金矿电机车架线供电智能控制技术探究

摘要：地下矿山架线电机车供电的安全性和可靠性是矿山安全生产高度关注的问题，为了最大限度减少运输系统触电事故，提高供电质量和运输效率，本文以罗山金矿二十中段主运输巷电机车系统为例，对架线分段供电智能控制技术进行研究。该技术在架线式电机车车头和巷道合适位置分别安装了移相器、辐射器及声光报警器等设备，对进入控制范围的机车进行实时电子扫描，实现跟踪式分段供电的智能化控制，保证在无机车通过时电机车架线无电压，减少工作人员触电事故发生。

关键词：矿山安全；电机车；分段供电；闭锁功能；智能控制

0引言

牵引型直流架线式电机车以其系统简易、维护方便、坚固耐用、无污染等特点，成为我国大多数金属中小型矿山选用的主要运输工具［1－2］。常规架线式电机车架线分段智能控制采用地线传输信号的方式，井下道轨接头间连接不够可靠，特别是长距离运输巷，检测电压通过电机车架线－电机车－道轨所产生的检测电流往往出现信号过小且不稳定现象，导致系统无法识别电机车的投运状态，使得指示装置运行不正常或不稳定，严重影响了矿山井下安全运输工作［3－4］。为提高电机车运输效率，实现电机车架线安全、供电可靠，罗山金矿安装了6套架线分段智能控制装置，本文基于该套系统对架线分段智能控制装置进行了研究。综合考虑信号传送方式、架线供电距离、范围以及弯道对收发射信号强度等影响因素，进一步对架线分段智能控制装置进行了优化，解决了原来使用地线传输信号过程中因接地不良导致信号不稳定问题［5－6］。通过增设信号发射器的数量改变信号传输距离，使信号发出距离根据现场需要而延长，实现了架线供电区域信号传输全覆盖，从而提高架线供电的可靠性，缩短了架线阶段性供电距离，确保了人身安全，延长了架线使用寿命。

1电机车架线分段供电智能控制技术

1．1分段供电智能控制功能

罗山金矿二十中段主运输巷电机车架线分段智能控制装置采用有源相控阵雷达技术，在架线式电机车车头和巷道合适位置分别安装移相器、辐射器及声光报警器等设备，对进入控制范围的机车进行实时电子扫描。实现了在无机车通过时，以架线无电压为准则，减少工作人员触电事故发生，提高安全效率。并且采用了分段自动控制的技术措施，将架空线网路分成若干段，每一段都实行单独供电、单独控制，实现电机车跟踪式供电的智能化控制，最大限度地降低了架空线网路带电运行的机率。如图1所示，将架空线网路分成若干段，每一段都实行单独供电、单独控制，正常状态下电缆带电DC250V、架线无电，电机车处在停车位置。当电机车集电弓上升接触架线时，机械开关动作并启动信号发射器，信号发生器将信号传至控制箱B内信号接收器，信号接收器触发控制箱内接触器吸合将电缆电源引至架线，至此B段架线带电，并通过集电弓经司控器、电机、道轨地线形成回路，电机车正常运行。当电机车由B段架线运行至A段时，控制箱B内信号接收器收不到信号，控制箱B内接触器断开，B段电机车架线无电，控制箱A内信号接收器收到信号，控制箱A接触器吸合将电缆电源引至架线A段，以此类推。当集电弓拉下时，触发机械开关，信号发生器不再发出信号，同理控制箱内接触器断开，所有架空线均无电，控制流程图如图2所示。

1．2闭锁功能

针对岔道、弯道区域以往容易发生电机车追尾的问题，取先入为主的控制方式实现区间闭锁，在控制箱与相邻控制箱之间采取电气互锁，实现不同区段间相互联动，及时避免其他区段车辆进入机车工作区段，并结合交通指示灯，以避免追尾、撞车事故。图3为岔道区域结构示意图，在分支巷道岔道区域实现区间闭锁，当B段有车时，D段停电；当A段有车时，D段停电；当D段有车时，B、A段停电，也可以根据岔道口的实际需要进行逻辑更改。同时在停电区段设置闭锁信号灯，闭锁信号灯亮度高，可视距离达300m以上。在机车行驶过程中，根据信号灯显示器显示状态知道前方区段是否允许通行或被占用。当有机车占用某区段时，通过电气闭锁，其他车辆无法进入其区段，强行禁止行驶，保证了机车运输安全。

2电机车架线分段智能控制装置优势

1）可靠性。克服了传统采用地线传输信号的方式，采用有源相控阵雷达技术，在井下道轨的轨间连接不够可靠和长距离运输巷的情况下，仍能实现电机车架线安全、供电可靠。2）架线区间供电闭锁。当有机车占用某区段时，通过电气闭锁，其他车辆无法进入其他区段，强行禁止行驶，提高安全可靠性，同时显示红灯信号禁止通行。3）减少回路损耗节能防腐。传统的电机车架线供电系统长时间带电，由于井下粉尘和潮湿等因素使架线对地产生泄漏电流，造成架设架线的巷道系统中的通风管道、防尘管道、轨道等设施因泄漏电流而严重腐蚀，该系统使架线行车有电、停车停电，可有效实现节能防腐。4）可实现尾部架线长期停电。掘进系统的搬迁和系统运输量的减少，形成了某架线区段电机车运输量的减少或长时间没有电机车运行，可实现尾部架线区域行车有电、停车停电，有效防止人员触电事故的发生。5）应用范围广。可用于煤矿、金属矿山、非金属矿山井下无瓦斯、煤尘爆炸危险的架线电机车直线段、交叉段、弯道等区域，有效防止电机车追尾、相撞等事故发生。

3结语

通过电机车架线分段供电智能控制技术研究，并在罗山金矿二十中段主运输巷安装了6套架线分段智能控制装置，稳定运行一年以上的时间，实现了二十中段主运输巷道架线供电区域全方位覆盖和全程智能供电，克服了传统采用地线传输信号不稳定的现象，有效地达到了架线供电可靠性。电机车分段供电智能控制减少了井下粉尘和潮湿等因素导致的架线对地漏电，调研结果表明一条2500m长的运输大巷每年就可节约电费高达上百万元［7－8］，不仅为罗山金矿节约了电费成本，而且减少了漏电对巷道系统中金属管道的腐蚀。同时由于大部分架线段长时间保持在停电状态，极大避免了工作区段井下人员的触电事故，提高了生产过程中的人身安全系数。具有较好的经济、社会效益和推广价值。

作者:于小燕 张苏闯 单位:山东中矿集团有限公司