輪胎全壽命管理系統在煤礦安全管理中的應用

宋子光，張鐵毅，王躍旭(神華北電勝利能源有限公司設備維修中心，內蒙古 錫林浩特 026000)

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輪胎全壽命管理系統在煤礦安全管理中的應用

宋子光，張鐵毅，王躍旭
(神華北電勝利能源有限公司設備維修中心，內蒙古 錫林浩特 026000)

本文對輪胎全壽命管理系統在煤礦中的應用做出研究，針對現有國產輪胎技術水平的限制，將巨型輪胎安全管理中存在的問題進行分析；為解決問題提出最佳的解決方案；通過對輪胎現場使用情況的統計分析，與輪胎全壽命管理系統對輪胎使用過程中動態溫度、壓強、運行速度、路面情況、卡車超載等實時監測的功能進行系統分析對比，得出最佳的輪胎管理方案。輪胎全壽命管理系統的使用不但能有效提高輪胎的使用壽命、降低燃油損耗，對行車安全更是意義非凡，經過一年的試用神華北電勝利能源露天礦山未發生爆胎事故。

自卸卡車；系統；全壽命；輪胎；煤礦安全

神華北電勝利露天煤礦現有220t自卸卡車50臺(830E卡車28臺，MT4400卡車22臺)，在車57寸輪胎252條，其中進口輪胎：米其林72條，普利司通94條。國產輪胎：陸安44條，火炬42條。前輪，全部為進口輪胎，目前運行小時數均在3000h以內；后輪，國產輪胎占后輪總數約60%；后輪，進口輪胎占40%，老齡化嚴重，運行小時數在6000～15000h。未來后輪將逐步以國產輪胎為主。

進口輪胎的平均使用壽命為8000～10000h，國產輪胎約為1900h。2013年，57寸輪胎共報廢129條，其中進口89條，國產40條。進口輪胎報廢主要原因是熱剝離，占報廢總數的70%；國產輪胎報廢主要原因同樣也為熱剝離，占報廢總數90%；國產輪胎(火炬、三角)升溫問題嚴重，在夏季生產期造成大面積車輛停駛，嚴重影響卡車出動率。

1 巨胎現場管理存在的主要問題

1)缺乏有效手段管理輪胎壓力、溫度、路況、運距等。

2)輪胎使用壽命較低。

3)盲目生產存在較大的安全隱患。

4)輪胎維護人員工作量大，條件艱苦。

5)與國外輪胎數字化管理水平存在巨大差距。

2 影響輪胎壽命的主要因素

1)輪胎胎溫過高。礦用卡車在炎熱的夏季進行工作時，由于輪胎的冷熱交替出現熱脹冷縮的現象，很容易導致輪胎發生變形、內部結構發生變化，抗拉能力將會降低，輪胎在礦山行駛的時候不斷地積聚能量，而大量的能量不能很快的被釋放，于是氣壓便會隨著能量的增高而逐漸增高，因此會導致輪胎過薄的部位發生爆炸。

2)輪胎氣壓異常。輪胎的氣壓出現異常會導致輪胎局部磨損、駕駛員駕駛卡車的舒適性能與操控性能下降、燃油損耗增加等一系列問題。當輪胎的氣壓達不到輪胎廠家要求的標準時，輪胎的側壁就會出現彎曲，輪胎內部被折斷，甚至會發生爆裂。如果輪胎的氣壓超過輪胎廠家要求的標準時，如果卡車長時間高溫運行便會導致輪胎爆炸，對人身生命安全造成直接的影響。

3)道路環境不好。輪胎的壽命也會受到道路狀況的影響，比如凹凸不平或者路面上有尖銳的煤炭或者石頭。卡車在行駛過程中，路面上尖銳的煤炭或石頭就會與輪胎發生摩擦，如果摩擦嚴重便會導致輪胎漏氣出現輪胎爆胎的現象。

4)運行超速。輪胎出廠時都會限定輪胎的時速，如果卡車運行速度超過這個極限值，輪胎的溫度便會急劇升高，氣溫升高就會加速輪胎橡膠的老化速度，這是輪胎便會出現剝離或者爆胎的現象。

5)卡車超載運行。卡車超載對輪胎造成的傷害也是很大的，由于在露天煤礦工作的卡車由于道路環境差、運距遠、夏季氣溫高等劣勢，如果卡車超載運行就會加大輪胎爆胎事故的發生。

3 輪胎全壽命檢測系統介紹

3.1 輪胎全壽命檢測系統簡介

露天礦卡車輪胎實時監控系統是目前國際露天礦山開采行業唯一普遍使用的輪胎監控管理系統。其工作原理見圖1。

系統主要由數字化管理模式、系統硬件、系統管理軟件幾大部分構成。數字化管理模式可實現輪胎識別，單胎報警，車隊分組，數據傳輸，遠程監控，多礦區管理等功能。

圖1 輪胎實時監控系統原理圖

系統管理軟件的客戶端軟件主要功能：數據記錄、收集、查看和統計傳感器ID和輪胎位置設置溫度和壓力報警值設置遠程數據分享及監控。

3.2 系統優點

1)適用神華北電露天礦現有輪胎廠家各種規格工程輪胎。

2)內置傳感器，每3秒同時發出溫度、壓力數據。

3)輪胎傳感器可重復使用。

4)提供GPS地理信息及速度、運距信息。

5)可靠性已經過廣泛驗證，可適應露天礦山運輸環境。

4 系統現場應用功能

1)輪胎氣壓不達標報警。在系統監測到輪胎內部氣壓沒有達到系統設定的最低值時，在駕駛室內部的顯示器將采用中、英文兩種報警方式來提醒車輛操作人員，在調度室的控制軟件中將以圖形及數字，顯示輪胎氣壓不達標，并且系統會用急促音及突出顏色提示注意，并將報警數據儲存于系統中以備查看。將報警數據自動生成分析報告。

2)輪胎氣壓超標報警。在系統監測到輪胎內部氣壓超過系統設定的最高值時，在駕駛室內部的顯示器將采用中、英文兩種報警方式來提醒車輛操作人員，在調度室的控制軟件中將以圖形及數字，顯示輪胎氣壓超標，并且系統會用急促音及突出顏色提示注意，并將報警數據儲存于系統中以備查看。

3)輪胎溫度超標報警。在系統監測到輪胎溫度高于設定的標準值時，在駕駛室內部的顯示器將采用中、英文兩種報警方式來提醒車輛操作人員，在調度室的控制軟件中將以圖形及數字，顯示輪胎氣壓超標，并且系統會用急促音及突出顏色提示注意，并將報警數據儲存于系統中以備查看。

4)輪胎漏氣報警。在系統監測到輪胎內部氣壓快速降低時，在駕駛室內部的顯示器將采用中、英文兩種報警方式來提醒車輛操作人員，在調度室的控制軟件中將以圖形及數字，顯示輪胎氣壓超標，并且系統會用急促音及突出顏色提示注意，并將報警數據儲存于系統中以備查看。

5)系統工作狀態自身檢測。系統工作時會檢測自身的工作狀態(包括傳感器、GPS)，如系統發現自身工作異常將在駕駛室內部顯示器上給出提示信息。

6)車輛運行速度及運距檢測。當車輛停止或者運行在礦區時系統將車輛的實時運行速度及運距信息傳送到調度室顯示屏幕上，對于超速車輛給予報警提示，并按照用戶需求提供運距統計信息。

7)GPS衛星定位功能。安裝輪胎實時監控系統后，無論車輛位于什么位置，調度室人員都可以對車輛進行實時監控，找到車輛的準確位置,精確記錄車輛輪胎的報警路段。

5 監測系統在煤礦智能化管理中的作用

卡車輪胎胎壓不足，輪胎會出現不正常磨損與輪胎內部結構的損傷，不平路面也會導致輪胎的內部結構發生變形等現象，增加了爆胎發生的幾率。如果輪胎的胎壓高于標準要求，這時輪胎的抓地能力將會降低，剎車性能降低。輪胎實時監控系統能夠提升卡車運行的安全性，對輪胎具有實時監測作用，提高車輛安全駕駛的性能。輪胎實時監控系統在智能化礦山本質安全文化建設中體現出如下優勢。

1)預防事故發生。輪胎實時監控系統于主動安全設備的一種，它能夠在輪胎出現危險征兆時及時報警，提醒車輛操作人員采取相應的防護措施，來避免嚴重事故的發生。

2)輪胎實時監控系統能夠使監控人員在監控室內就能了解礦山所有設備的輪胎實時工作情況。

3)輪胎具備標準的壓強可降低卡車的燃油損耗，據調查顯示正確對輪胎充氣,能節省燃油8%～30%，能夠延長輪胎的使用壽命10%～30%，降低公司的燃油、輪胎的采購成本；并能提高車輛的行駛平穩性能，延長整車及零件的使用壽命。

4)露天煤礦中輪胎的使用量很大，安裝輪胎實時監控系統可以減少輪胎磨損，延長輪胎的使用壽命，緩解輪胎危機，2013年全年報廢輪胎129條，2014年1月至今8個半月報廢輪胎32條，較去年同期相比下降3/4左右，大幅度降低了公司輪胎采購成本；通過現場數據與輪胎全壽命管理系統軟件分析得出如下對比(表1)。

比表格可以看出國產輪胎報廢平均小時數由2013年的1957h升到2014年的3072h通過輪胎全壽命管理系統的協助管理使輪胎報廢平均小時數上升1/3。

5)礦使用的輪胎多數是大型輪胎，設備所承受的載荷較大，如果剎車片與剎車盤在行駛的過程中出現貼合現象，在粘合一面的輪胎溫度便會急劇上升，這面的胎溫度就會高于其它位置輪胎溫度，通過此方法來判別剎車系統是否存在故障。

表1 神華北電勝利露天煤礦2013年與2014年輪胎使用情況對比表

6)車輛輪胎內氣壓超過規定標準時，輪胎與地面的緩沖性能就會降低，從而增加車輛懸掛系統的負擔，輪胎氣壓長期超出輪胎廠家規定標準時對發動機底盤以及車輛的懸掛系統都將造成很大的傷害；如果輪胎氣壓時高時低，還容易造成剎車跑偏，車輛的懸掛系統將會加劇磨損，降低懸掛的壽命。

7)輪胎全壽命監測系統能夠時時刻刻的監視輪胎工作現狀，對卡車運行速度、運距、溫度、壓強等實現實時監控，并可以有效的提高行車安全，預防輪胎爆胎。

8)提高行車安全性。據調查顯示有90%以上的車輛沒有執行車輛生產廠家的規定對輪胎進行充氣，出現這種現象的主要因素，是維修人員與車輛駕駛人員對輪胎在車輛安全駕駛中的重要地位的意識淡薄。再有我們維修輪胎所使用的機械表本身就存在著很大的誤差。如果輪胎得不到正確氣壓，就會產生重大安全隱患，并且將會提高車輛的油耗、輪胎的使用壽命降低、整車的使用壽命將會被縮短、在車輛維修成本方面將會增加。輪胎全壽命監測系統具備精確的數字控制模塊，受外界的影響比較小，帶上系統專為礦用設備量身定做，因此能夠有效的提高行車的安全性能。

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多貝瑪亞貨物運送系統公司可提供用途廣泛的物料運輸系統

物料輸送是企業生產過程中必不可少的環節，把物料從A點運輸到B點只是整個產品生產鏈中很小的一部分。然而對于傳統的傳送技術，這部分卻面臨著重大挑戰。由于惡劣的地形或是現有基礎設施和其他障礙使得現場道路不暢都可能影響物料運輸。另外，運輸系統對周圍環境的影響也越來越受重視，尤其是在環境敏感地區或居住區附近。在上述背景下，克服傳統運送技術弊病的方案勢在必行。

多貝瑪亞貨物運送系統公司可以為各種形式的顆粒式物料和單元式物料運送提供多種可靠的物料運送系統解決方案。該系統尤其適用于復雜地形，以及跨越各種障礙。多貝瑪亞貨物運送系統公司是多貝瑪亞集團全資子公司。多貝瑪亞公司是索道工程領域的領導者和先鋒，已在全球88個國家超過14,500條客運及物料運輸系統。多貝瑪亞集團始于1892年的奧地利家族企業，其在索道工程領域始終擁有著出眾的業績。來自全球各地的用戶通過多貝瑪亞解決顆粒式物料及單元式物料的運送問題。而且在集團內部，多貝瑪亞貨物運送系統公司也始終專注于解決物料運送問題。

多貝瑪亞可提供一站式服務：從計劃，設計，生產到設備的安裝、運行和售后服務，消除客戶后顧之憂。多貝瑪亞與客戶從始至終保持密切聯系以使運送系統與自然或現有或建設中的設施完美結合。多貝瑪亞的生產車間使用尖端的制造技術，并致力于取得頂級的產品質量及安全標準。高水準的技術專家可以保證現場安裝過程高效快速，并且將環境和客戶日常工作的影響降到最低。設備移交后，遍布全球的多貝瑪亞服務網絡將為您提供可靠的售后技術支持。

多貝瑪亞物料運輸技術可以提供多種形式的索道系統。索道系統能夠輕松的跨越山谷，穿越障礙，運送物料安全可靠。索道運送系統可以充分利用地形地勢，而多種不同類型的索道選擇也可以保證其可以完美應對各種復雜問題。另外，索道系統可以同時運送不同類型的物料。其甚至可以將貨運和客運二者相結合。還能夠在不同的地點進行裝卸且同時進行雙向運輸。通過索道系統，運量可以達到500t/h或者實現單邊重載。對于架空系統，索道有著占地面積小，環境影響小的特點。

RopeCon?是多貝瑪亞公司運輸散裝物料的一種創新理念。其融合了傳統索道與傳送帶技術的兩方優點。這一系統帶有波紋側板的平皮帶。皮帶固定在等間距的輪軸上，拖載物料運行。設備上的軸用來支持皮帶并有與兩端的承載索相連的滾動小輪。承載索位于地面以上，通過支架固定。這一技術使得RopeCon?能夠輕易跨越道路、山谷、河流和建筑等障礙物。RopeCon?設備的運量可達25,000t/h，而其非地面設備的特點也使其對地面要求及影響降至更低。

想要了解更多信息，請訪問該公司網站www.doppelmayr-mts.com.

多貝瑪亞運輸系統穿過河流

多貝瑪亞運輸系統越過高山

The application of tire life-cycle management system in safety management of coal mine

SONG Zi-guang，ZHANG Tie-yi，WANG Yue-xu

(Shenhua Nortel Victory Energy Co.，Ltd.，Equipment Maintenance Center，Inner Mongolia Autonomous Region，Xilinhaote 026000，China)

In this paper，the application of tire life-cycle management system in coal mine，make research on the limitation of existing domestic tire technology level，the safety management of giant tires in the analysis of existing problems；The best solution to solve the problems；Through the statistical analysis of tire site usage，and tire life-cycle management system of tire in the process of using dynamic temperature，pressure，speed，road conditions，such as trucks overloaded function of real-time monitoring system analysis comparison，it is concluded that the best tyre management solution.The use of tire life-cycle management system not only can effectively improve the service life of tires，to reduce the fuel consumption，is more significant on the traffic safety，after a year of trial shenhua energy nortel victory in open-pit mine not blowout accident.

dump truck；system；life cycle；tire；coal mine safety

2015-05-10

宋子光(1964-)，男，內蒙古烏蘭察布人，高級工程師，碩士，神華北電勝利能源有限公司設備維修中心經理。

王躍旭(1986-)，男，蒙族，內蒙古赤峰人，碩士生，攻讀吉林大學(長春)工程機械，主要從事人工智能方面的研究工作。E-mail：693649928@qq.com。

TP29

A

1004-4051(2015)09-0156-03