胡小剛，丁守坤

（1.中國神華能源股份有限公司神東煤炭分公司，陜西 神木 719315；2.中國煤炭科工集團(tuán) 太原研究院有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

煤礦井下架線式機(jī)車通過接觸網(wǎng)獲取動(dòng)力電源，當(dāng)供電區(qū)段內(nèi)接觸網(wǎng)負(fù)荷過大、機(jī)車數(shù)量過多時(shí)，易引起供變電設(shè)備跳閘保護(hù)，影響區(qū)域內(nèi)所有機(jī)車的運(yùn)行，甚至造成設(shè)備損壞。因此需要信號(hào)機(jī)按照接觸網(wǎng)負(fù)荷情況引導(dǎo)機(jī)車入網(wǎng)，避免過多機(jī)車進(jìn)入供電區(qū)段引起接觸網(wǎng)負(fù)荷超限。

常規(guī)的信號(hào)裝置根據(jù)架線機(jī)車接觸網(wǎng)供變電設(shè)備的負(fù)載情況實(shí)施調(diào)度［1］，而當(dāng)電網(wǎng)負(fù)載數(shù)據(jù)信息無法獲取時(shí)，信號(hào)裝置便無法實(shí)現(xiàn)調(diào)度。因此，需要一種閉鎖裝置，不僅能夠以接觸網(wǎng)供變電設(shè)備的負(fù)載信息為依據(jù)，還可根據(jù)進(jìn)入供變電區(qū)域的機(jī)車情況實(shí)施信號(hào)閉鎖；能夠保證在供變電設(shè)備與信號(hào)機(jī)控制器間的通信發(fā)生故障或供變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測功能故障時(shí)正常發(fā)布調(diào)度信號(hào)，保障接觸網(wǎng)及供變電設(shè)備的運(yùn)行安全。

1 機(jī)車接觸網(wǎng)負(fù)荷信號(hào)閉鎖裝置結(jié)構(gòu)與工作原理

礦井架線機(jī)車接觸網(wǎng)負(fù)荷信號(hào)閉鎖裝置由信號(hào)機(jī)控制器、閉鎖信號(hào)機(jī)、機(jī)車定位器和接觸網(wǎng)供變電監(jiān)測器組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。信號(hào)機(jī)控制器與供變電站監(jiān)測器通信可獲取該區(qū)段的接觸網(wǎng)負(fù)荷狀態(tài)；與礦井已有的機(jī)車定位系統(tǒng)連接可直接從機(jī)車定位器的通信數(shù)據(jù)中獲取進(jìn)入和離開該區(qū)段的車輛信息［2］。

圖1 接觸網(wǎng)負(fù)荷信號(hào)閉鎖裝置組成框圖

接觸網(wǎng)實(shí)行分段供電方式。信號(hào)機(jī)控制器根據(jù)區(qū)段內(nèi)接觸網(wǎng)負(fù)荷狀態(tài)或區(qū)域內(nèi)車輛信息對(duì)閉鎖信號(hào)機(jī)實(shí)施閉鎖、解鎖控制［3］。當(dāng)接觸網(wǎng)負(fù)荷信息接入正常時(shí)，信號(hào)閉鎖以負(fù)荷信息為依據(jù)；當(dāng)接觸網(wǎng)負(fù)荷信息接入故障時(shí)，信號(hào)閉鎖以區(qū)域內(nèi)機(jī)車數(shù)量為依據(jù)。

2 信號(hào)閉鎖方法

本文設(shè)計(jì)的礦井架線機(jī)車接觸網(wǎng)負(fù)荷信號(hào)閉鎖方法，不僅能夠以接觸網(wǎng)供變電設(shè)備的負(fù)荷監(jiān)測信息為依據(jù)，還能夠以進(jìn)入接觸網(wǎng)供變電區(qū)段的機(jī)車數(shù)量為依據(jù)。以多源信息為依據(jù)，能夠保證一方設(shè)備故障或通信故障時(shí)可正常實(shí)施信號(hào)閉鎖，進(jìn)行安全調(diào)度［4－5］。信號(hào)機(jī)控制器可以設(shè)定接觸網(wǎng)的信號(hào)閉鎖負(fù)荷極限數(shù)值、信號(hào)解鎖負(fù)荷數(shù)值以及區(qū)段內(nèi)允許的機(jī)車數(shù)量等信息。

（1）以接觸網(wǎng)負(fù)荷為依據(jù)時(shí)：信號(hào)機(jī)控制器與接觸網(wǎng)供變電站監(jiān)測器通信正常并且能夠獲取接觸網(wǎng)負(fù)荷，根據(jù)供變電站監(jiān)測器獲得的接觸網(wǎng)的實(shí)時(shí)負(fù)荷狀態(tài)數(shù)據(jù)WP，依據(jù)配置的閉鎖負(fù)荷WLK和解鎖負(fù)荷WUL數(shù)值，控制信號(hào)機(jī)顯示閉鎖信號(hào)或解鎖信號(hào)。即：當(dāng)WP≥WLK時(shí)，信號(hào)閉鎖；當(dāng)WP＜WUL時(shí)，信號(hào)開放。設(shè)某區(qū)段內(nèi)的接觸網(wǎng)額定載荷基數(shù)為WB，則WLK、WUL可分別設(shè)定為：

（2）以機(jī)車數(shù)量為依據(jù)時(shí)：此時(shí)信號(hào)機(jī)控制器與供變電站監(jiān)測器通信斷開或供變電站監(jiān)測器的監(jiān)測功能發(fā)生故障，可根據(jù)機(jī)車定位器獲得的車輛進(jìn)入和離開該區(qū)域的車輛信息統(tǒng)計(jì)出區(qū)域內(nèi)機(jī)車的數(shù)量。簡易的判斷方法是依據(jù)配置的閉鎖和解鎖機(jī)車數(shù)量數(shù)值，控制信號(hào)機(jī)顯示閉鎖信號(hào)、解鎖信號(hào)。但是，因機(jī)車的運(yùn)行功率會(huì)因載重、速度等情況實(shí)時(shí)變化，而不同車型的額定功率相差較大，簡易的機(jī)車數(shù)量判斷方法誤差較大、保護(hù)能力不高。因此區(qū)段負(fù)荷閉鎖以機(jī)車數(shù)量為依據(jù)時(shí)，控制器從機(jī)車定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中可識(shí)別和統(tǒng)計(jì)區(qū)段內(nèi)各機(jī)車類型的數(shù)量，以各類型機(jī)車的額定功率和數(shù)量計(jì)算區(qū)段載荷WN，即：

其中：α為可調(diào)參數(shù)，應(yīng)大于1.0；WA、WB、WC分別為A、B、C類型機(jī)車的額定功率；NA、NB、NC分別為A、B、C類型機(jī)車的數(shù)量。

以式（3）計(jì)算的WN與式（1）、式（2）中的WLK、WUL比較，判斷信號(hào)應(yīng)閉鎖或應(yīng)開放。

3 試驗(yàn)與應(yīng)用

架線機(jī)車接觸網(wǎng)負(fù)荷信號(hào)閉鎖裝置已在神華神東補(bǔ)連塔礦井DC1500V架線車精確定位、行車信號(hào)控制及運(yùn)行安全監(jiān)測系統(tǒng)中投入使用。信號(hào)機(jī)控制器和機(jī)車定位器為KJ650-F礦用本安型機(jī)車調(diào)度分站，閉鎖信號(hào)機(jī)為DHX15L（A）礦用本安型信號(hào)燈。信號(hào)機(jī)設(shè)于車輛進(jìn)入架線車接觸網(wǎng)的巷道端口處，機(jī)車定位系統(tǒng)的定位器分散設(shè)于架線車接觸網(wǎng)區(qū)域內(nèi)。補(bǔ)連塔礦井下接觸網(wǎng)共分三段，如圖2所示。

圖2 補(bǔ)連塔礦井下接觸網(wǎng)供配電分段示意圖

結(jié)合應(yīng)用實(shí)例對(duì)礦井架線機(jī)車接觸網(wǎng)負(fù)荷信號(hào)閉鎖裝置的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明，接觸網(wǎng)負(fù)荷信號(hào)閉鎖裝置實(shí)例如圖3所示。以其中補(bǔ)連塔礦井下某一個(gè)區(qū)段為例，實(shí)施方式說明如下：

（1）接觸網(wǎng)供變電站監(jiān)測器4能夠?qū)㈦娋W(wǎng)負(fù)荷信息通過總線傳遞給信號(hào)機(jī)控制器1。

（2）2臺(tái)機(jī)車定位器能夠?qū)⒈O(jiān)測到的機(jī)車進(jìn)入、離開區(qū)域信息通過總線傳遞給信號(hào)機(jī)控制器1。

（3）2臺(tái)閉鎖信號(hào)機(jī)通過總線接收信號(hào)機(jī)控制器1的閉鎖、解鎖指令。

（4）配置信號(hào)機(jī)控制器的信號(hào)閉鎖負(fù)荷極限數(shù)值、信號(hào)解鎖負(fù)荷數(shù)值、信號(hào)閉鎖機(jī)車數(shù)量極限數(shù)值、信號(hào)解鎖機(jī)車數(shù)量數(shù)值。

（5）正常情況下，信號(hào)機(jī)控制器1按照接觸網(wǎng)供變電站監(jiān)測器4采集的電網(wǎng)負(fù)荷數(shù)據(jù)控制信號(hào)機(jī)。當(dāng)信號(hào)機(jī)控制器1與接觸網(wǎng)供變電站監(jiān)測器4的通信鏈路發(fā)生故障時(shí)，或當(dāng)接觸網(wǎng)供變電站監(jiān)測器4的監(jiān)測功能發(fā)生故障時(shí)，信號(hào)機(jī)控制器1按照機(jī)車定位器監(jiān)測的機(jī)車信息進(jìn)行信號(hào)機(jī)控制。

圖3 接觸網(wǎng)負(fù)荷信號(hào)閉鎖裝置實(shí)例

4 結(jié)語

本文研究的礦井架線機(jī)車接觸網(wǎng)負(fù)荷信號(hào)閉鎖裝置能夠在供變電設(shè)備與信號(hào)機(jī)控制器間通信發(fā)生故障時(shí)，或供變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測功能發(fā)生故障時(shí)，正常發(fā)布調(diào)度信號(hào)，避免過多機(jī)車進(jìn)入?yún)^(qū)域，導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)荷超限，保障了接觸網(wǎng)及供變電設(shè)備的運(yùn)行安全。目前為止，該裝置已在補(bǔ)連塔煤礦投入使用半年多，運(yùn)行狀態(tài)良好，功能使用正常，滿足了煤礦對(duì)架線車接觸網(wǎng)負(fù)荷信號(hào)控制的要求。