金礦電機車架線供電智能控制技術探究

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摘要：地下礦山架線電機車供電的安全性和可靠性是礦山安全生產高度關注的問題，為了最大限度減少運輸系統觸電事故，提高供電質量和運輸效率，本文以羅山金礦二十中段主運輸巷電機車系統為例，對架線分段供電智能控制技術進行研究。該技術在架線式電機車車頭和巷道合適位置分別安裝了移相器、輻射器及聲光報警器等設備，對進入控制范圍的機車進行實時電子掃描，實現跟蹤式分段供電的智能化控制，保證在無機車通過時電機車架線無電壓，減少工作人員觸電事故發生。

關鍵詞：礦山安全；電機車；分段供電；閉鎖功能；智能控制

0引言

牽引型直流架線式電機車以其系統簡易、維護方便、堅固耐用、無污染等特點，成為我國大多數金屬中小型礦山選用的主要運輸工具［1－2］。常規架線式電機車架線分段智能控制采用地線傳輸信號的方式，井下道軌接頭間連接不夠可靠，特別是長距離運輸巷，檢測電壓通過電機車架線－電機車－道軌所產生的檢測電流往往出現信號過小且不穩定現象，導致系統無法識別電機車的投運狀態，使得指示裝置運行不正常或不穩定，嚴重影響了礦山井下安全運輸工作［3－4］。為提高電機車運輸效率，實現電機車架線安全、供電可靠，羅山金礦安裝了6套架線分段智能控制裝置，本文基于該套系統對架線分段智能控制裝置進行了研究。綜合考慮信號傳送方式、架線供電距離、范圍以及彎道對收發射信號強度等影響因素，進一步對架線分段智能控制裝置進行了優化，解決了原來使用地線傳輸信號過程中因接地不良導致信號不穩定問題［5－6］。通過增設信號發射器的數量改變信號傳輸距離，使信號發出距離根據現場需要而延長，實現了架線供電區域信號傳輸全覆蓋，從而提高架線供電的可靠性，縮短了架線階段性供電距離，確保了人身安全，延長了架線使用壽命。

1電機車架線分段供電智能控制技術

1．1分段供電智能控制功能

羅山金礦二十中段主運輸巷電機車架線分段智能控制裝置采用有源相控陣雷達技術，在架線式電機車車頭和巷道合適位置分別安裝移相器、輻射器及聲光報警器等設備，對進入控制范圍的機車進行實時電子掃描。實現了在無機車通過時，以架線無電壓為準則，減少工作人員觸電事故發生，提高安全效率。并且采用了分段自動控制的技術措施，將架空線網路分成若干段，每一段都實行單獨供電、單獨控制，實現電機車跟蹤式供電的智能化控制，最大限度地降低了架空線網路帶電運行的機率。如圖1所示，將架空線網路分成若干段，每一段都實行單獨供電、單獨控制，正常狀態下電纜帶電DC250V、架線無電，電機車處在停車位置。當電機車集電弓上升接觸架線時，機械開關動作并啟動信號發射器，信號發生器將信號傳至控制箱B內信號接收器，信號接收器觸發控制箱內接觸器吸合將電纜電源引至架線，至此B段架線帶電，并通過集電弓經司控器、電機、道軌地線形成回路，電機車正常運行。當電機車由B段架線運行至A段時，控制箱B內信號接收器收不到信號，控制箱B內接觸器斷開，B段電機車架線無電，控制箱A內信號接收器收到信號，控制箱A接觸器吸合將電纜電源引至架線A段，以此類推。當集電弓拉下時，觸發機械開關，信號發生器不再發出信號，同理控制箱內接觸器斷開，所有架空線均無電，控制流程圖如圖2所示。

1．2閉鎖功能

針對岔道、彎道區域以往容易發生電機車追尾的問題，取先入為主的控制方式實現區間閉鎖，在控制箱與相鄰控制箱之間采取電氣互鎖，實現不同區段間相互聯動，及時避免其他區段車輛進入機車工作區段，并結合交通指示燈，以避免追尾、撞車事故。圖3為岔道區域結構示意圖，在分支巷道岔道區域實現區間閉鎖，當B段有車時，D段停電；當A段有車時，D段停電；當D段有車時，B、A段停電，也可以根據岔道口的實際需要進行邏輯更改。同時在停電區段設置閉鎖信號燈，閉鎖信號燈亮度高，可視距離達300m以上。在機車行駛過程中，根據信號燈顯示器顯示狀態知道前方區段是否允許通行或被占用。當有機車占用某區段時，通過電氣閉鎖，其他車輛無法進入其區段，強行禁止行駛，保證了機車運輸安全。

2電機車架線分段智能控制裝置優勢

1）可靠性。克服了傳統采用地線傳輸信號的方式，采用有源相控陣雷達技術，在井下道軌的軌間連接不夠可靠和長距離運輸巷的情況下，仍能實現電機車架線安全、供電可靠。2）架線區間供電閉鎖。當有機車占用某區段時，通過電氣閉鎖，其他車輛無法進入其他區段，強行禁止行駛，提高安全可靠性，同時顯示紅燈信號禁止通行。3）減少回路損耗節能防腐。傳統的電機車架線供電系統長時間帶電，由于井下粉塵和潮濕等因素使架線對地產生泄漏電流，造成架設架線的巷道系統中的通風管道、防塵管道、軌道等設施因泄漏電流而嚴重腐蝕，該系統使架線行車有電、停車停電，可有效實現節能防腐。4）可實現尾部架線長期停電。掘進系統的搬遷和系統運輸量的減少，形成了某架線區段電機車運輸量的減少或長時間沒有電機車運行，可實現尾部架線區域行車有電、停車停電，有效防止人員觸電事故的發生。5）應用范圍廣。可用于煤礦、金屬礦山、非金屬礦山井下無瓦斯、煤塵爆炸危險的架線電機車直線段、交叉段、彎道等區域，有效防止電機車追尾、相撞等事故發生。

3結語

通過電機車架線分段供電智能控制技術研究，并在羅山金礦二十中段主運輸巷安裝了6套架線分段智能控制裝置，穩定運行一年以上的時間，實現了二十中段主運輸巷道架線供電區域全方位覆蓋和全程智能供電，克服了傳統采用地線傳輸信號不穩定的現象，有效地達到了架線供電可靠性。電機車分段供電智能控制減少了井下粉塵和潮濕等因素導致的架線對地漏電，調研結果表明一條2500m長的運輸大巷每年就可節約電費高達上百萬元［7－8］，不僅為羅山金礦節約了電費成本，而且減少了漏電對巷道系統中金屬管道的腐蝕。同時由于大部分架線段長時間保持在停電狀態，極大避免了工作區段井下人員的觸電事故，提高了生產過程中的人身安全系數。具有較好的經濟、社會效益和推廣價值。

作者:于小燕 張蘇闖 單位:山東中礦集團有限公司