摘 要：文章分析了俄霍布拉克煤礦副斜井撞桿式機械觸發(fā)跑車防護裝置的不足，重新設計選型了一種新型自動在線常閉式跑車防護裝置，并對其性能、結(jié)構(gòu)、原理、功用進行了闡述。經(jīng)現(xiàn)場使用，該裝置性能穩(wěn)定，工作可靠，杜絕了斜巷跑車事故，保證了提升安全，提高了運輸效率，綜合效果良好，值得大力推廣應用。

關鍵詞：斜巷；常閉；跑車；防護裝置；研究；應用

引言

我國煤礦斜巷軌道運輸量大，每年因誤操作、斷繩、連接裝置脫落、斷裂等原因發(fā)生的溜車、跑車惡性事故頻繁。據(jù)統(tǒng)計，全國煤礦重大事故中機運事故占總數(shù)的20%-30%，而斜巷跑車事故占機運事故的8%。所以防治跑車事故刻不容緩。據(jù)此《煤礦安全規(guī)程》370條要求，煤礦傾斜井巷內(nèi)必須安設能夠?qū)⑦\行中斷繩、脫鉤的車輛阻止住的跑車防護裝置。該裝置必須經(jīng)常關閉，放車時方準打開；兼作行駛?cè)塑嚨男毕?，在提升人員時，必須是常開狀態(tài)，并能可靠的鎖住。故斜巷軌道運輸不但要安設跑車防護裝置，而且要動作靈敏可靠。

1 俄霍布拉克煤礦副斜井原跑車防護裝置的問題

俄霍布拉克煤礦（簡稱俄礦）副斜井原有的斜巷跑車防護裝置為撞桿機式械觸發(fā)捕車器。該種防跑車裝置主要由活動桿、撞板及觸發(fā)機構(gòu)、擋車欄和其它連接件組成，其中活動桿是擋車欄的主要引動部件，如圖1所示。

圖1 撞桿式跑車防護裝置示意圖

擋車門為柔性鋼絲繩網(wǎng)門，結(jié)構(gòu)簡單有緩沖性，能保護礦車，該裝置的特點是靠車輛碰撞觸發(fā)，不需外加動力，裝置容易實施，斜巷捕車能夠起到一定作用，但經(jīng)現(xiàn)場使用也存在不少安全問題：

（1）穩(wěn)定性差易誤動作。這種裝置只適應車輛低速運行，速度一般不超過2m/s，當超過時，隨著車的快速運行撞桿就會被碰撞，獲得動能，向前擺動，撞桿角度超過一定度數(shù)時，驅(qū)動機構(gòu)脫扣，擋車欄落下，車輛被攔截。但是撞桿是自由懸垂體，車輛碰撞力度難以精準控制，掛鉤脫扣機構(gòu)難以調(diào)整，走車頻繁時撞桿碰撞也頻繁，經(jīng)常誤動作，將正常運行的車輛阻翻車產(chǎn)生事故。特別由于礦井改擴建后副井絞車的提升速度達到5m/s，顯然老式的捕車器已經(jīng)不能適應快速過車了，經(jīng)常性的被碰掉發(fā)生誤動作事故。

（2）拒動。時有雖然車輛沖擊撞桿動作，但由于脫扣機構(gòu)卡死或不夠光滑而不能脫扣，擋車欄不能落下，溜車竄過攔不住，造成斜井跑車事故。

（3）受限多。正常運行撞桿的碰車長度為100mm，當運輸支架大件時因巷道高度不夠影響通行，需要將撞桿拆除；運輸?shù)桶钠桨遘嚮騼啥酥胁繛榭諜n的材料車時撞桿又碰不著，失去作用。

（4）該裝置屬于常開式保護與煤礦安全規(guī)程要求不符。這些問題的存在嚴重影響礦井安全生產(chǎn)，因此急需一種新型可靠的斜井跑車防護裝置替代老式裝置。

2 新型防跑車裝置的選型

按照“以防為主、防擋并重”的原則。經(jīng)過考察論證、慎重分析，我們選用了國內(nèi)相對成熟的ZDC30型在線常閉式跑車防護裝置，主要由擋車欄、電控箱、旋轉(zhuǎn)編碼器、狀態(tài)顯示器、收放絞車、本安型電控箱、擋車欄位置傳感器、攝像頭等設備組成。其核心是采用PLC控制器控制擋車欄的提升與下放，正常提物情況下，擋車欄處于常閉狀態(tài)。當絞車運行，礦車到達設定位置，擋車欄自動升起，礦車通過后，擋車欄自動下放。當?shù)V車跑車、溜車超速時，PLC會命令擋車欄對跑車進行可靠的攔檔，阻止礦車繼續(xù)下行，避免事故的發(fā)生。配備的顯示器能夠及時準確地反映各機構(gòu)的工作情況，司機通過視頻攝像頭能看見擋車欄的動作情況，如圖2所示。

圖2 在線常閉式跑車防護裝置結(jié)構(gòu)示意圖

3 新型跑車防護裝置的參數(shù)驗算

3.1 俄礦副斜井的基本參數(shù)

副斜井總長為1120m，單軌道單鉤提升；斜巷坡度：15°；絞車正常提升速度v0=5m/s；中間甩道巷數(shù)：520、+1700、+1732；滿載為6個礦車串車，總質(zhì)量9000kg。巷道斷面見圖3所示。

圖3 副井巷道斷面示意圖

3.2 擋車欄抗沖擊能計算

跑車防護裝置擋車欄采用壓盤摩擦式吸能器，類似艦載機著陸的柔性減速吸能設計，技術(shù)領先，吸能量大，可以使礦車的損傷程度降到最低。此裝置中，考慮現(xiàn)場安裝時吸能器與擋車欄間將形成8°的夾角，故將單臺吸能器緩沖力調(diào)整范圍為0～240KN，則單臺吸能器實際吸收的緩沖力為0～250×COS8°=0～238KN，考慮2倍的安全系數(shù)取110KN計算。所以每道擋車欄設2臺吸能器，則合力為220KN。

由吸能器儲繩長度S=0～20m（可選），取S=10m計算，兩臺吸能器可儲能為：E=F×S=2.2MJ。

3.3 鋼絲繩安全系數(shù)校驗

擋車欄緩沖用6×37-Φ22型鋼絲繩，經(jīng)查表該型鋼絲繩破斷力為300KN。安全系數(shù)n=300×4/110=9.5，滿足設計要求。

3.4 擋車欄防護距離及欄數(shù)確定

對于長距離巷道應采用安裝多道擋車欄來保證裝置的可靠性，即分檔防護的方式?，F(xiàn)在把緩沖距離改為20m，則吸能為4.4MJ，由此可得擋車欄防護允許的最大距離變?yōu)?×97=194m，斜井長度1120m，所以需要布置跑車防護裝置的數(shù)量為k=1120/194=5.7，斜井需要布置跑車防護裝置6套，方能滿足安全要求。

3.5 實際擋車欄安裝位置確定

由于擋車欄存在開啟提前量，這將形成防護盲區(qū)，會增加下一道防護裝置的沖擊能，因此第二道防護裝置設計時的防護距離中減去這個盲區(qū)為實際安裝距離，即下一套擋車欄安裝距離L1=L-4V，其中4為擋車欄開啟時間，V為礦車運行速度。本裝置擋車欄開啟的提前量為24m（礦車運行速度為5m/s時，擋車欄打開時間為4s，安全余量為4m，則擋車欄開啟的提前量24m），因此，單道擋車欄打開時將產(chǎn)生24m的盲區(qū)，在這段距離發(fā)生跑車會使下一道擋車欄遭受更大的沖擊能量，因此，作為補償，從第二道往后，每一道擋車欄的最大擋車距離應比理論值小24m。因此，安裝擋車攔時應根據(jù)礦車運行速度，考慮安全余量，計算出擋車攔打開提前量后確定安裝位置。

4 主要功能

系統(tǒng)裝置主要功能有：

4.1 巡檢監(jiān)控功能：裝置能夠?qū)崿F(xiàn)正常狀態(tài)、報警狀態(tài)的監(jiān)控。對各部件的工作情況進行巡檢，特別是對擋車欄（車擋）的位置自檢，最大限度地避免了系統(tǒng)的誤動作。

4.2 執(zhí)行功能：裝置在檢測到信號后，能夠有效驅(qū)動收放絞車動作，實現(xiàn)擋車欄的上提和下放。

4.3 擋車功能：擋車系統(tǒng)中擋車欄應常閉，具有跑車防護功能，正常運輸時確保擋車欄的上提和下放，當跑車時，能夠準確攔截車輛。

4.4 緩沖功能：擋車欄在受到車輛沖擊時，能夠有效緩沖車輛的沖擊力，使車輛的損壞降到最小。

4.5 常閉單向迫開功能：當擋車欄處于閉合狀態(tài)時，礦車正常反向運行時，擋車欄具有反向迫開功能。

4.6 視頻監(jiān)視功能：司機在絞車房可通過視頻系統(tǒng)直觀顯示擋車門的開閉和車輛通過情況。

4.7 顯示功能：系統(tǒng)具有車位距離數(shù)字顯示，具有各傳感器及擋車攔動作模擬顯示，具有故障自動監(jiān)測及故障部位代號顯示。窗口采用大型液晶藍屏和LED點陣燈顯示，視角大、亮度高、觀察直觀。

4.8 具有擋車欄手動、自動操作功能和提起后的鎖定功能。

4.9 具有與提升機聯(lián)機、脫機功能，具有跑車故障報警并與絞車聯(lián)鎖功能。

5 跑車防護裝置的構(gòu)成

該套跑車防護裝置主要由以下部分組成：

5.1 專用主電控箱。固定在提升機房內(nèi)，提供跑車防護裝置用狀態(tài)顯示器DC24V電源及編碼器、擋車欄傳感器DC24V電源，配有PLC控制器，是整個系統(tǒng)的核心，接收編碼器的脈沖信號和擋車欄位置傳感器信號并進行監(jiān)測、計算、判斷，發(fā)出信號，來控制外部執(zhí)行機構(gòu)。當跑車和裝置故障時，電控箱故障繼電器使提升礦車絞車、收放絞車停轉(zhuǎn)，并發(fā)出報警。

5.2 狀態(tài)顯示器。安裝在提升機房，便于司機操作監(jiān)視地方。由觸發(fā)電路和液晶顯示器組成，它接收電控箱發(fā)出的信號并顯示，同時發(fā)出按鈕控制信號，能準確顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)和擋車欄的打開、關閉、聯(lián)脫機、自動、手動、運行方向和目前礦車的運行位置和速度。

5.3 編碼器。安裝在絞車的深度指示器上，與提升機一起旋轉(zhuǎn)，檢測礦車上提、下放距離、方向、速度，安裝位置如圖4所示。

5.4 本安位置傳感器。用以檢測擋車欄升起和落下的位置和到位情況，并向本安電控箱反饋信號。

5.5 本安電控箱。用以控制外部執(zhí)行機構(gòu)，接收主電控箱的指令完成對各擋車欄的提升和下放， 并將擋車攔的位置信號傳送給主控站。安裝在收放絞車附近的巷道硐室。

5.6收放絞車。在主控制箱PLC的控制下實現(xiàn)擋車欄的提升、下放，屬執(zhí)行機構(gòu)。由減速器、電機、滾筒、底板、限位裝置等組成，結(jié)構(gòu)及安裝位置如圖5所示。

圖5 收放絞車示意圖

5.7 擋車欄和緩沖器。擋車欄用以攔住脫鉤的跑車，其外形如圖6所示，圖中L為擋車攔下放到位后能使四根鋼絲繩有效防護礦車的距離；緩沖器與鋼絲繩摩擦用以吸收跑車的沖擊能量，達到阻車目的，屬于吸能器如圖7a所示，其鋼絲繩尾部繩卡分布如圖7b所示。

圖6 擋車欄緩沖器示意圖

圖7a 緩沖器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

圖7b 鋼絲繩尾部繩卡分布圖

6 跑車防護裝置的工作原理

6.1 基本工作原理

跑車防護裝置采用安裝在提升絞車深度指示器上的專用旋轉(zhuǎn)脈沖編碼器作為測距傳感器，專用主電控箱內(nèi)PLC作為控制核心，正常提物情況下，擋車欄處于常閉狀態(tài)。提升機啟動時，電控箱內(nèi)PLC對編碼器旋轉(zhuǎn)發(fā)生脈沖進行計數(shù)，PLC根據(jù)計數(shù)的結(jié)果判斷出礦車所在的位置、速度和運行方向，在自動狀態(tài)檢測到礦車的位置為設定提升點、下降點時或手動狀態(tài)接收到狀態(tài)顯示器上提、下放信號時，PLC發(fā)出上升指令給井下的本安型就地電控箱，從而控制收放絞車動作，擋車欄提升或下放，狀態(tài)顯示器顯示擋車欄狀態(tài)。

當發(fā)生跑車時，礦車沖擊擋車欄，緩沖器緩沖0.3～10m（最大為20m）后礦車被可靠攔住，主電控箱接收到信號處理后，發(fā)出報警聲，同時斷開提升機安全回路。其工作原理框圖如圖8所示。

圖8 跑車防護裝置工作原理框圖

6.2 狀態(tài)顯示器與擋車欄的動作關系原理

當?shù)V車正常運行時，將狀態(tài)顯示器功能選擇按鈕處于“自動”狀態(tài)，“自動”顯示燈亮，狀態(tài)顯示器顯示目前的礦車位置。

① 礦車下行。狀態(tài)顯示器顯示米數(shù)增計數(shù)，當?shù)V車到達設定位置（距離標定點S1=L-（L1+V2×H/V1）-4米，電控箱控制收放絞車將擋車欄提升，此時“上提”顯示燈閃爍，提升到位后，“上提”顯示燈常亮，收放絞車停轉(zhuǎn)，擋車欄停止在設定的最高位置；當?shù)V車到達設定位置（距離標定點S2=L+4米），電控箱控制收放絞車將擋車欄下放，此時“下放”顯示燈閃爍，下放到位后，“下放”顯示燈常亮，收放絞車停轉(zhuǎn)，擋車欄停止在設定的最低位置。

②礦車上行。顯示器顯示米數(shù)減計數(shù)，當?shù)V車到達設定位置（距離標定點S3=L+V2×H/V1+4米）電控箱控制收放絞車將擋車欄提升，此時“上提”顯示燈閃爍，提升到位后，“上提”顯示燈常亮，收放絞車停轉(zhuǎn)，擋車欄停止在設定的最高位置；當?shù)V車到達設定位置（距離標定點S4=L-L1米），電控箱控制收放絞車將擋車欄下放，此時“下放”顯示燈閃爍，下放到位后，“下放”顯示燈常亮，收放絞車停轉(zhuǎn)，擋車欄停止在設定的最低位置。

上述S1-下行礦車在擋車欄提起時距標定點距離；S2-下行礦車在擋車欄下放時距標定點距離；S3-下行礦車在擋車欄提起時距標定點距離；S4-下行礦車在擋車欄下放時距標定點距離；L-擋車欄距離標定點（即零點）的距離；L1-串車的長度；V1-收放絞車的提升速度；V2-串車的運行速度；H-擋車欄的提升高度。

7 跑車防護裝置的應用情況

該裝置在俄礦副井使用以來具有以下優(yōu)點：

7.1 裝置控制技術(shù)先進，功能強大，一臺主機集中控制多個擋車欄，結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，控制精準；具備系統(tǒng)自檢功能、斷電記憶功能、傳感器失效保護功能、參數(shù)調(diào)整、與絞車聯(lián)機等功能；

7.2裝置能夠準確確定車輛運行位置，將擋車欄的提升中、提升到位、下放中、下放到位的狀態(tài)信息在聲光顯示器上顯示，指示檔車欄動作、控制故障報警，配合視頻監(jiān)控，便于及時發(fā)現(xiàn)處理問題，具有人性化的界面；

7.3擋車欄采用電動升降，位置可以鎖定，采用壓盤摩擦式緩沖吸能器，緩沖效果好，破壞力小，能把礦車損傷降到最低，安全性高。

8 結(jié)束語

該裝置投入以來系統(tǒng)工作穩(wěn)定，安全可靠，基本無故障，杜絕了斜巷跑車事故，而且系統(tǒng)功能強大，操作簡單、維護方便，提高了副井提升效率，受到良好的安全經(jīng)濟效果，值得大力推廣應用。

作者簡介：陳國強（1972-），男，江蘇金壇人，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學礦山機電專業(yè)，研究生學歷，碩士學位，現(xiàn)為徐礦集團天山礦業(yè)有限責任公司機電副總經(jīng)理，高級工程師。

4 主要功能

系統(tǒng)裝置主要功能有：

4.1 巡檢監(jiān)控功能：裝置能夠?qū)崿F(xiàn)正常狀態(tài)、報警狀態(tài)的監(jiān)控。對各部件的工作情況進行巡檢，特別是對擋車欄（車擋）的位置自檢，最大限度地避免了系統(tǒng)的誤動作。

4.2 執(zhí)行功能：裝置在檢測到信號后，能夠有效驅(qū)動收放絞車動作，實現(xiàn)擋車欄的上提和下放。

4.3 擋車功能：擋車系統(tǒng)中擋車欄應常閉，具有跑車防護功能，正常運輸時確保擋車欄的上提和下放，當跑車時，能夠準確攔截車輛。

4.4 緩沖功能：擋車欄在受到車輛沖擊時，能夠有效緩沖車輛的沖擊力，使車輛的損壞降到最小。

4.5 常閉單向迫開功能：當擋車欄處于閉合狀態(tài)時，礦車正常反向運行時，擋車欄具有反向迫開功能。

4.6 視頻監(jiān)視功能：司機在絞車房可通過視頻系統(tǒng)直觀顯示擋車門的開閉和車輛通過情況。

4.7 顯示功能：系統(tǒng)具有車位距離數(shù)字顯示，具有各傳感器及擋車攔動作模擬顯示，具有故障自動監(jiān)測及故障部位代號顯示。窗口采用大型液晶藍屏和LED點陣燈顯示，視角大、亮度高、觀察直觀。

4.8 具有擋車欄手動、自動操作功能和提起后的鎖定功能。

4.9 具有與提升機聯(lián)機、脫機功能，具有跑車故障報警并與絞車聯(lián)鎖功能。

5 跑車防護裝置的構(gòu)成

該套跑車防護裝置主要由以下部分組成：

5.1 專用主電控箱。固定在提升機房內(nèi)，提供跑車防護裝置用狀態(tài)顯示器DC24V電源及編碼器、擋車欄傳感器DC24V電源，配有PLC控制器，是整個系統(tǒng)的核心，接收編碼器的脈沖信號和擋車欄位置傳感器信號并進行監(jiān)測、計算、判斷，發(fā)出信號，來控制外部執(zhí)行機構(gòu)。當跑車和裝置故障時，電控箱故障繼電器使提升礦車絞車、收放絞車停轉(zhuǎn)，并發(fā)出報警。

5.2 狀態(tài)顯示器。安裝在提升機房，便于司機操作監(jiān)視地方。由觸發(fā)電路和液晶顯示器組成，它接收電控箱發(fā)出的信號并顯示，同時發(fā)出按鈕控制信號，能準確顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)和擋車欄的打開、關閉、聯(lián)脫機、自動、手動、運行方向和目前礦車的運行位置和速度。

5.3 編碼器。安裝在絞車的深度指示器上，與提升機一起旋轉(zhuǎn)，檢測礦車上提、下放距離、方向、速度，安裝位置如圖4所示。

5.4 本安位置傳感器。用以檢測擋車欄升起和落下的位置和到位情況，并向本安電控箱反饋信號。

5.5 本安電控箱。用以控制外部執(zhí)行機構(gòu)，接收主電控箱的指令完成對各擋車欄的提升和下放， 并將擋車攔的位置信號傳送給主控站。安裝在收放絞車附近的巷道硐室。

5.6收放絞車。在主控制箱PLC的控制下實現(xiàn)擋車欄的提升、下放，屬執(zhí)行機構(gòu)。由減速器、電機、滾筒、底板、限位裝置等組成，結(jié)構(gòu)及安裝位置如圖5所示。

圖5 收放絞車示意圖

5.7 擋車欄和緩沖器。擋車欄用以攔住脫鉤的跑車，其外形如圖6所示，圖中L為擋車攔下放到位后能使四根鋼絲繩有效防護礦車的距離；緩沖器與鋼絲繩摩擦用以吸收跑車的沖擊能量，達到阻車目的，屬于吸能器如圖7a所示，其鋼絲繩尾部繩卡分布如圖7b所示。

圖6 擋車欄緩沖器示意圖

圖7a 緩沖器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

圖7b 鋼絲繩尾部繩卡分布圖

6 跑車防護裝置的工作原理

6.1 基本工作原理

跑車防護裝置采用安裝在提升絞車深度指示器上的專用旋轉(zhuǎn)脈沖編碼器作為測距傳感器，專用主電控箱內(nèi)PLC作為控制核心，正常提物情況下，擋車欄處于常閉狀態(tài)。提升機啟動時，電控箱內(nèi)PLC對編碼器旋轉(zhuǎn)發(fā)生脈沖進行計數(shù)，PLC根據(jù)計數(shù)的結(jié)果判斷出礦車所在的位置、速度和運行方向，在自動狀態(tài)檢測到礦車的位置為設定提升點、下降點時或手動狀態(tài)接收到狀態(tài)顯示器上提、下放信號時，PLC發(fā)出上升指令給井下的本安型就地電控箱，從而控制收放絞車動作，擋車欄提升或下放，狀態(tài)顯示器顯示擋車欄狀態(tài)。

當發(fā)生跑車時，礦車沖擊擋車欄，緩沖器緩沖0.3～10m（最大為20m）后礦車被可靠攔住，主電控箱接收到信號處理后，發(fā)出報警聲，同時斷開提升機安全回路。其工作原理框圖如圖8所示。

圖8 跑車防護裝置工作原理框圖

6.2 狀態(tài)顯示器與擋車欄的動作關系原理

當?shù)V車正常運行時，將狀態(tài)顯示器功能選擇按鈕處于“自動”狀態(tài)，“自動”顯示燈亮，狀態(tài)顯示器顯示目前的礦車位置。

① 礦車下行。狀態(tài)顯示器顯示米數(shù)增計數(shù)，當?shù)V車到達設定位置（距離標定點S1=L-（L1+V2×H/V1）-4米，電控箱控制收放絞車將擋車欄提升，此時“上提”顯示燈閃爍，提升到位后，“上提”顯示燈常亮，收放絞車停轉(zhuǎn)，擋車欄停止在設定的最高位置；當?shù)V車到達設定位置（距離標定點S2=L+4米），電控箱控制收放絞車將擋車欄下放，此時“下放”顯示燈閃爍，下放到位后，“下放”顯示燈常亮，收放絞車停轉(zhuǎn)，擋車欄停止在設定的最低位置。

②礦車上行。顯示器顯示米數(shù)減計數(shù)，當?shù)V車到達設定位置（距離標定點S3=L+V2×H/V1+4米）電控箱控制收放絞車將擋車欄提升，此時“上提”顯示燈閃爍，提升到位后，“上提”顯示燈常亮，收放絞車停轉(zhuǎn)，擋車欄停止在設定的最高位置；當?shù)V車到達設定位置（距離標定點S4=L-L1米），電控箱控制收放絞車將擋車欄下放，此時“下放”顯示燈閃爍，下放到位后，“下放”顯示燈常亮，收放絞車停轉(zhuǎn)，擋車欄停止在設定的最低位置。

上述S1-下行礦車在擋車欄提起時距標定點距離；S2-下行礦車在擋車欄下放時距標定點距離；S3-下行礦車在擋車欄提起時距標定點距離；S4-下行礦車在擋車欄下放時距標定點距離；L-擋車欄距離標定點（即零點）的距離；L1-串車的長度；V1-收放絞車的提升速度；V2-串車的運行速度；H-擋車欄的提升高度。

7 跑車防護裝置的應用情況

該裝置在俄礦副井使用以來具有以下優(yōu)點：

7.1 裝置控制技術(shù)先進，功能強大，一臺主機集中控制多個擋車欄，結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，控制精準；具備系統(tǒng)自檢功能、斷電記憶功能、傳感器失效保護功能、參數(shù)調(diào)整、與絞車聯(lián)機等功能；

7.2裝置能夠準確確定車輛運行位置，將擋車欄的提升中、提升到位、下放中、下放到位的狀態(tài)信息在聲光顯示器上顯示，指示檔車欄動作、控制故障報警，配合視頻監(jiān)控，便于及時發(fā)現(xiàn)處理問題，具有人性化的界面；

7.3擋車欄采用電動升降，位置可以鎖定，采用壓盤摩擦式緩沖吸能器，緩沖效果好，破壞力小，能把礦車損傷降到最低，安全性高。

8 結(jié)束語

該裝置投入以來系統(tǒng)工作穩(wěn)定，安全可靠，基本無故障，杜絕了斜巷跑車事故，而且系統(tǒng)功能強大，操作簡單、維護方便，提高了副井提升效率，受到良好的安全經(jīng)濟效果，值得大力推廣應用。

作者簡介：陳國強（1972-），男，江蘇金壇人，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學礦山機電專業(yè)，研究生學歷，碩士學位，現(xiàn)為徐礦集團天山礦業(yè)有限責任公司機電副總經(jīng)理，高級工程師。

4 主要功能

系統(tǒng)裝置主要功能有：

4.1 巡檢監(jiān)控功能：裝置能夠?qū)崿F(xiàn)正常狀態(tài)、報警狀態(tài)的監(jiān)控。對各部件的工作情況進行巡檢，特別是對擋車欄（車擋）的位置自檢，最大限度地避免了系統(tǒng)的誤動作。

4.2 執(zhí)行功能：裝置在檢測到信號后，能夠有效驅(qū)動收放絞車動作，實現(xiàn)擋車欄的上提和下放。

4.3 擋車功能：擋車系統(tǒng)中擋車欄應常閉，具有跑車防護功能，正常運輸時確保擋車欄的上提和下放，當跑車時，能夠準確攔截車輛。

4.4 緩沖功能：擋車欄在受到車輛沖擊時，能夠有效緩沖車輛的沖擊力，使車輛的損壞降到最小。

4.5 常閉單向迫開功能：當擋車欄處于閉合狀態(tài)時，礦車正常反向運行時，擋車欄具有反向迫開功能。

4.6 視頻監(jiān)視功能：司機在絞車房可通過視頻系統(tǒng)直觀顯示擋車門的開閉和車輛通過情況。

4.7 顯示功能：系統(tǒng)具有車位距離數(shù)字顯示，具有各傳感器及擋車攔動作模擬顯示，具有故障自動監(jiān)測及故障部位代號顯示。窗口采用大型液晶藍屏和LED點陣燈顯示，視角大、亮度高、觀察直觀。

4.8 具有擋車欄手動、自動操作功能和提起后的鎖定功能。

4.9 具有與提升機聯(lián)機、脫機功能，具有跑車故障報警并與絞車聯(lián)鎖功能。

5 跑車防護裝置的構(gòu)成

該套跑車防護裝置主要由以下部分組成：

5.1 專用主電控箱。固定在提升機房內(nèi)，提供跑車防護裝置用狀態(tài)顯示器DC24V電源及編碼器、擋車欄傳感器DC24V電源，配有PLC控制器，是整個系統(tǒng)的核心，接收編碼器的脈沖信號和擋車欄位置傳感器信號并進行監(jiān)測、計算、判斷，發(fā)出信號，來控制外部執(zhí)行機構(gòu)。當跑車和裝置故障時，電控箱故障繼電器使提升礦車絞車、收放絞車停轉(zhuǎn)，并發(fā)出報警。

5.2 狀態(tài)顯示器。安裝在提升機房，便于司機操作監(jiān)視地方。由觸發(fā)電路和液晶顯示器組成，它接收電控箱發(fā)出的信號并顯示，同時發(fā)出按鈕控制信號，能準確顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)和擋車欄的打開、關閉、聯(lián)脫機、自動、手動、運行方向和目前礦車的運行位置和速度。

5.3 編碼器。安裝在絞車的深度指示器上，與提升機一起旋轉(zhuǎn)，檢測礦車上提、下放距離、方向、速度，安裝位置如圖4所示。

5.4 本安位置傳感器。用以檢測擋車欄升起和落下的位置和到位情況，并向本安電控箱反饋信號。

5.5 本安電控箱。用以控制外部執(zhí)行機構(gòu)，接收主電控箱的指令完成對各擋車欄的提升和下放， 并將擋車攔的位置信號傳送給主控站。安裝在收放絞車附近的巷道硐室。

5.6收放絞車。在主控制箱PLC的控制下實現(xiàn)擋車欄的提升、下放，屬執(zhí)行機構(gòu)。由減速器、電機、滾筒、底板、限位裝置等組成，結(jié)構(gòu)及安裝位置如圖5所示。

圖5 收放絞車示意圖

5.7 擋車欄和緩沖器。擋車欄用以攔住脫鉤的跑車，其外形如圖6所示，圖中L為擋車攔下放到位后能使四根鋼絲繩有效防護礦車的距離；緩沖器與鋼絲繩摩擦用以吸收跑車的沖擊能量，達到阻車目的，屬于吸能器如圖7a所示，其鋼絲繩尾部繩卡分布如圖7b所示。

圖6 擋車欄緩沖器示意圖

圖7a 緩沖器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

圖7b 鋼絲繩尾部繩卡分布圖

6 跑車防護裝置的工作原理

6.1 基本工作原理

跑車防護裝置采用安裝在提升絞車深度指示器上的專用旋轉(zhuǎn)脈沖編碼器作為測距傳感器，專用主電控箱內(nèi)PLC作為控制核心，正常提物情況下，擋車欄處于常閉狀態(tài)。提升機啟動時，電控箱內(nèi)PLC對編碼器旋轉(zhuǎn)發(fā)生脈沖進行計數(shù)，PLC根據(jù)計數(shù)的結(jié)果判斷出礦車所在的位置、速度和運行方向，在自動狀態(tài)檢測到礦車的位置為設定提升點、下降點時或手動狀態(tài)接收到狀態(tài)顯示器上提、下放信號時，PLC發(fā)出上升指令給井下的本安型就地電控箱，從而控制收放絞車動作，擋車欄提升或下放，狀態(tài)顯示器顯示擋車欄狀態(tài)。

當發(fā)生跑車時，礦車沖擊擋車欄，緩沖器緩沖0.3～10m（最大為20m）后礦車被可靠攔住，主電控箱接收到信號處理后，發(fā)出報警聲，同時斷開提升機安全回路。其工作原理框圖如圖8所示。

圖8 跑車防護裝置工作原理框圖

6.2 狀態(tài)顯示器與擋車欄的動作關系原理

當?shù)V車正常運行時，將狀態(tài)顯示器功能選擇按鈕處于“自動”狀態(tài)，“自動”顯示燈亮，狀態(tài)顯示器顯示目前的礦車位置。

① 礦車下行。狀態(tài)顯示器顯示米數(shù)增計數(shù)，當?shù)V車到達設定位置（距離標定點S1=L-（L1+V2×H/V1）-4米，電控箱控制收放絞車將擋車欄提升，此時“上提”顯示燈閃爍，提升到位后，“上提”顯示燈常亮，收放絞車停轉(zhuǎn)，擋車欄停止在設定的最高位置；當?shù)V車到達設定位置（距離標定點S2=L+4米），電控箱控制收放絞車將擋車欄下放，此時“下放”顯示燈閃爍，下放到位后，“下放”顯示燈常亮，收放絞車停轉(zhuǎn)，擋車欄停止在設定的最低位置。

②礦車上行。顯示器顯示米數(shù)減計數(shù)，當?shù)V車到達設定位置（距離標定點S3=L+V2×H/V1+4米）電控箱控制收放絞車將擋車欄提升，此時“上提”顯示燈閃爍，提升到位后，“上提”顯示燈常亮，收放絞車停轉(zhuǎn)，擋車欄停止在設定的最高位置；當?shù)V車到達設定位置（距離標定點S4=L-L1米），電控箱控制收放絞車將擋車欄下放，此時“下放”顯示燈閃爍，下放到位后，“下放”顯示燈常亮，收放絞車停轉(zhuǎn)，擋車欄停止在設定的最低位置。

上述S1-下行礦車在擋車欄提起時距標定點距離；S2-下行礦車在擋車欄下放時距標定點距離；S3-下行礦車在擋車欄提起時距標定點距離；S4-下行礦車在擋車欄下放時距標定點距離；L-擋車欄距離標定點（即零點）的距離；L1-串車的長度；V1-收放絞車的提升速度；V2-串車的運行速度；H-擋車欄的提升高度。

7 跑車防護裝置的應用情況

該裝置在俄礦副井使用以來具有以下優(yōu)點：

7.1 裝置控制技術(shù)先進，功能強大，一臺主機集中控制多個擋車欄，結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，控制精準；具備系統(tǒng)自檢功能、斷電記憶功能、傳感器失效保護功能、參數(shù)調(diào)整、與絞車聯(lián)機等功能；

7.2裝置能夠準確確定車輛運行位置，將擋車欄的提升中、提升到位、下放中、下放到位的狀態(tài)信息在聲光顯示器上顯示，指示檔車欄動作、控制故障報警，配合視頻監(jiān)控，便于及時發(fā)現(xiàn)處理問題，具有人性化的界面；

7.3擋車欄采用電動升降，位置可以鎖定，采用壓盤摩擦式緩沖吸能器，緩沖效果好，破壞力小，能把礦車損傷降到最低，安全性高。

8 結(jié)束語

該裝置投入以來系統(tǒng)工作穩(wěn)定，安全可靠，基本無故障，杜絕了斜巷跑車事故，而且系統(tǒng)功能強大，操作簡單、維護方便，提高了副井提升效率，受到良好的安全經(jīng)濟效果，值得大力推廣應用。

作者簡介：陳國強（1972-），男，江蘇金壇人，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學礦山機電專業(yè)，研究生學歷，碩士學位，現(xiàn)為徐礦集團天山礦業(yè)有限責任公司機電副總經(jīng)理，高級工程師。