煤礦采區(qū)異型軌卡軌車運(yùn)輸系統(tǒng)的應(yīng)用分析

（山西潞安化工集團(tuán) 山西 046100）

在目前階段，我國的煤礦采區(qū)大部分都是使用的普通軌，或者是槽鋼軌來進(jìn)行運(yùn)輸?shù)摹Ｆ渲衅胀ㄜ壍涝趯?duì)一些比較大型的設(shè)備進(jìn)行運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候，一般情況下采取的速度是比較低的，所以運(yùn)輸效率也會(huì)受到一定影響；而槽鋼軌因?yàn)椴捎玫氖瞧胀ǖ牟垆摚@種普通槽鋼強(qiáng)度小容易發(fā)生變形、使用壽命短、耐磨性差，同時(shí)這種軌道也無法與煤礦井下的普通軌道進(jìn)行有效的接軌，尤其是近幾年綜采設(shè)備在不斷地向重型化方向發(fā)展，以前的槽鋼軌道已經(jīng)不能適應(yīng)和滿足高效運(yùn)輸中的一些需求。近幾年，隨著煤礦現(xiàn)代化的不斷的發(fā)展，怎樣才能將設(shè)備安全高效的運(yùn)送到工作面，成為了目前輔助運(yùn)輸系統(tǒng)需要解決的問題。

1.異型軌卡軌車的研制

在當(dāng)前我國礦井設(shè)備研究中，變頻控制技術(shù)是目前機(jī)車調(diào)速中重點(diǎn)研究的一項(xiàng)技術(shù)。該技術(shù)有很多方面的優(yōu)點(diǎn)，首先，變頻控制技術(shù)可以與負(fù)載大小進(jìn)行良好的結(jié)合，從而有效的實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速；其次，該技術(shù)的運(yùn)行控制在完成過程中是通過可編程控制器來完成的，所以，可以使用遠(yuǎn)控卡軌車、軟啟動(dòng)、手動(dòng)、半自動(dòng)以及檢修等運(yùn)行方式實(shí)現(xiàn)良好的控制，而且它還可以對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)，以及良好的保護(hù)和報(bào)警功能。而通過對(duì)多方面的調(diào)研和研究，借鑒國外和國內(nèi)的一些比較先進(jìn)性的經(jīng)驗(yàn)之后，余吾煤業(yè)公司通過和相關(guān)設(shè)備廠家的聯(lián)合合作，有效的研制出了變頻控制繩引異型軌卡軌車[1]。這種類型的軌卡軌車的組成，主要是通過車輛部分以及動(dòng)力站來進(jìn)行組成的。在電動(dòng)機(jī)進(jìn)行減速制動(dòng)的時(shí)候，其輸入的電流相位和電壓相位是相反的，然后再把電動(dòng)機(jī)的再生能量給有效的反饋到電網(wǎng)中，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的能量再生制動(dòng)。另外，這種軌卡軌車還配有一個(gè)10.4英寸的觸摸屏，卡軌車的位置、電流和電壓、保護(hù)和故障等都可以在這個(gè)觸摸屏中顯示出來，比較直觀的觀察卡軌車的運(yùn)行狀態(tài)，安全性比較強(qiáng)。

圖1 變頻控制牽引異型軌卡軌車系統(tǒng)

2.異型軌軌道系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(1)組成和特點(diǎn)

其組成是由水平彎軌、開始軌、過渡軌、終端軌以及終端導(dǎo)向輪、托繩輪等等而進(jìn)行組成的。下圖為異型軌的斷面。

圖2 異型軌斷面

異型軌軌道系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：

①該系統(tǒng)與普通的軌相比較，其軌頭和軌底都是一樣的，并且異型軌軌道能夠與用戶需求進(jìn)行結(jié)合，分割制成不同的長度。②異型軌的焊接性能也非常好，并且還可以制作成梯子軌，這樣在各種條件下巷道的鋪設(shè)中都可以進(jìn)行快速地鋪設(shè)。③異型軌的使用壽命也比較長。因?yàn)閷?duì)異型軌道進(jìn)行了加強(qiáng)處理，所以，其具有一定的耐磨性，更加適合一些重載的車輛進(jìn)行。④異型軌道系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，具有良好的安全可靠性。根據(jù)新型軌道而設(shè)計(jì)的避免溜車的牽引制動(dòng)車，它的卡軌更加的可靠，而且其制動(dòng)力也更大，這樣在運(yùn)輸?shù)倪^程中會(huì)更加的安全。⑤異型軌軌道系統(tǒng)的運(yùn)輸效率也非常高。在軌道中運(yùn)行的各種車輛，因?yàn)楫愋涂ㄜ壍琅c普通軌道直接對(duì)接，避免了車輛的換裝，提高了運(yùn)輸效率和安全性，所以在運(yùn)行的過程中，車輛可以用較高的速度來運(yùn)行。

(2)軌道的鋪設(shè)方法

在安裝以前，首先要將巷道中的設(shè)備等給進(jìn)行有效的清理，在清理完之后，把這些零部件和設(shè)備放在不影響運(yùn)輸以及安裝的位置[2]。然后再針對(duì)一些高低不平的地方給平整一下，使軌道在鋪設(shè)的過程中可以鋪設(shè)到堅(jiān)實(shí)的底板上，然后進(jìn)行調(diào)直和調(diào)平，從而降低車輛運(yùn)行中所產(chǎn)生的震蕩。在鋪設(shè)的過程中，軌道如果在底板上無法進(jìn)行鋪設(shè)的話，則要采取一些有效的措施，把軌道給墊實(shí)，這樣軌道在承受重載的時(shí)候也不會(huì)出現(xiàn)下陷的情況。另外，鋪設(shè)時(shí)所有的軌道要嚴(yán)格的根據(jù)設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)，在鋪設(shè)過程中，針對(duì)大于3°的一些坡道拐點(diǎn)，要進(jìn)行凹軌和凸軌的鋪設(shè)。對(duì)于一些小于3°的坡道，則可以不鋪設(shè)凸軌和凹軌，但是要對(duì)巷道的底板做一下處理，使其坡度控制在1.5°以下。對(duì)于處理之后的巷道要保證車輛可以能夠順利通過，而且還要有標(biāo)準(zhǔn)的安全空間。在軌道進(jìn)行接縫的位置，上下與左右誤差不能大于2mm，間隙不大于5mm；兩條軌道的頂面的高低差不可以大于5mm。由于大多數(shù)的軌道都是4m/節(jié)，但是為了使凹軌和凸軌在安裝的過程中，能夠安裝在合理位置上，有時(shí)候一部分軌道會(huì)使用1m/節(jié)，這樣比較方便進(jìn)行調(diào)整，另外，在鋪設(shè)的時(shí)候，要結(jié)合鋪設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際要求，可以臨時(shí)改變一部分軌道。

(3)軌枕鋪設(shè)方法

通常是在每節(jié)軌道道節(jié)處鋪設(shè)一根道木軌枕。軌道接口處必須在軌枕上方并支牢墊實(shí)。

(4)繩輪的布置方法

①在開始軌的位置要布置始端導(dǎo)向輪組，這種布置方法可以使其圍繞鋼絲繩旋轉(zhuǎn)360°，而這樣安裝的主要目的是為了保障鋼絲繩可以有效的進(jìn)入預(yù)定的軌道。②如果鋼絲繩托地的話，會(huì)加快其運(yùn)行的阻力和磨損程度，并且也降低了牽引效率，所以，在卡軌車進(jìn)行整個(gè)的運(yùn)行時(shí)，保障拖繩要將鋼絲繩拖起來。一般在8m-12m的位置布置一組托繩輪，此外，在軌道系統(tǒng)的凸軌位置，要結(jié)合具體的實(shí)際情況布置多組托繩輪，這樣可以使凸軌上的托繩輪磨損程度得到有效的分散，從而使其使用的壽命得到進(jìn)一步有效的增加。③在道外導(dǎo)繩輪中，有兩個(gè)大小和上下都不同的繩輪，這種繩輪一般情況下是來作為導(dǎo)繩來進(jìn)使用，通常在距離軌道起始端8m的位置來布置一組道外導(dǎo)繩輪；另外，還有兩組布置在該繩輪的終端軌上，主要是對(duì)鋼絲繩進(jìn)行糾偏，保障鋼絲繩可以正確的導(dǎo)入到回繩輪內(nèi)。④壓繩輪安裝在直軌和凹軌上，其中直軌段一般60-80m安裝一組壓繩輪，用來校正鋼絲繩的路線；在軌道系統(tǒng)的始端、末端都應(yīng)布有壓繩輪，以保證鋼絲繩能準(zhǔn)確的導(dǎo)入導(dǎo)繩輪，在系統(tǒng)鋼絲繩較高的地段應(yīng)適量增設(shè)壓繩輪。繩牽引卡軌車系統(tǒng)中，處于凹軌處的牽引鋼絲繩會(huì)因鋼絲繩的張緊而導(dǎo)致懸空，會(huì)影響車輛的通過安全性，同時(shí)也加大了鋼絲繩運(yùn)行阻力，降低了牽引效率。因此需在凹軌處視具體情況應(yīng)布置多組壓繩輪，每組壓繩輪的導(dǎo)繩角度應(yīng)≤3°，以分散凹軌上壓繩輪的磨損，增加其使用壽命。⑤在終端軌上要安裝終端導(dǎo)向輪，而且還要聯(lián)合使用道外導(dǎo)向繩輪，然后在將其導(dǎo)入正確的回繩輪中。

(5)道岔與阻車器設(shè)計(jì)

它是一種兩段旋轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)道岔，實(shí)現(xiàn)車輛從一軌道線路轉(zhuǎn)移到另一軌道線路的變道功能的裝置。

工作原理：當(dāng)沒有外界動(dòng)力時(shí)，氣缸處于伸長狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)車輛可以按原線路進(jìn)行運(yùn)輸；當(dāng)系統(tǒng)車輛需要改變線路時(shí)，打開噴油器組立，再扳動(dòng)換向閥手柄，外界輸入動(dòng)力，使氣缸收縮，氣缸收縮帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軌旋轉(zhuǎn)和活動(dòng)軌平移，使軌道與另一線路軌道對(duì)接，完成換道功能后關(guān)閉噴油器組立；當(dāng)車輛換道完成后需按原運(yùn)輸線路運(yùn)輸時(shí)，再次打開噴油器組立，扳動(dòng)換向閥手柄，外界輸入動(dòng)力，使氣缸伸長，氣缸伸長帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軌旋轉(zhuǎn)和活動(dòng)軌平移，使軌道與原線路軌道對(duì)接，完成換道后關(guān)閉噴油器組立維持原線路軌道的車輛運(yùn)輸。

在運(yùn)輸系統(tǒng)中，其兩端和道岔位置也要進(jìn)行有效的鋪設(shè)，同時(shí)要把另外一端過渡到正常軌道上[3]。另外，為了運(yùn)輸系統(tǒng)更加的安全，還需要在軌道系統(tǒng)始端和終端上安裝阻車器，這樣在鋼絲繩發(fā)生開裂或者操作失誤時(shí)，車輛也不會(huì)沖出運(yùn)輸系統(tǒng)。

3.應(yīng)用分析

該運(yùn)輸系統(tǒng)已經(jīng)在余吾煤業(yè)公司南一、南二、南五采區(qū)進(jìn)行了投入使用，其優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

（1）首先安全可靠，其結(jié)構(gòu)型式也很特殊特殊，根據(jù)該新型車道設(shè)計(jì)的防溜車牽引制動(dòng)車，其卡軌更加的可靠，而且制動(dòng)力也更大，運(yùn)輸更加的安全。（2）運(yùn)輸效率更高，因?yàn)樵谲壍郎显O(shè)置了卡軌輪系，因此，車輛運(yùn)行速度也比較快，可以達(dá)到3m/s。另外，在普通軌道上運(yùn)行的車輛不需要進(jìn)行轉(zhuǎn)載，直接可以進(jìn)行運(yùn)輸。（3）適應(yīng)性比較強(qiáng)，牽引力也比較大，其爬坡的時(shí)候可以達(dá)到35°，而且其牽引力可以達(dá)到140kN，使采區(qū)的物料運(yùn)送問題得到了良好的解決。（4）使用時(shí)更加的方便，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用也比較低。

4.結(jié)語

文章所研究的采區(qū)異型軌卡軌車輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，在進(jìn)行實(shí)際調(diào)試和運(yùn)行后，使有光安全性和效率差等問題得到了有效的解決，而且在目前，該運(yùn)輸系統(tǒng)也有著比較好社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和廣泛的應(yīng)用前景。