煤矿井下胶轮车新型制动系统的应用研究

赵越仁

（晋能控股集团有限公司煤业集团成庄矿，山西 晋城 048000）

引言

胶轮车由于其结构紧凑、使用灵活的特点已经成为井下巷道内物料运输的核心设备，但由于胶轮车载重量大、井下地质条件复杂，所以在下坡路段经常会出现胶轮车车速过大导致的失控现象，给煤矿井下的运输安全带来了严重的隐患。针对目前脚轮车制动系统结构复杂，完全靠人工控制，制动效率低、可靠性差的不足，本文分析一种新的井下胶轮车制动系统，该系统包括车身制动机构和井巷制动装置，利用监测控制系统实现对胶轮车运行状态的实时监测，一旦出现超速，系统自动报警提醒，若车辆超速时间超过设定值且车速持续加快，系统将自动进行制动，同时在井巷制动装置上设置有缓冲吸振结构，能够有效降低在制动时对胶轮车的损坏，提高制动的稳定性。

1 车载制动系统

根据脚轮车制动需求，本文所提出的车载制动系统主要包括胶轮车运行状态监测系统、尾钩机构控制器、尾部拖钩装置、脱钩检测装置等，用于实现车速监测、自动脱钩、脱钩检测等，满足超速情况下的自动脱钩制动需求[1]。

胶轮车运行状态监测系统，主要用于对胶轮车的运行速度进行监测，其核心是测速传感器，将测速传感器设置到胶轮车的桥壳处，用紧固螺栓将传感器的测速齿圈固定在胶轮车的传动机构上，胶轮车在运行过程中将带动测速传感器进行旋转，根据单位时间内的旋转圈数就可以实现对胶轮车运行速度的监测，然后将监测结果传输到控制中心内，实现对车速运行情况的实时监测和报警，测速传感器安装结构如下页图1-1所示。

尾钩脱钩控制装置，设置在脚轮车尾部的车架上，由脱钩控制系统和电磁铁构成，当人工决定制动或者是系统发出制动信号后，系统控制电磁铁失电，磁铁瞬间失去磁性，将吸附在上面的尾钩释放，完成脱钩动作，为了确保脱钩的准确性，在系统内还设置有不同车速下的脱钩速度，从而保证不同状态下脱钩的可靠性，尾钩脱钩控制装置如下页图1-2所示。

尾部拖钩装置，设置在脚轮车的后侧，是一个大的钩型卡，主要用于勾住设置在巷道内的阻拦索，使车辆进行可靠的制动，尾部脱钩装置吸附在电磁铁上既能够通过控制系统自动释放，也能够被人工释放，从而满足不同情况下制动可靠性的需求。释放后尾钩会紧贴地面滑动，当遇到设置在巷道内的阻拦索后能对胶轮车产生一个反向拉力，实现对车辆的辅助制动，减少胶轮车的制动距离，提升制动安全性，该拖钩装置如下页图1-3所示[2]。

拖钩监测装置，主要是用于监测胶轮车是否完成对拖钩的释放，提醒驾驶员注意，当系统监测到拖钩释放后系统发出蜂鸣报警，并对拖钩的位置进行判断，为驾驶员调整胶轮车的运行状态提供依据，该拖钩监测装置如下页图1-4所示。

图1 车载制动系统示意图

2 井巷制动装置

井巷制动装置是胶轮车制动系统的辅助，主要包括了吸能缓冲装置和拦阻索，拦阻索是由钢丝绳构成，主要设置在巷道内，和胶轮车运行方向垂直，当胶轮车释放拖钩后，使拖钩勾住拦阻索，实现对胶轮车的制动。若拦阻索的长度不可调，则胶轮车的拖钩勾住后，无缓冲，直接对胶轮车进行硬制动，不仅会对胶轮车的机体强度产生严重的影响，而且还有可能导致胶轮车的倾覆，影响制动安全，因此在井巷制动系统中将拦阻索和吸振缓冲机构相连接。缓冲机构实质上是液压油缸，当拦阻索受力后一方面通过油液缓冲作用在拦阻索上的力，另一方面使绞车逐渐释放钢丝绳，实现对胶轮车的软制动[3]，有效提升制动时的安全性，根据实际测试，利用该吸能缓冲装置能够将胶轮车制动时的冲击力降低了87%，对提升胶轮车的结构强度和制动稳定性具有十分重要的意义，胶轮车吸能缓冲装置结构如图2所示。

图2 吸能缓冲装置图

3 制动装置验证

为了对该制动装置的运行可靠性进行分析，以井下胶轮车为研究对象，使其处于7.5 t的满载状态，在坡度为15°的地方进行制动试验[4]，车辆运行时的最大速度为40 km/h，根据试验结果统计，传统制动方案下车辆的平均制动距离为43.4 m，当采用新的制动系统后，车辆的平均制动距离约为10.03 m，比优化前降低了76.4%。同时在10次试验过程中采用传统制动方案车辆有3次制动距离超过了要求规定的50 m，制动合格率为70%，采用新的制动方案后，10次制动合格率为100%，因此新方案的制动率比优化前有了显著的提升，极大地增加了胶轮车制动的可靠性，该制动试验如图3所示。

图3 制动试验现场照片

4 结论

1）车载制动系统主要包括胶轮车运行状态监测系统、尾钩机构控制器、尾部拖钩装置、脱钩检测装置等，用于实现车速监测、自动脱钩、脱钩检测等，满足超速情况下的自动脱钩制动需求。

2）井巷制动装置是胶轮车制动系统的辅助，主要包括了吸能缓冲装置和拦阻索，能够将胶轮车制动时的冲击力降低了87%。

3）该系统能够将胶轮车的制动距离降低了76.9%，将制动成功率提升到了100%。