金礦電機(jī)車架線供電智能控制技術(shù)探究

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摘要：地下礦山架線電機(jī)車供電的安全性和可靠性是礦山安全生產(chǎn)高度關(guān)注的問題，為了最大限度減少運(yùn)輸系統(tǒng)觸電事故，提高供電質(zhì)量和運(yùn)輸效率，本文以羅山金礦二十中段主運(yùn)輸巷電機(jī)車系統(tǒng)為例，對架線分段供電智能控制技術(shù)進(jìn)行研究。該技術(shù)在架線式電機(jī)車車頭和巷道合適位置分別安裝了移相器、輻射器及聲光報(bào)警器等設(shè)備，對進(jìn)入控制范圍的機(jī)車進(jìn)行實(shí)時(shí)電子掃描，實(shí)現(xiàn)跟蹤式分段供電的智能化控制，保證在無機(jī)車通過時(shí)電機(jī)車架線無電壓，減少工作人員觸電事故發(fā)生。

關(guān)鍵詞：礦山安全；電機(jī)車；分段供電；閉鎖功能；智能控制

0引言

牽引型直流架線式電機(jī)車以其系統(tǒng)簡易、維護(hù)方便、堅(jiān)固耐用、無污染等特點(diǎn)，成為我國大多數(shù)金屬中小型礦山選用的主要運(yùn)輸工具［1－2］。常規(guī)架線式電機(jī)車架線分段智能控制采用地線傳輸信號的方式，井下道軌接頭間連接不夠可靠，特別是長距離運(yùn)輸巷，檢測電壓通過電機(jī)車架線－電機(jī)車－道軌所產(chǎn)生的檢測電流往往出現(xiàn)信號過小且不穩(wěn)定現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)無法識別電機(jī)車的投運(yùn)狀態(tài)，使得指示裝置運(yùn)行不正?；虿环€(wěn)定，嚴(yán)重影響了礦山井下安全運(yùn)輸工作［3－4］。為提高電機(jī)車運(yùn)輸效率，實(shí)現(xiàn)電機(jī)車架線安全、供電可靠，羅山金礦安裝了6套架線分段智能控制裝置，本文基于該套系統(tǒng)對架線分段智能控制裝置進(jìn)行了研究。綜合考慮信號傳送方式、架線供電距離、范圍以及彎道對收發(fā)射信號強(qiáng)度等影響因素，進(jìn)一步對架線分段智能控制裝置進(jìn)行了優(yōu)化，解決了原來使用地線傳輸信號過程中因接地不良導(dǎo)致信號不穩(wěn)定問題［5－6］。通過增設(shè)信號發(fā)射器的數(shù)量改變信號傳輸距離，使信號發(fā)出距離根據(jù)現(xiàn)場需要而延長，實(shí)現(xiàn)了架線供電區(qū)域信號傳輸全覆蓋，從而提高架線供電的可靠性，縮短了架線階段性供電距離，確保了人身安全，延長了架線使用壽命。

1電機(jī)車架線分段供電智能控制技術(shù)

1．1分段供電智能控制功能

羅山金礦二十中段主運(yùn)輸巷電機(jī)車架線分段智能控制裝置采用有源相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)，在架線式電機(jī)車車頭和巷道合適位置分別安裝移相器、輻射器及聲光報(bào)警器等設(shè)備，對進(jìn)入控制范圍的機(jī)車進(jìn)行實(shí)時(shí)電子掃描。實(shí)現(xiàn)了在無機(jī)車通過時(shí)，以架線無電壓為準(zhǔn)則，減少工作人員觸電事故發(fā)生，提高安全效率。并且采用了分段自動(dòng)控制的技術(shù)措施，將架空線網(wǎng)路分成若干段，每一段都實(shí)行單獨(dú)供電、單獨(dú)控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)車跟蹤式供電的智能化控制，最大限度地降低了架空線網(wǎng)路帶電運(yùn)行的機(jī)率。如圖1所示，將架空線網(wǎng)路分成若干段，每一段都實(shí)行單獨(dú)供電、單獨(dú)控制，正常狀態(tài)下電纜帶電DC250V、架線無電，電機(jī)車處在停車位置。當(dāng)電機(jī)車集電弓上升接觸架線時(shí)，機(jī)械開關(guān)動(dòng)作并啟動(dòng)信號發(fā)射器，信號發(fā)生器將信號傳至控制箱B內(nèi)信號接收器，信號接收器觸發(fā)控制箱內(nèi)接觸器吸合將電纜電源引至架線，至此B段架線帶電，并通過集電弓經(jīng)司控器、電機(jī)、道軌地線形成回路，電機(jī)車正常運(yùn)行。當(dāng)電機(jī)車由B段架線運(yùn)行至A段時(shí)，控制箱B內(nèi)信號接收器收不到信號，控制箱B內(nèi)接觸器斷開，B段電機(jī)車架線無電，控制箱A內(nèi)信號接收器收到信號，控制箱A接觸器吸合將電纜電源引至架線A段，以此類推。當(dāng)集電弓拉下時(shí)，觸發(fā)機(jī)械開關(guān)，信號發(fā)生器不再發(fā)出信號，同理控制箱內(nèi)接觸器斷開，所有架空線均無電，控制流程圖如圖2所示。

1．2閉鎖功能

針對岔道、彎道區(qū)域以往容易發(fā)生電機(jī)車追尾的問題，取先入為主的控制方式實(shí)現(xiàn)區(qū)間閉鎖，在控制箱與相鄰控制箱之間采取電氣互鎖，實(shí)現(xiàn)不同區(qū)段間相互聯(lián)動(dòng)，及時(shí)避免其他區(qū)段車輛進(jìn)入機(jī)車工作區(qū)段，并結(jié)合交通指示燈，以避免追尾、撞車事故。圖3為岔道區(qū)域結(jié)構(gòu)示意圖，在分支巷道岔道區(qū)域?qū)崿F(xiàn)區(qū)間閉鎖，當(dāng)B段有車時(shí)，D段停電；當(dāng)A段有車時(shí)，D段停電；當(dāng)D段有車時(shí)，B、A段停電，也可以根據(jù)岔道口的實(shí)際需要進(jìn)行邏輯更改。同時(shí)在停電區(qū)段設(shè)置閉鎖信號燈，閉鎖信號燈亮度高，可視距離達(dá)300m以上。在機(jī)車行駛過程中，根據(jù)信號燈顯示器顯示狀態(tài)知道前方區(qū)段是否允許通行或被占用。當(dāng)有機(jī)車占用某區(qū)段時(shí)，通過電氣閉鎖，其他車輛無法進(jìn)入其區(qū)段，強(qiáng)行禁止行駛，保證了機(jī)車運(yùn)輸安全。

2電機(jī)車架線分段智能控制裝置優(yōu)勢

1）可靠性?？朔藗鹘y(tǒng)采用地線傳輸信號的方式，采用有源相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)，在井下道軌的軌間連接不夠可靠和長距離運(yùn)輸巷的情況下，仍能實(shí)現(xiàn)電機(jī)車架線安全、供電可靠。2）架線區(qū)間供電閉鎖。當(dāng)有機(jī)車占用某區(qū)段時(shí)，通過電氣閉鎖，其他車輛無法進(jìn)入其他區(qū)段，強(qiáng)行禁止行駛，提高安全可靠性，同時(shí)顯示紅燈信號禁止通行。3）減少回路損耗節(jié)能防腐。傳統(tǒng)的電機(jī)車架線供電系統(tǒng)長時(shí)間帶電，由于井下粉塵和潮濕等因素使架線對地產(chǎn)生泄漏電流，造成架設(shè)架線的巷道系統(tǒng)中的通風(fēng)管道、防塵管道、軌道等設(shè)施因泄漏電流而嚴(yán)重腐蝕，該系統(tǒng)使架線行車有電、停車停電，可有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能防腐。4）可實(shí)現(xiàn)尾部架線長期停電。掘進(jìn)系統(tǒng)的搬遷和系統(tǒng)運(yùn)輸量的減少，形成了某架線區(qū)段電機(jī)車運(yùn)輸量的減少或長時(shí)間沒有電機(jī)車運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)尾部架線區(qū)域行車有電、停車停電，有效防止人員觸電事故的發(fā)生。5）應(yīng)用范圍廣?？捎糜诿旱V、金屬礦山、非金屬礦山井下無瓦斯、煤塵爆炸危險(xiǎn)的架線電機(jī)車直線段、交叉段、彎道等區(qū)域，有效防止電機(jī)車追尾、相撞等事故發(fā)生。

3結(jié)語

通過電機(jī)車架線分段供電智能控制技術(shù)研究，并在羅山金礦二十中段主運(yùn)輸巷安裝了6套架線分段智能控制裝置，穩(wěn)定運(yùn)行一年以上的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了二十中段主運(yùn)輸巷道架線供電區(qū)域全方位覆蓋和全程智能供電，克服了傳統(tǒng)采用地線傳輸信號不穩(wěn)定的現(xiàn)象，有效地達(dá)到了架線供電可靠性。電機(jī)車分段供電智能控制減少了井下粉塵和潮濕等因素導(dǎo)致的架線對地漏電，調(diào)研結(jié)果表明一條2500m長的運(yùn)輸大巷每年就可節(jié)約電費(fèi)高達(dá)上百萬元［7－8］，不僅為羅山金礦節(jié)約了電費(fèi)成本，而且減少了漏電對巷道系統(tǒng)中金屬管道的腐蝕。同時(shí)由于大部分架線段長時(shí)間保持在停電狀態(tài)，極大避免了工作區(qū)段井下人員的觸電事故，提高了生產(chǎn)過程中的人身安全系數(shù)。具有較好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益和推廣價(jià)值。

作者:于小燕 張?zhí)K闖 單位:山東中礦集團(tuán)有限公司