【摘 要】近年來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和工業(yè)化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，礦井開發(fā)事業(yè)也取得了很大的成就，尤其是礦井運(yùn)輸方式和設(shè)備有了很大的進(jìn)步。本文將對礦井窄軌鐵路運(yùn)輸與直流斬波調(diào)速器進(jìn)行研究，并在此基礎(chǔ)上談一下自己的觀點(diǎn)，以供參考。

【關(guān)鍵詞】礦井 運(yùn)輸機(jī) 礦井軌道 直流斬波調(diào)速器

一、礦井窄軌鐵路運(yùn)輸

（一）礦井機(jī)車與供電方式

對于礦井而言，機(jī)車是礦井軌道車輛運(yùn)輸?shù)闹饕獱恳O(shè)備，根據(jù)動(dòng)力不同可將其分成電機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車兩種。牽引電機(jī)通過驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，利用軌面之間所產(chǎn)生的摩擦力促使機(jī)車在預(yù)定的軌道上行進(jìn)。一般而言，該條件下的牽引力通常既要受到牽引電機(jī)自身功率之限制，同時(shí)還要受摩擦制約。機(jī)車實(shí)際運(yùn)輸過程中，可行駛坡度通常是限制的，軌道坡度大約為千分之三左右，而且局部坡度應(yīng)當(dāng)控制在千分之三以內(nèi)。

當(dāng)前國內(nèi)礦井開發(fā)過程中所采用的運(yùn)輸機(jī)車以電機(jī)車為主，采用的多是直流串激型的電動(dòng)機(jī)，按其直流電源的具體供給方式可以將其氛圍架線式、蓄電池式。

其中，架線式供電方式如下圖所示。在變電所中將交流電進(jìn)行整流，其正極與架空線相連接，而負(fù)極在應(yīng)當(dāng)接在軌道之上。對于架空線而言，其主要是沿軌道的上空架設(shè)的一條裸導(dǎo)線，當(dāng)機(jī)車受電弓和架空線相接觸時(shí)，電流會(huì)隨之進(jìn)入到車內(nèi)，經(jīng)牽引電動(dòng)機(jī)、控制器和軌道流回。

其中，1代表牽引變流所、2代表饋電線、3代表架空線、4代表受電弓、5代表的是礦車，6代表軌道以及7代表回電線。礦井電機(jī)車巷道運(yùn)輸過程中，具有如下優(yōu)點(diǎn)：首先，牽引力比較大。實(shí)踐中，機(jī)車采用的是直流串激方式對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行牽引，其特性可使機(jī)車獲得非常大的牽引力。同時(shí)，維護(hù)費(fèi)用比較少。電機(jī)車實(shí)際運(yùn)行過程中，一般速度都比較高，據(jù)測算每小時(shí)可達(dá)26公里，并且只需一人操作即可。其次，可有效改善井下勞動(dòng)操作條件。實(shí)踐作業(yè)過程中，電機(jī)車不受氣候條件的影響，因采用的是電力拖動(dòng)方式，一般不產(chǎn)生廢氣，這樣可以有效地避免造成空氣污染，對于有效改善作業(yè)條件、確保井下工人的操作安全性具有非常重要的作用。

（二）礦井軌道

對于礦井軌道而言，它是把鋼軌根據(jù)設(shè)計(jì)要求固定與某一線路之上，同時(shí)也機(jī)車正常運(yùn)行的基本條件。實(shí)踐中，標(biāo)準(zhǔn)的窄軌結(jié)構(gòu)如下圖所示。從下圖可以看出，軌道線路主要包括上、下兩部建筑結(jié)構(gòu)。其中上部主要是鋼軌、軌枕、聯(lián)接零件以及道床等，而下部則是巷道底板、水溝等（見下圖）。

1——6分別代表鋼軌、道釘、軌枕、道床以及底板和水溝。一般而言，軌道線路重要參數(shù)主要有軌距、軌型以及坡度和曲率半徑等。其中，軌距主要是指兩條鋼軌之間的軌頭內(nèi)間距。實(shí)踐中，由于機(jī)車可以牽引的坡度非常的小，因軌道坡度通?？捎酶卟睢㈤g距之比進(jìn)行表示。礦井鋼軌通常以輕軌為主，鋼軌型號以kg/m為單位，礦用鋼軌既耐磨，又耐腐蝕。對于道岔而言，作為軌道線路的分支，主要由基本軌、轍叉、尖軌、護(hù)輪軌以及轉(zhuǎn)轍軌和轉(zhuǎn)轍機(jī)構(gòu)及相關(guān)零件共同構(gòu)成。搬動(dòng)道岔的轉(zhuǎn)轍機(jī)構(gòu)有手動(dòng)搬道器、彈簧轉(zhuǎn)轍器和電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)。在特定的運(yùn)行條件下可使用彈簧轉(zhuǎn)轍器。用電動(dòng)轉(zhuǎn)撤機(jī)對道岔可進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作和監(jiān)視，現(xiàn)已有定型產(chǎn)品。

二、直流斬波調(diào)速器

礦井中所用到的直流斬波調(diào)速器（如下圖所示），主要是窄軌電機(jī)車，該調(diào)速器又包括蓄電池機(jī)車運(yùn)行中用到的調(diào)速器、架線式機(jī)車運(yùn)行中所用的調(diào)速器兩種類型。其中，蓄電池機(jī)車上所用到的調(diào)速器主要包括外殼、斬波主機(jī)以及司機(jī)控制器等幾部分，而斬波主機(jī)有由控制驅(qū)動(dòng)盒、IGBT模塊、光電給定器、DC/DC電源模塊以及濾波電容等五部分共同構(gòu)成。

對于架線式機(jī)車而言，其用到的調(diào)速器主要包括司機(jī)控制器、平波電抗器以及斬波主機(jī)箱和制動(dòng)電阻器等幾部。上述組成部分中的IGBT，主要是由場效應(yīng)晶體管、以及與大功率晶體管有機(jī)結(jié)合的全控功率開關(guān)元件共同組成，開關(guān)頻率非常的高，但其所需的驅(qū)動(dòng)功率卻較小，在柵極上加+15伏的電壓時(shí)，其器件就會(huì)導(dǎo)通；若施加0伏、-15伏，則器件就會(huì)隨之關(guān)閉。對斬波調(diào)速器而言，控制驅(qū)動(dòng)盒是其核心所在，它主要是由波形發(fā)生器、給定跟隨器、脈寬調(diào)制器以及過流放大器和脈沖漸寬電路等幾部共同構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)過壓、欠壓保護(hù)等功能。當(dāng)電源、電機(jī)間接入IGBT斬波調(diào)速器時(shí)，它就會(huì)像通斷極快的高速開關(guān)一樣，采用改變導(dǎo)通、關(guān)斷時(shí)間的比值方式，來有效改變電機(jī)一端的平均電壓值，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速之目的。

直流斬波器將電壓值固定的直流電直接轉(zhuǎn)換成可變電壓值的直流電源設(shè)備，作為一種直流轉(zhuǎn)換器，在實(shí)踐中的應(yīng)用非常的廣泛，比如對直流電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行速度進(jìn)行有效的控制，對交換式電源供應(yīng)器進(jìn)行有效的控制等。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉鵬 張永全 張?jiān)?礦井窄軌高速鐵路研究與建設(shè)[J].山東煤炭科技.2012（06）.

[2]郭鳳儀 史艷影 王建躍 畢強(qiáng) 王喜利.礦用電機(jī)車直流斬波調(diào)速系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].測控技術(shù).2011（10）.