石亞娟

（大同煤礦集團大斗溝煤業(yè)公司, 山西 大同 037003）

引言

在平硐開拓礦井中無軌膠輪車是重要的運輸設備，它具有運輸速度快、適用性強、靈活性高等優(yōu)點，無軌膠輪車在煤礦輔助運輸中的應用，大大提高了煤礦運輸效率，但是在實際煤礦運輸中，由于平硐角度大、運輸車輛檢修維護不到位、阻車裝置自動化水平低等原因，無軌膠輪車在運輸過程中經(jīng)常出現(xiàn)跑車事故，造成人員傷亡，影響礦井安全生產(chǎn)。我國在無軌膠輪車阻車系統(tǒng)投入的研究力度不夠，大多數(shù)礦井通常采用在斜井底鋪設沙袋或在斜井兩側(cè)吊掛輪胎作為膠輪車的阻車系統(tǒng)，防止車輛在失控的情況下直接撞擊地面或巷道兩側(cè)。這些措施雖然能夠起到一定的緩沖作用，但是不足以對膠輪車起到有效的阻車效果；對此大斗溝礦輔運科通過技術研究，設計了一套新型柔性阻車裝置，確保煤礦輔助運輸安全[1]。

1 新型柔性阻車裝置結(jié)構

該裝置采用柔性阻車系統(tǒng)，能夠避免剛性阻車系統(tǒng)在發(fā)生事故時對人員的傷害程度。柔性阻車系統(tǒng)主要有以下部件組成：阻車器、控制裝置、測速裝置、車載遙控。柔性阻車系統(tǒng)通常安裝在斜巷的兩幫或倒車硐室內(nèi)，該系統(tǒng)以雷達監(jiān)測為主、車載遙控裝置為輔，兩套設備相輔相成，共同完成膠輪車在失控時的阻車作用，有效避免了膠輪車失控后無法控制的局面[2]。

1）阻車器結(jié)構。柔性阻車系統(tǒng)最主要的部件就是阻車器。阻車器是由動作機構及阻車泡沫兩套裝置組成。動作機構能夠在膠輪車發(fā)生失控后及時將阻車泡沫移動到巷道的中間，阻車泡沫能夠在膠輪車發(fā)生失控后及時降低車輛的速度。由于井下輔運巷空間都比較小，要求阻車器在保證能夠完成阻車作用的同時，最大限度降低阻車器的體積。

2）測速裝置。測速裝置的主要作用是通過膠輪車的移動速度判斷車輛是否失控。該系統(tǒng)主要是依靠安裝在巷道兩側(cè)的測速雷達對車輛的速度進行監(jiān)測，并將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過光纖網(wǎng)絡傳到控制指揮中心。由于井下地質(zhì)條件比較惡劣，測速雷達常常處于潮濕、低溫、煤塵大的狀態(tài)。因此測速雷達必須選擇煤礦專用的本質(zhì)安全型防爆測速雷達。

3）車載遙控。車載遙控能夠保證膠輪車在失控后及時投入進行保護。車載遙控的遙控距離需保證阻車器有足夠的時間完成阻車動作。阻車遙控裝置在不工作時處于低功率待機狀態(tài)[3]。

4）控制裝置?？刂蒲b置必須能夠滿足膠輪車在失控后及時發(fā)現(xiàn)并投入運行，因此對系統(tǒng)的靈敏性和可靠性要求較高。控制裝置采用上、下位機控制模式。在實際工作中，下位機能夠?qū)⑺袀鞲衅鞯母黝愋盘柤皶r通過光纖傳遞到上位機，上位機通過判斷識別車輛是否失控。

2 裝置硬件設備的選用

2.1 阻車泡沫

阻車器是阻車泡沫核心組成部分。通過實驗可以發(fā)現(xiàn)，阻車器需選擇具有一定彈性的材料。這樣能夠保證膠輪車在失控后車輪與阻車器碰撞時，彈性材料對車輛起到緩沖作用，降低車輛動能，同時與地面發(fā)生摩擦，對失控車輛起到剎車的作用。因此，設計人員采用梯形聚氨酯泡沫作為阻車泡沫的彈性材料[4]。

2.2 雷達監(jiān)測系統(tǒng)

雷達測速系統(tǒng)能夠通過端口對車輛的行駛數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，同時通過自帶上位機應用程序?qū)走_參數(shù)進行修改。雷達測速系統(tǒng)具有單向及雙向測速功能，能夠測量膠輪車行駛車輛的最快速度，并能夠鎖定該車輛的速度值。

2.3 控制系統(tǒng)

阻車裝置控制系統(tǒng)主要由以下部件組成：光纖、上位機、下位機、氣動裝置。下位機將各端口采集的速度、信號等數(shù)據(jù)上傳至上位機，上位機通過對數(shù)據(jù)進行分析、判斷后，再通過下位機遙控氣動裝置。

1）上位機主要有以下部件組成：本質(zhì)安全型防爆外殼、顯示屏、控制模塊、電源模塊、電源轉(zhuǎn)換裝置、按鈕、按鍵檢測板、接線板。顯示屏能夠?qū)⑦\行車輛的各類信息及阻車器的工作狀態(tài)顯示在屏幕上，工作人員可以通過視頻觀察阻車器車輛的相關信息。電源轉(zhuǎn)換裝置能夠為上位機的顯示屏、按鈕、接線板提供穩(wěn)定的電壓。邏輯模塊主要是將下位機通過光纖傳遞過來的數(shù)據(jù)進行分析、判斷，再將執(zhí)行命令傳遞到下位機，下位機接到指令后遙控氣動裝置。操作人員可以對按鍵檢測板的按鈕進行操作，完成對上位機各類參數(shù)的修改[5]。

2）下位機主要有以下部件組成：本質(zhì)安全型防爆外殼、下位機板。下位機通過監(jiān)測雷達端口對車輛車速及狀態(tài)進行監(jiān)控，并將采集的信號通過光纖傳遞到上位機。在發(fā)現(xiàn)膠輪車失控時，下位機接到指令后啟動遙控裝置執(zhí)行阻車任務。

3）氣動控制裝置主要有以下部件組成：電磁閥、減壓閥、液壓管、氮氣瓶。以上部件全部安裝在該裝置內(nèi)，通過液壓管與氣缸連接。當車輛發(fā)生失控時，下位機接到指令后執(zhí)行阻車任務時，下位機會給電磁閥傳遞動作信號，高壓氮氣經(jīng)過減壓閥后推動氣缸動作，將阻車器的脫鉤推動到輔運巷中間，對失控車輛進行攔截。

3 實際應用效果

2019 年2 月大斗溝礦輔運科對礦井內(nèi)安裝新型柔性阻車裝置，截止2019 年12 月通過10 個月實際應用效果觀察發(fā)現(xiàn)，大斗溝礦副平硐安裝該新型柔性阻車裝置后共計對失控車輛阻車5 次，車輛在失控后阻車裝置能夠在2 s 內(nèi)完成阻車器全部動作，車輛能夠在8 m 的距離內(nèi)停止移動，從而有效降低了車輛跑車事故，全年可節(jié)約車輛維修費用大56 萬元，保證煤礦輔助運輸安全。

4 結(jié)語

大同煤礦集團大斗溝煤業(yè)公司輔運科對礦井內(nèi)安裝新型柔性阻車裝置采用先進的雷達及遙控裝置，能夠在有效的距離及時將車輛剎住，對車輛及人員起到了緩沖作用，降低了碰撞的動能，最大限度保護了車輛及人員的安全，不僅提高了輔助運輸自動化水平，而且保證礦井安全高效運輸，取得了顯著應用成效。