探析煤礦運(yùn)輸中的無軌膠輪車應(yīng)用及其安全設(shè)計(jì)

殷鵬

摘 要：煤礦運(yùn)輸中的無軌膠輪車主要用于將人員、設(shè)備和材料等由地面運(yùn)至井下，或者由井下運(yùn)至地面。由于需要運(yùn)輸?shù)臋C(jī)電設(shè)備體積、重量都比較大，而且有的機(jī)電設(shè)備形狀還比較不規(guī)則。因此需要對(duì)其應(yīng)用及其安全設(shè)計(jì)進(jìn)行分析?；诖耍疚年U述了煤礦運(yùn)輸中無軌膠輪車應(yīng)用適用條件及其特征，對(duì)煤礦運(yùn)輸中無軌膠輪車的安全設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞：煤礦運(yùn)輸；無軌膠輪車；應(yīng)用；適用條件；特征；安全設(shè)計(jì)

無軌膠輪車是現(xiàn)代煤礦井下常用的輔助運(yùn)輸工具，其正常運(yùn)行有利于高產(chǎn)、高效、現(xiàn)代化礦區(qū)的構(gòu)建。為了使這種無軌膠輪車輔助運(yùn)輸系統(tǒng)獲得更好地推廣與應(yīng)用，以下就煤礦運(yùn)輸中的無軌膠輪車應(yīng)用及其安全設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

一、煤礦運(yùn)輸中無軌膠輪車應(yīng)用的適用條件

煤礦運(yùn)輸中的無軌膠輪車應(yīng)用改善了礦井運(yùn)輸現(xiàn)狀，提高了礦井生產(chǎn)率，但在應(yīng)用無軌膠輪車時(shí)需要一定的條件，主要表現(xiàn)為：（1）無軌膠輪車的適用條件?；跓o軌膠輪車具有一定的外形尺寸，并且大載重量，車輪要求地板應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。因此應(yīng)用無軌膠輪車的礦井巷道坡度、寬度以及地板強(qiáng)度都應(yīng)符合要求。對(duì)于哪些傾角不大、淺貯存、煤層近水平的礦井比較適用無軌膠輪車，如12°左右的上下山與斜副井等。（2）巷道應(yīng)有合適的坡度。無軌膠輪車連續(xù)在6°坡運(yùn)行的長(zhǎng)度應(yīng)小于1200m，在小于6°坡運(yùn)行時(shí)，應(yīng)把局部縱向坡度控制在14°以下，若運(yùn)行巷道是堅(jiān)硬、光滑有水滴的地板還應(yīng)降低運(yùn)行坡度。當(dāng)運(yùn)行巷道地板較松軟時(shí)，應(yīng)把運(yùn)行橫向坡度控制在5°以下，巷道傾角控制在12°以下，并且應(yīng)事先做好相應(yīng)的行車標(biāo)識(shí)。

二、煤礦運(yùn)輸中無軌膠輪車應(yīng)用的主要特征

無軌膠輪車的特征主要表現(xiàn)為：（1）安全性高。礦井輔助運(yùn)輸系統(tǒng)也是礦井事故來源的一個(gè)重要方面，礦井使用無軌膠輪車做輔助運(yùn)輸系統(tǒng)后，可有效降低工人作業(yè)強(qiáng)度，可使工人作業(yè)精力更充沛。同時(shí)加之無軌膠輪車的一體化設(shè)計(jì)，可省去很多轉(zhuǎn)載步驟，有效減少安全隱患，此外井下作業(yè)人員的減少，也會(huì)降低安全事故的發(fā)生率，提高礦井生產(chǎn)的安全性。（2）提高運(yùn)輸效率。由于無軌膠輪車不用軌道便可實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸，現(xiàn)場(chǎng)裝載完貨物后，無須轉(zhuǎn)載便可從地面到井下工作面點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直達(dá)，這樣實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化輔助運(yùn)輸，提高了運(yùn)輸速度，與其他輔助運(yùn)輸相比，運(yùn)輸效率顯著提高，降低工時(shí)，值得各礦井推廣應(yīng)用。（3）降低運(yùn)輸費(fèi)用。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，無軌膠輪車運(yùn)輸每噸煤的成本一般為4元左右，使用其他煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)輸成為大約為3倍～4倍的無軌膠輪車運(yùn)輸。無軌運(yùn)輸系統(tǒng)比其他輔助運(yùn)輸系統(tǒng)噸煤運(yùn)輸成本低很多，噸煤運(yùn)輸成本的降低，促進(jìn)了礦井經(jīng)濟(jì)效益的大幅提升。（4）適應(yīng)性強(qiáng)。無軌膠輪車可配置的工作機(jī)構(gòu)較多，如鏟斗、貨箱、叉架等，可根據(jù)礦井實(shí)際需求，快速轉(zhuǎn)換各種工作，達(dá)到一機(jī)多用。這種多功能運(yùn)輸在整體搬運(yùn)礦井大型機(jī)械設(shè)備時(shí)特別適用，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛。（5）機(jī)動(dòng)、靈活。無軌膠輪車操作便捷，性能優(yōu)良，車身通常采用鉸接形式，可實(shí)現(xiàn)曲率半徑3m～6m轉(zhuǎn)彎，低機(jī)身，能很好地適應(yīng)起伏巷道，并且輪胎耐用，制動(dòng)系統(tǒng)良好。

三、煤礦運(yùn)輸中無軌膠輪車的安全設(shè)計(jì)分析

1、煤礦運(yùn)輸中的無軌膠輪車機(jī)械安全設(shè)計(jì)分析。煤礦運(yùn)輸中的無軌膠輪車機(jī)械安全設(shè)計(jì)從強(qiáng)度安全、維修安全、碰撞安全及功能安全四方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。（1）強(qiáng)度安全。第一、承載部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。針對(duì)車架、車廂等承載部件采用三維仿真計(jì)算，所有承載部件安全系數(shù)都要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，其中人車車廂參照GB 17578-2013《客車上部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求及試驗(yàn)方法》進(jìn)行計(jì)算，符合地面客車設(shè)計(jì)要求，保證乘客有效乘坐空間及人身安全。第二、傳動(dòng)及制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中要針對(duì)傳動(dòng)及制動(dòng)部件選用可靠性高、安全系數(shù)高、傳遞扭矩大的成熟結(jié)構(gòu)部件部件，提高行車安全性，其中制動(dòng)器試驗(yàn)依據(jù)《汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法》，通過要求型式試驗(yàn)及出廠試驗(yàn)來保證安全。（2）維修安全。在設(shè)計(jì)中充分進(jìn)行維修安全、運(yùn)輸安全等設(shè)計(jì)，在機(jī)構(gòu)布局上提高維修維護(hù)易操作性，變速箱、制動(dòng)器、傳動(dòng)軸及電機(jī)等較重部件設(shè)計(jì)輔助吊裝裝置，不僅為維修維護(hù)提高易操作性，還為維修維護(hù)提供安全保障。（3）碰撞安全。在布局安全設(shè)計(jì)中，針對(duì)碰撞進(jìn)行專項(xiàng)分析，考慮正撞、側(cè)撞、追尾、翻滾等情況，對(duì)結(jié)構(gòu)布局及強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。其中電源箱要布置在不易受碰撞、剮蹭的位置，并且被超大動(dòng)能碰撞時(shí)，電池位移方向?qū)θ藛T不會(huì)造成傷害。并且車輛前后要設(shè)置碰撞吸能用保險(xiǎn)杠，在充分保證碰撞時(shí)能量吸收的同時(shí)，前保險(xiǎn)杠外部設(shè)置薄鋼板外殼，具有行人保護(hù)功能。此外，人車車廂根據(jù)《客車上部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求及試驗(yàn)方法》進(jìn)行計(jì)算，符合地面客車設(shè)計(jì)要求。每個(gè)座椅上設(shè)置安全帶，并且要設(shè)計(jì)安裝有扶手裝置，充分對(duì)人員碰撞安全做出設(shè)計(jì)。（4）功能安全。第一、機(jī)械防爆離安全。針對(duì)機(jī)械防爆，除了對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部件、發(fā)熱部件進(jìn)行專門設(shè)計(jì)及檢測(cè)要求。第二、消防系統(tǒng)。針對(duì)電源箱、電機(jī)等易發(fā)熱部件進(jìn)行溫度檢測(cè)，超溫報(bào)警，并且配置相應(yīng)滅火裝置，保障安全性。第三、制動(dòng)安全設(shè)計(jì)。整車制動(dòng)系統(tǒng)采用無火花、散熱好、制動(dòng)性能好的濕式制動(dòng)器。其中行車制動(dòng)器要設(shè)計(jì)成獨(dú)立的雙回路系統(tǒng)，如果其中一路發(fā)生故障，另外一路還可以正常工作；駐車制動(dòng)器采用失效安全型，液壓釋放、彈簧制動(dòng)，在系統(tǒng)沒有動(dòng)力源或油路發(fā)生故障的時(shí)候都可以實(shí)現(xiàn)整車制動(dòng)。

2、煤礦運(yùn)輸中無軌膠輪車的電氣安全設(shè)計(jì)。煤礦運(yùn)輸中的無軌膠輪車，由于動(dòng)力電池的能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于燃油的能量密度，加上各種防爆外殼，使得防爆蓄電池?zé)o軌膠輪車的質(zhì)量大幅增加，碰撞中需要車輛耗散的動(dòng)能明顯增加，產(chǎn)生的事故后果也更為嚴(yán)重。同時(shí)由于集成了大量的高壓電氣設(shè)備和線束，所以防爆蓄電池?zé)o軌膠輪車在發(fā)生危險(xiǎn)工況下的電安全設(shè)計(jì)非常重要。（1）高壓線束走向要設(shè)計(jì)布置在車輛骨架內(nèi)側(cè)，以提高對(duì)高壓線束和人員的保護(hù)作用。（2）單體電池與電源箱體應(yīng)實(shí)現(xiàn)絕緣，電源箱底部和側(cè)面鋪設(shè)絕緣橡膠，電池管理系統(tǒng)要設(shè)置溫度報(bào)警系統(tǒng)，以便能及時(shí)對(duì)事故作出正確處理，確保人身和財(cái)產(chǎn)安全。（3）膠輪車安裝絕緣電阻檢測(cè)裝置。當(dāng)車輛發(fā)生碰撞或絕緣電阻過低時(shí)，主動(dòng)切斷高壓回路，實(shí)現(xiàn)電池組與外部電路的電隔離。（4）主回路和電池箱內(nèi)安裝快速熔斷器。當(dāng)發(fā)生短路事故時(shí)，主回路熔斷器能迅速切斷動(dòng)力電池和電氣設(shè)備的連接，并能最大限度地降代因電源箱內(nèi)部的短路造成的危害。（5）在主回路和電池箱上安裝手動(dòng)斷電裝置。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，可以手動(dòng)切斷各電池箱之間的電連接，將車輛整體電壓降至安全電壓范圍內(nèi)。（6）放電一致性檢測(cè)。整車控制器要設(shè)計(jì)有實(shí)時(shí)檢測(cè)功能，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所有電源箱的放電電流，當(dāng)某一電源箱放電電流和其他電源箱放電電流相差一定數(shù)值時(shí)，控制器發(fā)出故障信號(hào)，電機(jī)停止運(yùn)行，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示駕駛員檢查故障。（7）故障報(bào)警。膠輪車在運(yùn)行過程中，如出現(xiàn)異常情況，需要儀表或指示器以聲或光報(bào)警的形式提醒駕駛員，讓駕駛員注意車輛的異常情況，以便及時(shí)處理，避免發(fā)生安全事故。

四.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，無軌膠輪車在當(dāng)前很多礦井中已得到有效應(yīng)用，擔(dān)負(fù)起了運(yùn)送礦井人員、設(shè)備以及物料等重任，其應(yīng)用大幅提高了我國(guó)礦井運(yùn)輸效率，促進(jìn)了我國(guó)煤礦開采的現(xiàn)代化。

參考文獻(xiàn)：

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