摘要：随着现代化矿井机械化程度的提高，无轨胶轮车以其快捷、高效、灵活的特点，在近水平斜井或者平硐开采的矿井辅助运输中得到广泛应用。无轨化运输的推广使得矿井运输效率明显提高，但由于车辆行驶过程中可能会出现刹车失灵、脱档、司机操作不当等情况，导致车辆运输过程中特别是斜巷运输时发生“跑车”事故，造成人员伤亡，影响矿井安全生产。鉴于此，本文主要分析煤矿无轨胶轮车防跑车系统开发与应用。
关键词：煤矿；无轨胶轮车；防跑车
1、概述
无轨胶轮车以其快捷、高效、灵活的特点，在近水平斜井或平硐开采的矿井辅助运输中得到广泛应用。无轨化运输的推广使得矿井运输效率明显提高，但由于车辆行驶过程中可能会出现刹车失灵、脱档、车辆司机操作不当等情况，导致车辆运输过程中特别是斜巷运输时，“跑车”事故的发生，造成人员伤亡，影响矿井安全生产。相对于轨道运输，国内对矿井无轨胶轮车的阻车系统装置的研究较少，大部分矿井仅仅在斜巷底部铺沙袋及在底部巷道两侧悬挂旧轮胎作为简易缓冲装置，用来吸收车辆失控时产生的能量，但这种简易装置的保护效果有限，不足以在无轨胶轮车跑车事故发生时使车辆得到有效控制，降低事故损失。因此，研制有效的阻车装置，可以最大限度的降低事故损失，保障矿井运输安全。
2、无轨胶轮车的特点
无轨胶轮车的使用，为解决制约生产能力问题起到了很大的帮助。在生产方面取得了比较大的成效，主要源于其在应用过程中的几个特点：（1）能够不经转载，完成一次装载后从地面或者井口直达采区工作面，其运输速度较快，并且运输能力也较强，节省辅助运输人员，进而提高了运输效率。（2）无轨胶轮车的车型较多，应用范围广泛，可以实现一机多用，能够进行铲装和运输，并且可以进行卸载。（3）该车爬坡能力较强。在最大重载情况下可爬坡14度，在水平煤层与近水平煤层中使用完全没有问题。（4）载重能力大。重型车可整体运输液压支架等大型设备，运输能力可达80t。
3、煤矿无轨胶轮车防跑车系统开发与应用
3.1、阻车泡沫
作为阻车器的主要部件，阻车泡沫选用的材料及其形状设计是否合理，决定了阻车器的阻车效果。当跑车事故发生，在事故车辆车轮与阻车器发生碰撞时，要求阻车器要具有一定弹性，缓冲车辆动能，且要与巷道地面产生摩擦阻力，起到刹车的作用，达到车辆减速并迅速停车的目的。基于上述原因，阻车泡沫材料确定为聚氨酯泡沫，为梯形结构，如图1所示。
图1阻车泡沫实例
3.2、雷达监测系统
雷达测速系统选用的测速雷达型号为CS12，该型号雷达通过ＲS232端口接发所测得的车辆速度数据，并自带上位机应用程序。在雷达工作中，可以通过应用程序协议对雷达的工作参数进行设定，控制雷达工作。该雷达可以设置为监测双向行驶车辆或者单向行驶车辆两种状态。
3.3、控制系统
1）上位机结构及功能。上位机主要由防爆外壳、液晶屏、电源转换器、逻辑控制板、按键检测板、外部接线板、本安电源模块等设备组成。液晶屏可以实时显示整个阻车系统的工作情况，同时操作人员可以利用视频合成器显示的视频信号监控斜巷内车辆的运行情况。电源转换器的功能为上位机各种电路（如液晶屏所需24V电压、各类功能板所需12V电压和5V电压）提供稳定电源。
2）下位机结构及功能。下位机主要包括下位机板与防爆外壳两部分，该机在工作时使用本安电源模块为其提供的本安型18V电源。其主要功能是采集与其连接的监测雷达、车载遥控所传输的车辆速度信号，并通过通讯总线将信号传输至上位机。当发生跑车事故需要阻车系统动作时，下位机可以通过给气动控制系统输出信号，命令其动作。
3）气动控制装置。控制系统的气动控制装置主要包括电磁阀、减压阀、连接管路、氮气瓶等，所有设备均安设在气动控制装置箱内，并通过连接管路与动作气缸外接，见图2。气动控制选用型号为15CF的氮气瓶，其压力预设为10MPa，选用型号为YQD－08的减压阀，其调节压力为0．8MPa，当跑车事故发生需要阻车系统动作时，由下位机输出信号控制气动装置的电磁阀动作，通过减压阀减压后的高压氮气迅速使外接气缸动作，阻车器脱钩滑到巷道中央，达到逼停发生跑车事故车辆的目的。
4、防跑车紧急避险措施
4.1、常开智能柔式防跑车装置
（1）柔式防跑车装置组成
①控制装置。电控柜（PLC）、信号采集传感器、电源及控制线路、信号发送器；②驱动装置。电机及减速器、导向轮和传动钢丝绳；③拦车装置。柔性安全防护系统（SNS）、缓冲钢丝绳和减速吸能器。其中 PLC 控制器是控制核心，决定挡车栏能否正确自动收放，整个系统采用模块化电路。减速吸能器是该装置实现柔性拦车的关键部件，采用舰载机着陆减速原理设计而成，吸能量大、吐绳短，吸力大小调节方便，且体积小巧、结构简单，安装方便，可重复使用。
（2）柔式防跑车装置的安装
根据矿井实际情况确定安装位置和安装数量，一般建议至少安装 2 套，在防跑车装置前方 100 m左右设置醒目标志，围岩涂上黄色，提醒司机进入防跑车装置区域，让司机拥有更多的反应时间，以免错过最佳拦车时机。
4.2、紧急避险车道
避险车道由引道、一般减速段、强制减速段（减速路面）、救援道、路侧护栏、端部防撞坎和服务设施等组成，其结构如图 1 所示。减速路面用摩擦系数较大的散粒材料做成，通过上坡和散粒路面的摩阻力（阻尼）作功吸收车辆的动能，在较短的距离内使车辆在安全的减速度下平稳停车，是一种比较有效的强制减速的方式。
避险车道应有足够的长度，以满足驶入的车辆能在避险车道内安全的停住。避险车道的长度 L 由3 段组成：引道 L0、一般减速段 L1和强制减速段 L2。引道是指从渐变段止点到一般减速段起点的长度；一般减速段是指从避险车道的全宽处至避险车道减速路面起点处的长度；强制减速段是指从避险车道减速路面起点处至避险车道终点的长度。
1. 防 撞护栏 2. 中 分带 3. 预 告标志 4. 避 险车道 5. 防 撞护栏 6.救助车道 7. 防撞坎
图 1 避险车道一般构造示意图
5、应用效果
为验证阻车系统的使用效果，于2017年10月1日至2018年1月31日在井下现场进行了4个月的运行，对该系统的运行稳定性、可靠性进行试验，重点对阻车装置的记录系统、预测系统出现故障的频率进行了统计。经现场统计可知，阻车系统运行期间较为稳定，未出现较大故障。在系统运行期间，对系统的阻车效果进行了现场模拟，从现场模拟数据可知：阻车器从开始动作到到位时间约为3．5s，车辆从辗轧阻车器到车辆停止的距离约为 12 m，证明该系统能够满足缓冲和阻停跑车事故车辆的要求。
为保证无轨胶轮车“跑车”事故发生时乘坐人员的安全，开发了一种新型自动化柔性阻车系统，阻车系统主要由阻车器、车速监测系统、车载遥控、控制系统组成。系统运行过程中，可通过测速雷达、车载遥控自动监测车辆的行驶情况，从试运行结果可知：跑车事故发生时，从阻车器动作到到位时间约为3．5s，阻停距离约为12m，效果良好。
参考文献：
[1]陈勇.煤矿无轨胶轮车安全监控系统设计[D].西安科技大学，2016.
[2]吕璐.煤矿井下无轨胶轮车辅助运输系统研究[J].内蒙古煤炭经济，2016（Z3）：25+100.
论文作者:路强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/6/19
标签：胶轮论文; 跑车论文; 车辆论文; 装置论文; 车道论文; 矿井论文; 事故论文; 《基层建设》2018年第12期论文;