陳寶紅

摘 要 本文對電機車制動距離的原理進行了分析，根據(jù)實際使用情況結合電機車的制動距離計算公式提出了縮短電機車制動距離的途徑，并從理論上論證了這些途徑的可行性，為保證煤礦礦車的安全運行提供了依據(jù)。

關鍵詞 縮短；礦井；電機車；制動距離

中圖分類號TD5 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）43-0079-02

0 引言

在目前的煤礦生產(chǎn)過程中，電機車運輸仍然是一個主要環(huán)節(jié)，它擔負著運輸煤炭、礦石、材料、設備、人員等任務。井下電機車運輸系統(tǒng)是井下平巷運輸?shù)闹饕绞?，而架線電機車運輸又是我國目前井下水平大巷運輸?shù)闹饕畏绞?，與其他類型的電機車相比，它具有成本低、運輸能力大；維護簡單、操作方便、運營費用低、可運送井下各種貨物和人員等優(yōu)點。但是也存在不足，制動距離超長就是一個重要的問題，它嚴重地制約了電機車的運輸能力和效率，威脅著電機車的安全運輸，所以提高電機車制動系統(tǒng)的可靠性，保證電機車的制動距離在《煤礦安全規(guī)程》范圍內(nèi)，是運輸安全的重要環(huán)節(jié)。

1 礦用窄軌電機車的制動原理分析

為了保證煤礦礦車的安全運行，列車的制動距離必須符合 “運送物料時不得超過40m；運送人員時不得超過20m?！边@一點在《煤礦安全規(guī)程》（2008版）中第351條進行了明確的規(guī)定。電機車的制動距離可以分成空行程距離和實際制動距離兩部分，因為通常指的制動距離是“司機開始扳動閘輪或電閘手把到列車完全停止的最大距離?！彼^空行程距離指的是司機開始扳動閘輪到閘瓦與車輪踏面接觸前的一段時間內(nèi)機車所運行的距離，這段時間由于閘瓦與車輪踏面沒有接觸，所以也就不會產(chǎn)生制動力；而實際制動距離是指閘瓦與車輪踏面接觸后，加壓產(chǎn)生了制動力，直到列車因受制動力后完全停止下來所運行的距離。所以列車的制動距離Lzd的計算公式可以表示如下：

式中： Lzd為制動距離，m；i為坡度（下坡運行）；Vzh為重載列車制動前的最大速度，m/s；n為礦車臺數(shù)；q0為礦車自重（t）；q為礦車載重，t；P為機車自重，t；ψ為粘著系數(shù)，按撒砂起動取0.24；ωzh為列車阻力系數(shù)。tk為列車空走時間，s。

從上述公式中可以看出，列車阻力系數(shù)ωzh、坡度i是已知常數(shù)，而Vzh、tk、P、q的改變將影響制動距離，減小V、q可以使列車制動距離縮小，但是運輸上卻希望減小制動距離時又不能降低效率，所以增加P值和粘著系數(shù)是縮短制動距離積極有效的措施，當然縮短電機車的空行程時間也能達到縮短電機車距離的目的。

2 電機車制動距離現(xiàn)狀

目前，煤礦礦井使用的電機車一般是ZK10-6/550型架線電機車，此電機車配備的制動方式有閘瓦制動和電氣制動，閘瓦制動由手動閘輪操作，是常用閘。由于手動閘輪是通過螺旋副拉動制動桿，使閘瓦壓向車輪踏面。而閘瓦與車輪踏面的正常間隙為3mm~5mm，操作非常不方便，致使制動空行程時間長。

因為手動閘輪操作的閘瓦制動裝置的制動空行程時間要在3s以上，如果ZK10-6/550型架線電機車的運行速度按4m/s計算時，手動的閘瓦制動空行程距離就是，此時按照《煤礦安全規(guī)程》（2008版）中第351條的規(guī)定，實際制動距離就是列車的制動距離（40m）減去空行程距離（12m），即40-12=28m。

機車在運行中，起動粘著條件、牽引電動機溫升條件及制動條件對電機車牽引礦車數(shù)量起著決定作用。以煤礦現(xiàn)在使用的ZK10-6/550型電機車為例，在3‰的坡度上，MDC3.3-6礦車在滿足起動粘著條件下能牽引28輛，滿足牽引電動機溫升條件下牽引19輛，滿足制動條件能牽引的數(shù)量小于19輛。

假如再考慮到因牽引礦車少而所需牽引力小的因素，列車的運行速度還會更快一些，那么允許牽引的礦車數(shù)還會減少。上述這些情況表明，因制動力低而不能充分利用其牽引力，運輸效率是少、慢、差，所以應當采取有效的措施來縮短電機車的制動距離。

3 縮短電機車制動距離的途徑

根據(jù)實際使用情況并結合電機車的制動距離計算公式可知，縮短電機車制動距離的途徑應該從三方面著手進行：一是縮短電機車的空行程時間；二是提高電機車的粘著系數(shù)；三是增加制動力，提高列車的粘著質(zhì)量。具體分析如下：

1）縮短電機車的空行程時間

為了減少空行程時間tk，增加實際制動距離，可以將目前使用的手動閘輪操作閘瓦的制動裝置改為壓力制動裝置。使用壓力制動裝置的主要特點是制動力能夠提前儲備，一旦需要制動時即可立即釋放。盡管列車速度高，但空行程時間短，所以空行程距離也就縮短了，自然整個列車的制動距離也就縮短了。

2）提高電機車的粘著系數(shù)

軌道重型化發(fā)展是提高粘著系數(shù)的有效方法，可以將現(xiàn)有的軌道全線調(diào)整水平方向，重新夯實，曲線段重新按速度調(diào)整加寬加高，逐步將30kg/m的軌道更換為38kg/m軌道并和相關道岔扣件配套使用。這樣由于電機車輪與軌道的接觸面積增大就可以提高了列車的粘著系數(shù)，從而達到縮短電機車制動距離的目的。

3）增加制動力、增大列車的粘著質(zhì)量

目前在煤礦井下所采用的制動方式都是從電機車本身來制動的，礦車沒有制動裝置，這種方法雖然很好，但是電機車的閘瓦制動受粘著條件的限制，所以根據(jù)井下實際情況，增加制動力、增大列車的粘著質(zhì)量的方法主要有以下幾種：一是在列車中加掛專用壓氣制動車；二是采用有閘礦車制動；三是采用前后雙機牽引制動等途徑。

（1）列車中加掛專用壓氣制動車

專用制動車是裝有壓氣制動閘的車輛，其壓氣動作的制動閘由電機車司機控制。目前使用的ZK10-6/550型架線式電機車上沒有壓氣設備，如果在機車一端加掛一輛專用壓氣制動車，即在制動車上安設制動用的壓氣裝置，在電機車的制動裝置上添加制動氣缸，并聯(lián)電機車與制動車的氣路，有司機統(tǒng)一控制制動。

因為加掛的專用制動車的外型尺寸不需要很大，當它們連接在一起進行調(diào)頭時，專用制動車在前方不會影響司機的視線，所以加掛專用制動車是應該采取的一種有效地解決目前電機車制動力不足的措施。

（2）在列車中采用有閘礦車制動

所謂有閘礦車就是根據(jù)列車的制動原理，在礦車上設置壓氣動作的制動閘礦車。對于底卸式礦車在卸載時不需要摘鉤，也不需要翻斗卸載，所以可以在這類礦車上設置壓氣動作的制動閘，有司機統(tǒng)一控制，制動時每個礦車都能充分利用自身的粘著力，產(chǎn)生自制制動力，進而實現(xiàn)增大列車制動力的目的。這時電機車制動距離的公式（1）就變?yōu)橄率剑?）：

Lzd（2）

其中：G-礦車的粘著重量，t; η-礦車粘著系數(shù)。

其它符號同（1）式。

從式（2）可以看到列車的制動力會有明顯地增大，從而制動距離也就能夠相應地得到縮短。

（3）采用前后雙機牽引制動

列車采用前后雙機牽引時，電機車的制動力就增大了一倍，可以有效地縮短電機車的制動距離。這時電機車的制動距離公式（1）就變成式（3），即：

Lzd（3）

對于式（1）和式（3）分別代入下值計算：

i=-3;Vzh=4m/s; n=25;q0=2.375t；q=4t；

P=10t； ψ=0.24； ωzh=3.5N/kN; tk=3s。

單機車牽引時的制動距離Lzd（1）= 54.57m

前后雙機牽引時列車的制動距離為Lzd（2）= 38.46m

Lzd（2）-Lzd（1）=16.11m

通過上述計算可以看到使用前后雙機牽引時制動距離比用一輛電機車牽引時制動距離縮短16.11m，既達到了煤礦安全規(guī)程中的規(guī)定，又滿足了生產(chǎn)的需求，所以這種方法具有可行性。

前后雙機牽引時，礦車間應采用硬性連接裝置，不用連接環(huán)連接，列車在運行時有一輛電機車操縱，兩輛電機車同步運行，制動時，前后電機車同時制動，以避免電機車前邊制動時，后面的礦車因連接環(huán)的間隙而產(chǎn)生一連串的沖擊，導致有落道、零部件損壞等非正常運行事故的發(fā)生。

4 結論

綜上所述，為解決架線式電機車運輸受制動距離的限制，而不能實現(xiàn)“多拉快跑”的目的，從電機車的制動原理上進行分析，并根據(jù)實際使用情況結合電機車的制動距離計算公式提出了縮短電機車制動距離的有效途徑有：

一是縮短電機車的空行程時間。這種程方法雖然好，但是需要在電機車上加設壓力設備，改造較復雜；

二是提高電機車粘著系數(shù)。軌道重型化發(fā)展是提高粘著系數(shù)的有效方法，本人認為這種方法在一些老礦井為了提高運輸效率應該考慮；

三是增加制動力、提高列車的粘著質(zhì)量。

1）列車中加掛專用壓氣制動車是解決目前電機車制動力不足而應該采取的一種有效措施；

2）采用有閘礦車制動。這種途徑由于費用大、成本高，不能得到廣泛的應用；

3）采用前后雙機牽引制動。這種方法雖然成本高、費用大點，但是也不失為一種即可使用的辦法。

總之，通過理論分析筆者認為采用增加列車制動力的方法，可以在很大程度上縮短電機車的制動距離，從而達到《煤礦安全規(guī)程》對制動距離的要求。

參考文獻

[1]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，國家煤礦安全監(jiān)察局.煤礦安全規(guī)程.北京：煤炭工業(yè)出版社，2008.

[2]邢家文.縮短礦井窄軌電機車制動距離方法的探討.江蘇煤炭，1997.

[3]喬占明.關于煤礦電機車運輸制動裝置的探討.山西煤炭，2003.

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