摘要：地铁隧道施工中，主要以土压平衡盾构施工法施工，有轨电机车主要起运输的重要作用，是保证安全生产的重要设备之一。由于隧道设计存在一定的坡度，有轨电机车重载运行过程中容易发生溜车事故，造成人员伤亡及较大的经济损失。基于此，本文就防止有轨电机溜车设计的一防溜车系统。
关键词：地铁隧道；有轨机车；防溜车；系统
前言：
随着我国轨道交通的迅猛发展，各类建筑工程机械在工程施工中应用也越来越广泛，建筑施工向着机械自动化化的方向发展，伴随而来的设备故障导致的安全事故频发。直接威胁到施工作业人员的生命安全。安全问题日益严峻，制约着施工企业的安全生产。而在地铁隧道施工中，有轨电机车在存在水平运输的风险，其中以溜车事故造成的事故最为严重。因此，防止溜车事故的发生，是安全生产的重要一环，现就在有轨电机车原有制动系统基础上增加一套防溜车的制动系统。
1、有轨机车工作原理及其刹车系统
有轨电机车（以下用电机车代替），其功率为120kw×2，启动牵引力为112KN，持续牵引力为85.9KN，可以提供1448N.M的转矩。其动力由蓄电池提供直流电源，通过牵引变流器转换为三相电压与频率的交流电，供两台交流鼠笼式感应牵引电动机。同过万向联轴器带动减速箱传动到车轴上从而牵引机车。
电机车常规制动能量反馈和电阻制动（电气制动），为满足电机车牵引运输安全可靠，还设置了空气制动和手刹制动。其中空气制动制动时，压缩空气推动勾贝并通过杠杆机构是闸瓦抱轮差生制动作用；缓解时，闸瓦在勾贝复位弹簧作用下离开车轮踏面（松刹）。而拖车的空气制动与电机车的空气制动相反，松刹时，压缩空气气缸并通过杠杆机构使闸瓦离开车轮踏面；制动时时，闸瓦在复位弹簧作用下通过杠杆机构使闸瓦抱轮产生制动作用。
2、防溜车系统的目的及意义
地铁隧道一般采用盾构法施工，盾构机向前掘进一环出土约46立方，而多数情况下地铁隧道在设计之初已经设计一定的坡度，坡度达到千分之二十七，这给电机车的牵引运输增加了难度，是电机车溜车事故频发的主要原因之一。因此在施工过程中对电机车限定了最高的行驶速度，一般不超过15km/s（电机车设计最高时速30km/s）。在溜车事故发生的开始阶段速度缓慢升高，然后在较短时间成几何倍增加速，此时刹车系统已经无法制动，因此在出现溜车现象时，开始阶段的几秒钟是防止溜车事故发生的黄金阶段。但由于电机车原有刹车制动装置由人来操作，当危险发生（溜车）是，由于人处于危险境地，往往会不知所措，错过了黄金时间，酿成惨剧。设计的这套防溜车系统，主要为了防止溜车事故的发生，在溜车发生的开始阶段将事故扼杀在萌芽阶段，保证隧道作业人员的安全以及减少较大的经济损失，保证生产的安全和施工的进度。
3、防溜车系统技术特点
防溜车系统由速度传感器、控制单元和输出装置组成，通过速度传感器探测电机车的实时车速，以电信号的形式传输到控制单元，控制单元把接收的信号与设定的速度比较，达到条件给输出装置发送信号，输出装置接收信号动作电机车制动。
3.1主要电气配件组成、工作原理
本防溜系统主要采用西门子1200PLC作为控制，及数据处理，触摸屏作为人机互动交换信息，速度传感器作为速度信号的收集反馈，接触器控制输出设备，声光报警器及和气动两位五通电磁阀控制。通过接近开关对电机车的行车速度（测轮轴速度）的实时监测并反馈给PLC与设定的速度比较，当条件达到预警速度，信号1输出，接触器闭合控制声光报警器工作；当速度达到执行速度，信号2输出，接触器闭合，控制刹车系统动作。
3.2防溜车系统测速系统要求：
预警速度为V1，执行速度为V2，当前速度为V0，若当前速度V0到达设定速度V1时，输出信号OUT1，作为报警提醒输出，若当前速度V0到达设定速度V2时，延迟T1时间后，输出信号OUT2。
3.3电气原理图：
测速原理：速度传感器SK检测电机车速度信号，如下图所示，得到信号反馈到PLC，假如电机车轮子有效外径为d（mm），轮子转一圈接近开关计数个数为N，速度传感器SK信号采集周期为t1（s），采集周期内速度传感器计数个数为N1，则得出：
当前速度（mm/s）：V=πd/N*N1/t1
转换单位得出当前速度V0（km/h）=V*3.6Km/h即V0=πd/N*N1/t1*3.6
1：PLC运算，当前速度到达预警速度时，输出OUT1置1.
2：plc运算，当前速度到达执行速度时，输出OUT2延迟T1（默认2s）置1.
4、结束语
有轨电机车防溜车制动系统是在原有的制动系统基础上，增加了一套自动控制部分，结构简单，可靠性高，提高机车防溜自动化程度，保证作业安全，提高工作效率，较强整体运输能力，减轻工人作业强度、减低事故发生率具有重要意义。有轨电机车防溜车系统的使用效果良好，可对溜车现象进行有效控制，预防溜车引发事故，保障了施工人员的生命安全和减少施工企业的经济损失，确保安全生产。
参考文献
[1]JXK40-9-540交流窄轨蓄电池式矿用电机车使用说明书 兰州机车厂
[2]电动轮矿用车防溜控制系统 刘强，王逢会，孟有平
[3]JC?FK-T2型铁路机车防溜逸自动控制系统 曹升侠，孙铁强
论文作者:高耀波
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/7
标签：速度论文; 电机论文; 闸瓦论文; 信号论文; 事故论文; 隧道论文; 机车论文; 《建筑学研究前沿》2017年第29期论文;