無(wú)軌膠輪車(chē)失速保護(hù)設(shè)施的現(xiàn)狀及設(shè)置建議研究

李 丹

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)挖金灣煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 大同 037042）

引言

無(wú)軌膠輪車(chē)在煤礦井下斜巷運(yùn)輸中的使用數(shù)量、頻率越來(lái)越高，運(yùn)輸作業(yè)過(guò)程中由于車(chē)輛失速發(fā)生的安全事故也日益增多。無(wú)軌膠輪車(chē)一旦發(fā)生失速事故，將直接影響煤礦生產(chǎn)效率，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至發(fā)生造成人員傷亡的重大事故。研究無(wú)軌膠輪車(chē)失速保護(hù)裝置成為亟需解決的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)對(duì)無(wú)軌膠輪車(chē)失速保護(hù)進(jìn)行廣泛和深入的研究，如加強(qiáng)失速保護(hù)裝置的研究，加裝井下巷道限速區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)、強(qiáng)化井下巷道內(nèi)智能信號(hào)燈管理系統(tǒng)等，部分設(shè)施和系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，并取得了一定的成果[1-3]。

1 失速原因分析

無(wú)軌膠輪車(chē)失速原因主要有車(chē)輛狀態(tài)不安全、人員行為不安全以及管理不安全等[4-5]。

1）車(chē)輛狀態(tài)不安全。無(wú)軌膠輪運(yùn)輸過(guò)程中頻繁出現(xiàn)超載現(xiàn)象，使得制動(dòng)器長(zhǎng)時(shí)間制動(dòng)發(fā)熱，導(dǎo)致下坡剎車(chē)失靈或者無(wú)法掛擋。斜巷斜坡坡度、行車(chē)速度以及載重量不匹配也是導(dǎo)致車(chē)輛失速的原因之一。無(wú)軌膠輪車(chē)長(zhǎng)時(shí)間缺乏修護(hù)、保養(yǎng)，使得剎車(chē)泵中雜質(zhì)積聚、密封松動(dòng)，出現(xiàn)漏油、漏氣現(xiàn)象導(dǎo)致車(chē)輛失速。

2）人員行為不安全。人為超載，使得下坡時(shí)制動(dòng)力不足導(dǎo)致剎車(chē)失靈。人為操作不當(dāng)、操作失誤，使得車(chē)輛失速。

3）管理不安全。對(duì)無(wú)軌膠輪車(chē)的調(diào)度不完善、人員調(diào)配失衡、行車(chē)規(guī)章制度執(zhí)行不嚴(yán)、檢查監(jiān)督體系不完善等，造成車(chē)輛無(wú)序、長(zhǎng)時(shí)間、超負(fù)荷使用，導(dǎo)致車(chē)輛失速。

為防止無(wú)軌膠輪車(chē)發(fā)生失速事故，運(yùn)輸作業(yè)過(guò)程中嚴(yán)禁超載、超時(shí)運(yùn)行。定期對(duì)車(chē)輛進(jìn)行檢修、維護(hù)，保證無(wú)軌膠輪車(chē)機(jī)械、電氣和液壓系統(tǒng)正常運(yùn)行。對(duì)無(wú)軌膠輪車(chē)駕駛員進(jìn)行行車(chē)培訓(xùn)并持證上崗。強(qiáng)化并完善無(wú)軌膠輪車(chē)以及人員調(diào)度管理系統(tǒng)，避免車(chē)輛無(wú)序使用、人員超負(fù)荷工作。另外，需對(duì)井下斜坡巷道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)長(zhǎng)距離、大坡度巷道。

2 失速保護(hù)設(shè)施現(xiàn)狀分析

2.1 傳統(tǒng)防失速系統(tǒng)

傳統(tǒng)的煤礦井下車(chē)輛防失速系統(tǒng)由擋車(chē)器、阻車(chē)器以及防失速機(jī)構(gòu)組成。該防失速系統(tǒng)只能攔截有軌礦車(chē)，且為剛性碰撞阻攔，無(wú)法主動(dòng)防止車(chē)輛失速，智能攔截，且該系統(tǒng)中攔截裝置會(huì)對(duì)車(chē)輛駕駛員造成傷害。現(xiàn)階段該系統(tǒng)已經(jīng)被主動(dòng)預(yù)防失速裝置系統(tǒng)如阻攔系統(tǒng)、避險(xiǎn)系統(tǒng)等代替。

2.2 失速保護(hù)阻攔系統(tǒng)

無(wú)軌膠輪車(chē)失速保護(hù)阻攔系統(tǒng)包括柔性阻車(chē)器和阻攔系統(tǒng)，其中柔性阻車(chē)器在攔截失速的無(wú)軌膠輪車(chē)時(shí)具有柔性和緩沖能力，能夠最大限度地保證車(chē)輛駕駛員安全，通過(guò)阻車(chē)泡沫的摩擦阻力起到剎車(chē)作用。阻攔系統(tǒng)是基于阻攔網(wǎng)、阻攔繩索以及吸能器提供的阻力起到剎車(chē)作用。

2.2.1 柔性阻車(chē)器系統(tǒng)

無(wú)軌膠輪車(chē)失速保護(hù)柔性阻車(chē)器系統(tǒng)由控制系統(tǒng)、阻車(chē)裝置兩部分組成，當(dāng)無(wú)軌膠輪車(chē)失速時(shí)，控制系統(tǒng)檢測(cè)到失速信號(hào)后控制阻車(chē)裝置動(dòng)作，完成對(duì)失速膠輪車(chē)的保護(hù)。控制系統(tǒng)內(nèi)包含核心控制器、車(chē)速監(jiān)測(cè)模塊、阻車(chē)器模塊等。阻車(chē)裝置包括安裝在井下巷道內(nèi)的測(cè)速雷達(dá)、阻車(chē)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)、梯形聚氨酯泡沫等。無(wú)軌膠輪車(chē)失速后，巷道內(nèi)的測(cè)速雷達(dá)監(jiān)測(cè)到車(chē)速異常，向安裝在車(chē)體的控制系統(tǒng)中的核心控制器發(fā)送失速狀態(tài)以及失速速度信號(hào)。核心控制器接收到該信號(hào)后進(jìn)行邏輯判斷處理，并控制安裝在巷道內(nèi)的阻車(chē)裝置發(fā)送控制指令[6]，執(zhí)行機(jī)構(gòu)將阻車(chē)器驅(qū)動(dòng)至巷道內(nèi)。失速的無(wú)軌膠輪車(chē)與阻車(chē)器發(fā)生彈性碰撞，并碾壓阻車(chē)泡沫，在阻車(chē)泡沫的摩擦力作用下，促使失速無(wú)軌膠輪車(chē)停車(chē)。

2.2.2 阻攔系統(tǒng)

無(wú)軌膠輪車(chē)失速保護(hù)阻攔系統(tǒng)由柔性阻攔網(wǎng)、阻攔繩索、吸能裝置、傳動(dòng)裝置以及控制系統(tǒng)等組成，如圖1 所示，控制系統(tǒng)檢測(cè)到失速信號(hào)后驅(qū)動(dòng)阻攔網(wǎng)、阻攔繩索動(dòng)作，完成對(duì)失速膠輪車(chē)的保護(hù)[7]。當(dāng)失速無(wú)軌膠輪車(chē)進(jìn)入測(cè)速區(qū)后，控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到失速信號(hào)和失速車(chē)輛后，向阻攔網(wǎng)、阻攔繩索的機(jī)械傳動(dòng)裝置發(fā)送動(dòng)作指令，阻攔網(wǎng)彈起并將失速車(chē)輛車(chē)頭包絡(luò)，阻攔繩索以及吸能裝置提供阻力并迫使失速車(chē)輛停車(chē)，如圖2 所示。

圖1 無(wú)軌膠輪車(chē)失速阻攔系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖2 無(wú)軌膠輪車(chē)失速阻攔系統(tǒng)布置

2.3 避險(xiǎn)系統(tǒng)

無(wú)軌膠輪車(chē)失速保護(hù)避險(xiǎn)系統(tǒng)一般為設(shè)置的上坡車(chē)道以及阻力較大的制動(dòng)床，依靠勢(shì)能以及阻力達(dá)到攔截并迫使失速車(chē)輛停車(chē)的目的。避險(xiǎn)系統(tǒng)的上坡車(chē)道角度一般取10°～12°，車(chē)道表面鋪設(shè)2.36～4.75 cm 厚的豆櫟石，車(chē)道長(zhǎng)度一般為6 m 左右。

3 失速保護(hù)設(shè)施設(shè)置建議

在煤礦井下巷道內(nèi)設(shè)置無(wú)軌膠輪車(chē)失速保護(hù)設(shè)施時(shí)，需考慮失速保護(hù)設(shè)施的保護(hù)性能，在實(shí)際設(shè)置過(guò)程中，需對(duì)設(shè)施的設(shè)置位置、設(shè)置間距重點(diǎn)考慮。

1）設(shè)置位置。阻攔系統(tǒng)一般設(shè)置于巷道的直線(xiàn)段，避險(xiǎn)系統(tǒng)一般設(shè)置于巷道內(nèi)的轉(zhuǎn)彎處，或者在巷道的直線(xiàn)段分段設(shè)置。

2）設(shè)置間距。阻攔系統(tǒng)設(shè)置間距一般為50 m，且設(shè)置兩道阻攔裝置，保證阻攔系統(tǒng)的可靠性。避險(xiǎn)系統(tǒng)設(shè)置間距約為500 m，參考車(chē)速小于120 m/h。

4 失速保護(hù)輔助設(shè)施

1）在失速阻攔裝置前方分段設(shè)置安全距離標(biāo)識(shí)，引導(dǎo)失速車(chē)輛進(jìn)入安全設(shè)施區(qū)域。

2）在無(wú)軌膠輪車(chē)車(chē)體以及巷道內(nèi)安裝失速聲光語(yǔ)音報(bào)警聯(lián)動(dòng)裝置，警示司機(jī)以及巷道內(nèi)工作人員注意安全。

3）在井下巷道十字、T 字交叉點(diǎn)，轉(zhuǎn)彎處以及避險(xiǎn)或阻攔裝置入口處，安裝防撞緩沖裝置。

5 結(jié)語(yǔ)

無(wú)軌膠輪車(chē)廣泛應(yīng)用于煤礦井下輔助運(yùn)輸作業(yè)中，是煤礦智能化、信息化建設(shè)的必然產(chǎn)物，失速故障不可避免，科學(xué)、合理地布置車(chē)輛阻攔系統(tǒng)、避險(xiǎn)系統(tǒng)是減少和降低失速故障影響的必要措施。無(wú)軌膠輪車(chē)失速保護(hù)系統(tǒng)具有可靠性高、操作方便、應(yīng)用效果好的特點(diǎn)，最大限度地保證了車(chē)輛駕駛員的生命安全，降低了惡性失速事故發(fā)生率。