煤矿井下大功率异形轨卡轨车运输系统研发与应用
时间：2020-10-13 04:02:11 来源：达达文档网 本文已影响 人 
宗曙光 苏亚伟 顾洪利
摘要：介绍了煤矿井下大功率异形轨卡轨车运输系统的主要技术参数、组成及特点，该装备的成功应用提高了矿井的生产效率，实现了矿井辅助运输系统的安全生产，为使用单位带来良好的经济效益。
Abstract：
This paper introduced the main technical parameters， composition and characteristics of the high-power special-shaped rail car transportation system in coal mines. The successful application of this equipment has improved the production efficiency of the mine and realized the safe production of the auxiliary transportation system of the mine and brought good economic benefits.
关键词：大功率;卡轨车;研发与应用
Key words：
high power;rail car;R&D and application
中图分类号：TD52 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2020）27-0193-02
0 引言
随着煤矿生成系统化自动化程度的不断提升，采煤机、掘进机的等采掘设备不断升级改造，但煤矿井下辅助运输设备已跟不上采掘生成需求，距世界发达国家的辅助运输生产水平有着很大的差距。目前，国内煤矿井下辅助运输所采用的轨道大部分为普通轨道，少数为槽钢轨轨道，由于普通轨道轨头宽50.80～68mm，腰厚10.72～13mm，现场应用上两边仅留有20.04～27.5mm宽可用于卡轨，车辆运行时轨道受力，长期运行造成轨道变形，不利于卡轨安全运输，存在车辆掉道、翻车的现象，影响车辆制动装置的安全有效制动。而槽钢轨道无法与普通轨道对接，槽钢轨所承受重量较小，在较大承重情况下，非常容易发生变形。所需的转载环节复杂，因此，槽钢轨卡轨车在现场难以得到实际应用。
为提升煤矿井下安全高效快速提升运输，提高煤矿辅助运输安全及运输效率的问题，枣庄矿业（集团）柴里煤矿与石家庄煤矿机械有限责任公司合作开发研制了煤矿井下大功率异形轨卡轨车运输系统。该系统属于煤矿井下辅助运输设备领域，是一种安全、高效的轨道运输设备，可承担物料、液压支架及人员的运输工作。该系统采用机械传动，变频控制，实现软起、软停，运行速度在0～3m/s之间无极调速运行。系统在机头、机尾均配置张紧机构，可实现长距离连续运输。
1 煤矿井下大功率异形轨卡轨车运输系统主要特点
①异形轨专用车辆配有卡轨装置，在SMJ140异形轨道上能够全程有效卡轨运行，不掉道、不倾翻。
②配套专用车辆均有可靠的制动装置，有两种制动方式：人工手动和超速自动停车功能，保证车辆制动可靠。
③可与普通轨无缝对接，实现了无转载的高效运输。
④可用普通木轨枕或水泥轨枕安装，铺设简单方便。
⑤采用变频控制技术，实现软起、软停，操作简单，运行平稳。
2 煤矿井下大功率异形轨卡轨车运输系统主要技术参数
3 煤矿井下大功率异形轨卡轨车运输系统结构组成
煤矿井下大功率异形轨卡轨车运输系统，主要包括驅动装置、车辆部分和轨道部分。
3.1 驱动装置
驱动装置作为煤矿井下大功率异形轨卡轨车运输系统的动力部分，其主要由牵引绞车、张紧装置，变频调速装置、电控系统以及通信系统等组成。该驱动装置具备以下主要功能：
①全程可实现自动、半自动或手动开、停车;
②具有软启动、软停车功能，运行平稳、可靠;
③卡轨车辆下坡运行时，电动机处于发电制动状态，通过变频器控制可将电动机发出的电流反馈回电网;
④操纵台可显示卡轨车运行的所有主要技术参数，模拟显示车辆运行位置，并可实现远距离数据传输;
⑤电动机功率为560kW，可实现重载时以2.5m/s速度运行;
⑥驱动装置主、副滚筒直径与钢丝绳直径比大，可减缓钢丝绳钢丝过载或长时间运行后产生的损伤，延长钢丝绳生命周期;
⑦驱动装置为机械传动，传动效率高，故障率低，使用寿命长。
3.1.1 牵引绞车
牵引绞车主要由防爆变频电动机、工作制动器、减速器、主绳轮、付绳轮、紧急制动装置、联轴器、箱体及固定座等部件组成。牵引绞车采用机械传动，绞车具有工作制动闸和紧急制动制动闸，其中紧急制动闸可作为停车制动，结构应为失效安全型。为降低钢丝绳使用过程中的磨损，延长其使用寿命，牵引绞车采用主、副绳轮结构。主绳轮安装非金属轮衬，钢丝绳通过副绳轮的导向作用可在主绳轮上缠绕540°，一侧牵引车辆，另一侧由液压紧绳系统拽紧，依靠主绳轮外围具有高摩擦系数的轮衬与钢丝绳间的摩擦力为卡轨运输车辆提供足够大的牵引力和制动力。
3.1.2 液压紧绳器
液压紧绳器的作用是对牵引绞车松绳侧的系统钢丝绳进行拽进，在牵引绞车提供足够牵引力的时候，钢丝绳不会打滑。液压紧绳器采用箱体式结构，主要由前架体、后架体、导绳轮组、动滑轮组、定滑轮组、回绳轮、张紧轮组、上盖罩、油缸、液压系统等组成。前、后两个框架通过螺栓连接对接而成，油缸通过增速裝置、几组滑轮装置，控制涨紧轮的动作防线动。
3.1.3 电控系统
电控系统主要包括电控箱、操作台、显示屏及变频器等，具有无极调速运行、安全保护、全程自动控制、列车位置显示、遥控急停、故障解读等功能。
3.2 车辆部分
车辆部分主要由牵引制动储绳车、安全制动车以及安全人车等组成。每辆卡轨运输车行走轮系都由承载轮和卡轨轮、防跳轮组成，以保持车辆与异形轨轨道相对稳定，防止卡轨运输的车辆掉道和侧翻。
3.2.1 牵引制动储绳车
牵引制动储绳车设置了上下夹轨式制动装置，制动力≥165kN，配置超速保护装置，并实现超速自动制动和手动制动两种制动方式，在出现钢丝绳或拉杆断裂等突发状况时可有效地实现车辆的停止运行。当车辆超速时，离心释放器自动打开释放阀，牵引制动储绳车泄压并实施制动，防止运行车辆出现跑车现象。故障排除后，人工解除制动，恢复车辆运行状态。配备卡轨装置，实现全程有效卡轨运行;牵引车可以存储500m系统钢丝绳。
3.2.2 安全制动车
该安全制动车为新型制动方式：采用上下制动靴夹轨制。上制动靴中制动块呈圆形排列，下制动靴中制动块呈长方形排列，制动块形状为金字塔顶部削平状，制动时制动块插进轨道内，制动力更大。该制动形式运动机构简单，制动快速可靠，制动效果更好。故障排除后，人工解除制动，恢复车辆运行状态。配备卡轨装置，实现全程有效卡轨运行。
3.2.3 安全人车
安全人车设置了上下夹轨式制动装置，制动力≥60kN，配置超速保护装置，并实现超速自动制动和手动制动两种制动方式，在出现钢丝绳或拉杆断裂等突发状况时可有效地实现车辆的停止运行。当车辆超过设置的速度时，在离心释放器的驱动下，离心释放阀被打开，安全人车泄压并实施制动，防止运行车辆出现跑车现象。故障排除后，人工解除制动，恢复车辆运行状态。配备卡轨装置，实现全程有效卡轨运行;为避免乘坐人员受到伤害，在人车上还设置上、下和前、后弹簧减震装置。当编组多辆人车时，人车之间除了拉杆连接外，还有胶管连接，跟车人员将其他车辆制动手柄锁死，只需操纵所乘车的制动手柄制动，则所有人车都分别同时实施制动;当出现人车之间分离时，连接胶管被扯断，所有车辆都分别同时制动，保证人员安全。
3.3 轨道部分
轨道部分主要包括开始轨、直轨、水平弯轨、垂直弯轨、过渡轨、垂直凸凹轨、单侧鱼尾板、轨枕、阻车器、压绳轮、导绳轮、回绳站和道岔、道岔引轨等。
SMJ140异形轨高140mm，底座和轨头内侧与普通22kg/m轨形式尺寸相同，轨头外侧为与槽钢的形式，该结构便于布置卡轨轮和夹轨制动装置，便于使用各种轨枕铺设轨道。SMJ140异形轨轨道铺设时，在轨道接缝处采用单侧鱼尾板连接并在轨道的底部使用钢轨枕固定轨道，保证轨道铺设牢靠。适量地增加钢质轨枕，就可在轨道中间加装齿轨，以适应齿轨卡轨车的运输要求。SMJ140异形轨轨道既满足普通轨运行车辆的使用要求，也满足齿轨卡轨车和绳牵引卡轨车辆的使用要求。该轨道可方便地与普通轨道进行连接，省却了转载施工流程，实现了运输的连续性。
4 煤矿井下大功率异形轨卡轨车运输系统应用情况及社会效益
煤矿井下大功率异形轨卡轨车运输系统已经在柴里煤矿二水平应用，主要承担物料、液压支架的运输工作，顺利完成矿方生产所需的各项运输任务，提高了柴里煤矿的生产效率，取得了良好的经济效益，并实现了矿井辅助运输系统的安全生产。煤矿井下大功率异形轨卡轨车运输系统的成功研发，从根本上解决了巷道坡度大时难以制动、重车容易掉道等运输安全问题，提高了运输的安全性，有效地改变了我国煤矿辅助运输环节多、占用人员多、安全隐患多、使用设备落后、机械化程度低、吨煤成本高、监督管理差、科技水平低等落后现状。
参考文献：
[1]MT/T 590-1996，煤矿井下钢丝绳牵引卡轨车技术条件[S].中国煤炭工业出版社，1997.
[2]韩建涛.异型轨卡轨车在煤矿井下辅助运输系统中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2017.
[3]玄兆兵.卡轨车在矿井安全高效运输中的研究应用[J].能源技术与管理，2010.
作者简介：宗曙光（1972-），男，山东滕州人，本科，工程师，现任枣矿集团柴里煤矿机电运输科主管工程师，主要从事煤矿机电运输管理工作。
