)按鈕控制氣馬達(dá)啟動(dòng)柴油機(jī)，通過氣動(dòng)扳鈕關(guān)閉氣路、截?cái)嗳加凸┙o使柴油機(jī)熄火；氣源由防爆柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)氣泵提供。氣動(dòng)系統(tǒng)原理如圖2所示。

圖2 氣動(dòng)系統(tǒng)原理

2.2 變速操縱

為了提高整車在井下狹窄巷道內(nèi)的通行能力，采用方便雙向駕駛操縱的液力機(jī)械傳動(dòng)方式，由于滿載最大運(yùn)行速度不大于40km/h，依據(jù)同類工程車輛檔位數(shù)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，動(dòng)力換擋變速箱確定為三個(gè)檔位。變速操縱閥水平布置在變速箱上，方向和檔位切換的兩閥桿并排設(shè)計(jì)，通過雙聯(lián)軟軸操縱控制，如圖3所示。換向和換擋手柄設(shè)計(jì)在駕駛員右前側(cè)，換向手柄的運(yùn)動(dòng)方向同車輛的運(yùn)行方向一致；換向和換擋手柄錯(cuò)落布置設(shè)計(jì)，每個(gè)位置均能機(jī)械限位，可增強(qiáng)切換手感，方便操縱。

圖3 雙聯(lián)軟軸

單體泵燃油噴射系統(tǒng)由燃油控制裝置、傳感器和高速電磁閥組成。燃油控制裝置主機(jī)(以下簡(jiǎn)稱ECU)由單片機(jī)系統(tǒng)及外圍的驅(qū)動(dòng)電路、通信電路、數(shù)據(jù)處理電路、隔離電路等組成，通過電源DC24V供電。柴油機(jī)工作狀態(tài)通過傳感器將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的參數(shù)輸給ECU，接收到的數(shù)據(jù)與已存儲(chǔ)的設(shè)定參數(shù)值或參數(shù)MAP圖進(jìn)行比較，經(jīng)過分析處理后得到最終的噴油定時(shí)和噴油量。噴油量由電子油門踏板控制(位置傳感器)，其角度行程為17.5°，對(duì)應(yīng)的電壓范圍為0～4.5V，不同電壓值的指令控制高速電磁閥的通和斷實(shí)現(xiàn)單體柱塞噴油泵的開和關(guān)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)根據(jù)實(shí)時(shí)工況對(duì)噴油的智能控制。

2.3 轉(zhuǎn)向操縱

由于鉸接式車輛缺乏自動(dòng)回正力矩，尤其在煤礦井下崎嶇不平的路面上需要駕駛員頻繁調(diào)節(jié)方向盤，增加了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度；由此整車轉(zhuǎn)向采用負(fù)荷傳感流量放大全液壓轉(zhuǎn)向器控制雙油缸轉(zhuǎn)向[9]，動(dòng)力源由變矩器驅(qū)動(dòng)液壓泵輸出，在優(yōu)先轉(zhuǎn)向的情況下，還要為制動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力，液壓轉(zhuǎn)向原理如圖4所示。方向盤與轉(zhuǎn)向器組件如圖5所示，轉(zhuǎn)向器最大輸入壓力17MPa，轉(zhuǎn)向力矩為：1.3～2.5N·m(與方向盤轉(zhuǎn)角成正比)。全液壓轉(zhuǎn)向器工作時(shí)，不論方向盤在那一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，全液壓轉(zhuǎn)向器A或B口流出液壓油的容積與方向盤轉(zhuǎn)過的角度成正比。轉(zhuǎn)向器額定流量為75L/min，可保證防爆柴油機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)、車輛急轉(zhuǎn)彎的工況下，仍能保持有足夠的轉(zhuǎn)向性能；而且作用到方向盤上較小的力就可提高車輛的航向穩(wěn)定性。

圖4 液壓轉(zhuǎn)向原理

圖5 方向盤與轉(zhuǎn)向器組件

方向盤為鋼制結(jié)構(gòu)，圓盤與中心安裝座之間有3個(gè)夾角為120°的筋板，安裝座與轉(zhuǎn)向柱連接采用平鍵和螺紋鎖緊結(jié)構(gòu)；方向盤和轉(zhuǎn)向器通過圖6中的螺栓固定在操縱面板上，在駕駛員正前方，為了避免駕駛員在轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)肘部和駕駛室封閉的側(cè)圍板相碰撞，方向盤直徑設(shè)計(jì)為400mm；左右轉(zhuǎn)向時(shí)順時(shí)針和逆時(shí)針各旋轉(zhuǎn)3圈[10]，可使前、后車架的最小夾角成135°。為了避免駕駛員操縱疲勞，方向盤平面與駕駛室底板夾角為150°，方向盤的中心離座椅靠背的距離為600mm。

2.4 制動(dòng)操縱

圖6 制動(dòng)操縱原理

由于鉸接式雙橋驅(qū)動(dòng)物料運(yùn)輸車輛須具有工作制動(dòng)、駐車制動(dòng)和緊急制動(dòng)功能[11]，制動(dòng)操縱原理如圖6所示。工作制動(dòng)系統(tǒng)采用雙回路控制型式，即前、后制動(dòng)分兩路獨(dú)立控制，采用串聯(lián)調(diào)節(jié)式液壓制動(dòng)閥[12]。當(dāng)駕駛員踩踏制動(dòng)踏板時(shí)，蓄能器內(nèi)的高壓油通過液壓制動(dòng)閥的上、下閥芯分別進(jìn)入前、后驅(qū)動(dòng)橋中的濕式制動(dòng)器，對(duì)車輛實(shí)施減速或制動(dòng)[13]。在0°～5.8°范圍內(nèi)為自由行程，之后制動(dòng)閥輸出高壓油壓力的大小與踏板的行程成比例，可方便地控制車輛制動(dòng)力的強(qiáng)弱。為了滿足整車滿載以20km/h速度在水平干硬路面上制動(dòng)距離不大于8m的要求，制動(dòng)閥壓力調(diào)定為3MPa。

制動(dòng)踏板布置在加速踏板的左側(cè)，兩踏板的間距大于120mm；制動(dòng)踏板平面與駕駛室底板的夾角為135°，踏板下端距駕駛室底板的相對(duì)高度為130mm，踏板被踩到極限位置時(shí)不與底板干涉。

駐車制動(dòng)通過手柄操縱，采用切換鎖止的液壓換向閥；駐車制動(dòng)與駕駛室門形成聯(lián)動(dòng)閉鎖，即當(dāng)車輛停止、駐車制動(dòng)手柄沒有切換到位時(shí)，駕駛室門打開后發(fā)出聲光報(bào)警。緊急制動(dòng)設(shè)計(jì)為氣動(dòng)按鈕操縱方式，布置設(shè)計(jì)在駕駛員不易觸碰的位置且能明顯辨識(shí)，防止誤動(dòng)作。

2.5 自卸操縱

鉸接式雙橋驅(qū)動(dòng)物料運(yùn)輸車輛的工作裝置為液壓油缸直推式后翻自卸貨廂，由操縱手柄控制多路換向閥完成動(dòng)作；自卸操縱手柄布置設(shè)計(jì)在駕駛室內(nèi)且有機(jī)械鎖止機(jī)構(gòu)，避免在車輛運(yùn)行過程中誤動(dòng)作使貨廂升起與巷道頂板或其他物體碰撞引發(fā)事故。

2.6 操縱力確定

除上述操縱外，喇叭采用氣動(dòng)按鈕(同氣馬達(dá)啟動(dòng)按鈕)控制，照明燈、行車信號(hào)燈和倒車語音報(bào)警裝置采用扳鈕控制，由設(shè)計(jì)及測(cè)試實(shí)驗(yàn)可得出各操縱力見表3。

表3 操縱力 N

3 輔助駕駛系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 行車輔助監(jiān)控系統(tǒng)

由于整車設(shè)計(jì)為封閉駕駛室，車輛在井下黑暗環(huán)境下運(yùn)行時(shí)視線較差，由此設(shè)計(jì)有行車輔助監(jiān)控系統(tǒng)，具有行車記錄、倒車?yán)走_(dá)及影像和人員防接近等功能。行車記錄可實(shí)時(shí)存儲(chǔ)車輛行駛的視頻信息；倒車?yán)走_(dá)及影像和人員防接近系統(tǒng)均采用紅外熱成像技術(shù)，可智能識(shí)別車輛附近的人員或物體，及時(shí)報(bào)警和停機(jī)[14]。

行車輔助監(jiān)控系統(tǒng)的攝像儀和雷達(dá)只能布置在后車架上，為了避免倒車攝像儀被散料或混凝土等遮掩，影響可視效果，設(shè)計(jì)開發(fā)了氣動(dòng)控制的攝像儀防護(hù)裝置，在駕駛室內(nèi)可操作氣動(dòng)閥使氣缸帶動(dòng)攝像頭護(hù)板開啟和關(guān)閉[7]。

3.2 車輛定位及調(diào)度指揮

為了實(shí)時(shí)監(jiān)控整車在煤礦井下的運(yùn)行狀態(tài)，在車輛上設(shè)置了無線發(fā)射裝置，其內(nèi)部存儲(chǔ)車號(hào)及類別等信息，通過4G網(wǎng)絡(luò)定時(shí)向巷道內(nèi)的有線基站發(fā)送信息，可實(shí)現(xiàn)車輛定位、限速報(bào)警及語音提示功能，在地面視頻監(jiān)控平臺(tái)上可以全方位直觀顯示車輛運(yùn)行信息[15，16]；而且能實(shí)現(xiàn)駕駛員與地面調(diào)度之間視頻對(duì)講，強(qiáng)化了對(duì)車輛的調(diào)度指揮，促進(jìn)煤礦安全高效生產(chǎn)。

4 人-機(jī)-環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于鉸接式雙橋驅(qū)動(dòng)物料運(yùn)輸車輛的駕駛員在駕駛室內(nèi)的操縱時(shí)間較長(zhǎng)，由此要進(jìn)行NVH(噪聲、振動(dòng)和聲振粗糙度，是衡量汽車制造質(zhì)量的一個(gè)綜合性指標(biāo))特性分析和設(shè)計(jì)，提高駕駛操縱舒適性和人機(jī)友好性。車輛儀器為防爆柴油機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的安全保護(hù)顯示器，可顯示柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)油壓力、散熱系統(tǒng)溫度等；儀表為液壓系統(tǒng)油壓表、駐車制動(dòng)解鎖油壓表、傳動(dòng)系統(tǒng)油壓和油溫表、氣動(dòng)系統(tǒng)壓力表等；受駕駛室結(jié)構(gòu)限制，儀器和儀表分類布置安裝，安裝板與駕駛室底板的夾角成60°，便于駕駛員觀察。從駕駛員的生理和心理特點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)用“人機(jī)工程學(xué)”、通過三維仿真設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，完成操縱按鈕和手柄的排布。

為了降低防爆柴油機(jī)的噪聲，在駕駛室靠近防爆柴油機(jī)的圍板上和柴油機(jī)機(jī)罩內(nèi)側(cè)加裝玻璃纖維和泡沫類吸聲、隔熱材料；防止穿過駕駛室的軟管和纜線的孔隙傳聲、導(dǎo)熱，對(duì)孔周圍進(jìn)行密封處理。為了使駕駛員的坐姿自然和穩(wěn)定，座椅的尺寸和形狀特殊設(shè)計(jì)，前后和高低位置可調(diào)節(jié)，采用氣阻尼減振技術(shù)，保證駕駛員具有良好的體壓分布?？紤]到駕駛員在運(yùn)輸及卸載物料時(shí)，需要上下、來回移動(dòng)，駕駛室外圍設(shè)計(jì)了防滑腳踏板和扶手。

5 應(yīng)用情況

5t鉸接式雙橋驅(qū)動(dòng)物料運(yùn)輸車已批量應(yīng)用到內(nèi)蒙、陜西和山西等地區(qū)長(zhǎng)距離緩坡斜井大型煤礦，車輛在8個(gè)典型煤礦的應(yīng)用情況見表4。

整車以常用速度30km/h行駛時(shí)，對(duì)駕駛室內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行測(cè)試，最大噪聲為78dB(A)，最高溫度為25℃。根據(jù)《汽車平順性試驗(yàn)方法》(GB/T 4970—2009)規(guī)定，對(duì)車輛進(jìn)行脈沖和隨機(jī)振動(dòng)測(cè)試，依據(jù)《機(jī)械振動(dòng)和沖擊 人體處于全身振動(dòng)的評(píng)價(jià)》(ISO2631-1)，脈沖振動(dòng)的最大加速度為19.6m/s2，低于31.44m/s2，對(duì)人體無危害；隨機(jī)振動(dòng)最大加速度(x、y、z方向的加速度均方根值)為0.312m/s2，小于0.315m/s2，駕駛員沒有不舒適感覺。駕駛員持續(xù)駕駛2h無疲勞感，從未引發(fā)安全事故。

表4 5t物料運(yùn)輸車應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)

整車駕駛操縱系統(tǒng)平均使用壽命為6a(除駕駛室門鎖、玻璃、手柄、按鈕、儀表和座椅等易損件)。

6 結(jié) 論

1)5t鉸接式雙橋驅(qū)動(dòng)物料運(yùn)輸車巷道適應(yīng)性好，被批量推廣應(yīng)用，是煤礦輔助運(yùn)輸?shù)闹髁囆?。其駕駛操縱系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)包括：駕駛室布置設(shè)計(jì)，啟動(dòng)、變速、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)操縱設(shè)計(jì)，輔助駕駛系統(tǒng)設(shè)計(jì)，“人-機(jī)-環(huán)”系統(tǒng)設(shè)計(jì)。要應(yīng)用“人機(jī)工程學(xué)”進(jìn)行設(shè)計(jì)研究；要采用理論計(jì)算和測(cè)試試驗(yàn)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，確定出最優(yōu)技術(shù)性能參數(shù)，提高駕駛操縱的舒適性和安全性。

2)5t鉸接式雙橋驅(qū)動(dòng)物料運(yùn)輸車駕駛操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)須考慮配置行車記錄、倒車?yán)走_(dá)及影像、人員防接近等行車輔助監(jiān)控系統(tǒng)，提高車輛運(yùn)行安全性。

3)不同載荷的鉸接式雙橋驅(qū)動(dòng)物料運(yùn)輸車輛駕駛操縱系統(tǒng)均可按以上思路進(jìn)行設(shè)計(jì)，要優(yōu)先采用駕駛室布置在前左側(cè)、方向盤布置在駕駛員正前方的方式。

煤礦鉸接式雙橋驅(qū)動(dòng)物料運(yùn)輸車輛駕駛操縱設(shè)計(jì)需對(duì)機(jī)械、液壓、氣動(dòng)或防爆電氣控制技術(shù)進(jìn)行深入攻關(guān)研究，如研發(fā)具有煤安認(rèn)證的集成式電液控制轉(zhuǎn)向和電控?fù)Q擋裝置；要設(shè)計(jì)防爆儀表背光顯示、駕駛員疲勞報(bào)警及空調(diào)系統(tǒng)等；要應(yīng)用基于深度相機(jī)和毫米波雷達(dá)的巷道環(huán)境感知技術(shù)，通過車載多傳感器信息采集、融合、傳輸，構(gòu)建5G網(wǎng)絡(luò)車載移動(dòng)終端和云端數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的車輛運(yùn)行狀態(tài)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)車輛信息可視化交互、自動(dòng)駕駛或無人駕駛操縱；從而進(jìn)一步提升駕駛操縱的便捷性、舒適性和安全性。車輛實(shí)現(xiàn)無人駕駛操縱，則可去除常備駕駛室，在騰出的空間加裝其它作業(yè)機(jī)構(gòu)或者重新設(shè)計(jì)整車的結(jié)構(gòu)型式，保證整車前后驅(qū)動(dòng)橋的載荷更接近，減小整車在運(yùn)行時(shí)的循環(huán)功率，降低燃油消耗。