電動卡車運輸雙電源技術在露天煤礦中的可行性分析

張亞娜

（中煤平朔公司 井工二礦,山西 朔州 036006）

進入21世紀，內燃機大卡車用到礦山開采的運輸中，提高了生產效率、減輕了勞動強度；但也消耗大量柴油（價格昂貴，供應緊張，環境污染，提高成本）。本文針對雙電源供電技術的電動卡車工作原理，從理論上闡明將單一柴油動力傳動改變為雙電源供電技術傳動的可行性。

1 某礦能源消耗現狀

某露天煤礦是我國改革開放后引進外資的煤炭企業，其設備先進、管理現代化、產量躍居全國先進行列。該礦采用載重170～190 t的大卡車運輸，柴油消耗量較大，如表1所示。如果將其改用電力，通過折算得出表2數據。

不難看出，隨著柴油價格的上漲，電力成本越來越有價格優勢。需要指出：石油價格逐年增長、幅度大，而且數量有限，供應會現緊張；電力價格基本平穩，即使上漲、幅度也小；就其發電方式來講，不僅可用化石能源-煤炭，而且可用再生能源-水力、風能、太陽能，供應有保證。再者，柴油機動力的污染物排放是個大問題。柴油機工作時排放出大量有害尾氣（例如一氧化碳、二氧化氮、硫化氫、二氧化硫等，包括致癌物三四并苯仳）。露天礦區的運輸主干道及排土場等地，都略低于地面，這些有害物質不易擴散。危害人們健康，若用雙電源動力則其排放就可大大下降。減少一部分柴油動力，既可降低運輸成本、又可降低碳等排放，減少礦坑的有害氣體，這應該是未來發展應注意的方向。

表1 2009年-2013年某露天煤礦柴油消耗

表2 2009年-2013年某露天煤礦電力消耗情

2 雙電源車的工作原理

電動自卸卡車采用雙電源供電技術時，需要安裝架空線。對于露天開采來說，減少發動機損耗，減少廢氣排放本身就是節能降耗的有效措施。

1）動力接線：以該露天礦最早進口的UCLED-190型大卡車為例，屬于柴油機電傳動卡車，其基本方式為：柴油機→同步發電機→整流系統→直流電動機，見圖1。

圖1 UCLED-190型大卡車柴油傳動原理圖

在此狀態下可用兩個方案：①切斷原來的電源輸出端G，將同樣電壓的單相交流電壓通過滑板和受電弓在此輸入。②在直流電動機輸入端切斷，持同樣的支流電源從滑板受電弓在此輸入。如果采用第二方案，需在電動機接入大容量的起制動電阻，要占很大體積，現有大卡車不易容許；所以最好采用第一方案，此時整流系統采用可控硅（SCR）代替硅二極管，就可實現輸出電壓的大范圍調整，見圖2。

圖2 改裝后的UCLED-190型大卡車電傳動原理圖

2）接觸網與受電弓：電能源大卡車雖應使用雙柑式受電弓，但是現在的工礦用自卸式車（自翻車）的后斗在卸載時要向上抬起，故受電弓不宜采用雙柑式受電弓。工礦用電力機車有E弓子和旁弓子兩種受電器：E弓采用檢E接觸網上，旁弓子用于翻車線及稿線的旁架線上。現在用的工礦自卸車上沒有鐵道，必須有兩根架線，同時要安裝兩個互相絕緣的受電弓。這也是不可能的：①因為架線不可能在車斗的正上方。②兩個并排放置的E受電弓也是可能的。所以最有可能的是采用工礦電力機車兩臺旁受電弓。在不同的高度稍錯開點位置安放。

3）材料的使用：①架空線可采用鋼芯鋁絞線。②受電弓上的接觸滑板可采用電化石墨，這樣就省去了經常換銅滑板和銅導線的麻煩。采用這種材料是經北京鐵道科學院（1976年）的磨合實驗的。

4）操作步驟：雙電源電動大卡車只能跟隨預定的路線行駛，對于沒有電線的線路，通過切換電源輸出端，可以恢復柴油動力狀態。經改裝后的大卡車為電柴油混合動力車。鋪設電線時，要合理規劃，盡量減少無電線路線的長度；同時使用再生制動，剎車時把動能轉化為電能，供其它電車使用，以節省能源。

使用改裝后的大卡車時，應按下面流程工作：裝車點裝載剝離下的土方，車輛啟動，由裝車點行駛至主干道。此過程是柴油動力模式工作。當至主干道時，受電弓接觸電纜，卡車將自動切換至電動力工作模式，直至卸載點，卡車又將切換至柴油動力模式。需要指出：因裝車點經常需要變化，裝載點至主干道的路線也會相應變化。因此會經常出現拆除電纜架空線和安裝電纜架空線的工作（相似井工煤礦常需搬家倒面一樣），電纜架空線的布置要結合生產實際情況進行優化。保證使用的安全性、可靠性、經濟性。所以，該露天礦應抽調熟悉電力牽引與露天采礦的人員組成專業隊伍，對有關情況進行科研實驗，并與相關廠家（如湘潭電機廠、華山電機車廠）洽談合作。待設計完成后，要對現有自卸大卡車的行車路線進行一次大修，并安裝防護網，尤其對路面的硬化要特別加強。

3 結束語

煤炭露天開采，資源回采率高、產量大，但其開采成本也高；尤其是大卡車運輸方式的開采工藝，成本高，能源消耗更大，人們經常稱為“以油換煤”的開采方式。我國的石油儲量有限，原油進口接近50%，因此合理優化開采工藝是“降本增效”的重要手段。開采工藝不僅要適應資源條件、環境要求，也要符合國內外市場的能源供應情況，避免單一化。以電代替油的方式，既能降低原煤生產成本，也能保證能源供應，是個值得探索的新方向。

[1]蕭國泉，李泓澤.電力企業經濟管理[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]機械工程手冊、電機工程手冊編輯委員會編輯組.電機工程手冊[M].北京：機械工業出版社，1983.