礦用斜井異形軌卡軌車制動性能測試方法的研究

周 建，賀雪瓊

（1.長沙礦山研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012；2.金屬礦山安全技術國家重點實驗室，湖南 長沙 410012）

目前國內大部分礦山斜巷使用的運輸人員設備包括有架空乘人裝置、斜井人車等，由于架空乘人裝置成本較高，需要的巷道斷面尺寸較大，故斜井人車在我國礦山斜井輔助運輸系統中，仍為主要的運送人員方式。但斜井人車在使用過程中經常存在掉道、跑車、側翻等安全事故。異形軌卡軌車作為斜井人車的一種，一旦出現安全隱患，極易引起群死群傷的事故。目前異形軌卡軌車暫無現行有效的國家標準指導檢測檢驗，存在一些模糊概念、現場情況和測試方法的差異，在制動性能檢驗過程中，造成了一些困擾，例如：礦用異形軌卡軌車的空行程時間、制動力及平均制動減速度的概念及其檢驗方法，由于采用的方法和概念有差異，導致檢測方法不規范。為此，本文對此進行了探討和研究。

1 工作原理和結構

異形軌卡軌車主要由以下部件組成：車廂、車架、制動裝置、卡軌裝置、失速保護裝置以及卡軌裝置復位系統等。異形軌卡軌車實現制動的方式一般有兩種，一種是手動落閘式，另一種是通過失速保護裝置來開啟制動裝置從而實現制動的目的。如圖1所示。

圖1 異形卡軌車結構示意圖

2 制動原理

礦用異形軌卡軌車較其他的斜井人車優勢在于其制動方式的優化，其制動性能可靠，主要靠液壓油進行制動。利用失速保護裝置采集到樣機運行的速度，當運行速度大于設定值時，失速保護裝置動作，使其傳達至液壓系統，從而使制動裝置動作以保證卡軌裝置牢牢抓捕住軌道。該制動裝置采用失效安全型彈簧卡軌制動技術，制動裝置在液壓控制系統失效時，彈簧動作，使得卡軌裝置能夠上下夾住異形軌道，實施停車制動。該制動裝置采用上下閘塊夾軌制動方式，制動時能產生一定的緩沖距離，以達到緩沖制動的效果。

這種上下夾軌制動的方式不容易產生掉道、翻車、跑車及制動沖擊大造成二次傷害等，但是要采用這種制動方式必須更換異形軌道，礦山常用的普軌不能滿足使用要求。

3 制動性能檢測依據及方法

在制動性能的檢測中，應包含落閘空行程時間、制動力、制動距離、平均制動減速度等幾個方面的綜合檢測。

3.1 空行程時間的檢測

依據MT/T 388—2007《礦用斜井人車技術條件》中術語的解釋為從開動機構開始動作至抱爪接觸鋼軌（或插爪落到底）的時間；AQ 2028—2010《礦山在用斜井人車安全性能檢驗規范》術語和定義里的解釋為從斜井人車脫離牽引，至抱爪接觸鋼軌或插爪落到地之間的時間。在運用到測試卡軌車空行程時間時，既是操縱機構發出指令到卡軌裝置與異形軌抱軌之間的時間。測試時采用存儲記錄儀采集數據，此種測試方式采用錫箔紙作為測試觸點介質，錫箔紙串連9V電源、存儲記錄儀，當異形軌和卡軌裝置接觸時，電壓形成一個閉環，綜合參數存儲記錄儀采取到一個電壓信號，曲線圖出現變化，（接線圖如圖2所示）同理，在手動落閘操縱桿處，用錫箔紙、9V電源和存儲記錄儀形成一個閉環，當拉閘時，閉環開啟，即記錄儀采取的電壓信號失去，形成一個曲線變化。

圖2 記錄儀接線圖

當操縱手動閘進行落閘實驗時，存儲記錄儀首先采取到操縱桿處動作的觸點電壓信號變化，此時卡軌裝置迅速反應向異形軌靠攏實現抱軌動作，當抱軌裝置和異形軌接觸后，將抱軌裝置和異形軌之間的觸點電壓信號接通，存儲記錄儀采取到電壓變化，兩個電壓變化節點之間的差值即為空行程時間。

3.2 制動力檢測

依據MT/T 388—2007《礦用斜井人車技術條件》中術語的解釋為人車制動時，緩沖裝置產生的阻力值。在運用到測試卡軌車制動時，緩沖裝置產生的阻力值。

將卡規車停在接近井底車場的斜坡處，落閘制動。將測力傳感器與卡軌車進行連接，然后在測力傳感器另一端與手葫蘆相連，手葫蘆與斜坡上找點固定，按照圖四的連接方式進行連接，然后對手葫蘆進行施力，直到測試出力的大小。由于卡軌車處于斜坡上，被測樣車的制動力應為測力傳感器上讀出來的力加上卡軌車重力在斜坡上分力的總和。按以下公式計算得出制動力。

圖3 制動力測試示意圖

式中：F—卡軌車制動力；

F1—測力傳感器讀數；

G—卡軌車自重；

α—斜坡坡度。

3.3 空行程距離、制動距離及平均制動減速度的測試

平均制動減速度在AQ 2028—2010《礦山在用斜井人車安全性能檢驗規范》術語和定義里的解釋為斜井人車從抱爪接觸鋼軌開始起制動作用至斜井人車完全停穩為止，制動期間的平均減速度。在運用到測試卡軌車平均制動減速度時為從卡軌裝置接觸異形軌開始起制動作用至卡軌車完全停穩為止，制動期間的平均減速度。

在靠近井底車場斜坡處往上20m左右設定一個卡軌車主繩脫繩點，并在此處做好標記。因為要做全速脫鉤，應在井底車場附近打上緩沖墻和防護隔離裝置，已保證如果制動裝置失效不能實現停車制動的情況下，緩沖墻應能擋住卡軌車不沖進井底車場傷人或損傷設備。在卡軌車與主牽引繩之間串接一個脫扣器，用8毫米左右的鋼絲繩作為脫扣器的控制繩，控制繩的長度能滿足卡軌車從靜止加速到全速運行所需要的距離，脫扣器控制繩的另一端固定在鋼軌上，將卡軌車往上提升至控制繩長度能滿足的高度，然后從靜止往下全速下放，當到達脫鉤點時，控制繩繃緊，控制脫扣器實現脫鉤，此時卡軌車與主繩脫離，制動系統開始工作，直至卡軌裝置與異形軌抱住實現停車制動。當卡軌裝置與異形軌抱軌時在軌道上開始留下摩擦制動的痕跡。測量從脫鉤點到產生制動痕跡的地方的距離為空行程距離；測量制動痕跡起點的地方到卡軌車停住的地方卡軌裝置與軌道接觸點的距離為制動距離。根據測量的數據按照下式進行計算，從而得出a平均制動減速度。

式中：a—平均制動減速度；

L空—空行程距離；

α—斜坡坡度；

w—摩擦系數，一般取0.02；

g—重力加速度；

L制—制動距離。

圖4 全速脫鉤制動示意圖

4 結論

本文主要針對異形軌卡軌車制動性能檢測方法的研究與分析，首先對空行程時間的定義與測試方法進行了介紹，然后依次對制動力、空行程距離、制動距離以及平均制動減速度的測試方法進行了介紹。由于國內卡軌車暫無現行有效的國家標準指導檢測檢驗，而制動性能對于卡軌車來說又是一個重中之重，通過本文的介紹，可以詳細的對異形軌卡軌車的制動性能進行檢測。