電機(jī)車(chē)架線自動(dòng)斷電系統(tǒng)在焦家金礦的研究與應(yīng)用

 1 目前現(xiàn)狀及存在問(wèn)題
礦井運(yùn)輸是礦井高產(chǎn)高效不可忽視的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，架線式電機(jī)車(chē)具有馬力大和可持久運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，因而受到了大多數(shù)礦業(yè)生產(chǎn)單位的青睞，但是傳統(tǒng)的電機(jī)車(chē)架線供電方式存在以下問(wèn)題：不能實(shí)現(xiàn)區(qū)段架線無(wú)車(chē)時(shí)架線無(wú)電狀態(tài)、不能提高人身安全、不能節(jié)約電能、比如車(chē)場(chǎng)乘人多，人員擁擠，易發(fā)生觸電傷亡事故，這些問(wèn)題嚴(yán)重影響礦井運(yùn)輸效率和安全生產(chǎn)，并且成為礦山運(yùn)輸事故多發(fā)的薄弱環(huán)節(jié)。焦家金礦也不例外，在井下運(yùn)輸環(huán)節(jié)大量使用直流架線電機(jī)車(chē)運(yùn)輸作為礦山井下的主要運(yùn)輸設(shè)備，目前架線采用統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)連續(xù)供電、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的方式，由于架線電壓較高（DC250V以上），加上礦山井下巷道狹窄，空氣潮濕，人員與機(jī)車(chē)同行于同一條巷道，曾發(fā)生過(guò)人員誤觸架線而觸電的事故，給安全管理工作帶來(lái)極大的難度。
對(duì)此我們與徐州漢科自動(dòng)化設(shè)備有限公司接觸探討研究，引進(jìn)電機(jī)車(chē)架線自動(dòng)斷電系統(tǒng)，設(shè)法把架線實(shí)際帶電范圍盡可能縮小，盡可能縮短架線帶電運(yùn)行的時(shí)間，使架線只在電機(jī)車(chē)運(yùn)行時(shí)帶電，電機(jī)車(chē)停運(yùn)時(shí)無(wú)電。
2 電機(jī)車(chē)架線自動(dòng)斷電系統(tǒng)介紹及工作原理
2.1 系統(tǒng)介紹 自動(dòng)斷電系統(tǒng)采用脈沖信號(hào)檢測(cè)觸發(fā)架線供電，無(wú)須架設(shè)觸點(diǎn)，只要在機(jī)車(chē)安裝機(jī)車(chē)位置傳感器，供電主控制器檢測(cè)到脈沖信號(hào)后即自動(dòng)送電，語(yǔ)言聲光報(bào)警器發(fā)出“有電危險(xiǎn)，請(qǐng)注意安全”提示，同時(shí)安裝在巷道內(nèi)的警示燈閃爍，提醒行人架線有電（一個(gè)區(qū)段兩臺(tái)，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況增加）。機(jī)車(chē)離開(kāi)區(qū)段后，該區(qū)段延時(shí)12秒（延時(shí)時(shí)間可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況調(diào)節(jié)）停電，做到有車(chē)送電，無(wú)車(chē)斷電功能，避免觸電事故，減少漏電流損失；并且產(chǎn)品具有手動(dòng)功能，方便司機(jī)控制。
2.2 工作原理 當(dāng)行駛的電機(jī)車(chē)集電弓觸發(fā)停電區(qū)后，安裝在電機(jī)車(chē)上的位置傳感器引出導(dǎo)線與集電弓相連，位置傳感器發(fā)射的脈沖信號(hào)經(jīng)集電弓發(fā)送至架線傳入防觸電系統(tǒng)主機(jī)內(nèi)的接受裝置（此脈沖信號(hào)按預(yù)先設(shè)定的規(guī)律不間斷發(fā)射），經(jīng)過(guò)架線防觸電系統(tǒng)主機(jī)檢測(cè)到脈沖信號(hào)后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路工作，給該區(qū)域架線送電（當(dāng)架線通電后，主機(jī)停止檢測(cè)脈沖信號(hào)，從而避免250v對(duì)位置傳感器造成反向沖擊），當(dāng)該控制區(qū)域的架線有電時(shí)，語(yǔ)言報(bào)警器工作，揚(yáng)聲器發(fā)出“有電危險(xiǎn)，請(qǐng)注意安全”的聲音信號(hào)，同時(shí)安裝在巷道內(nèi)的警示燈閃爍，提醒行人架線有電（一個(gè)區(qū)段兩臺(tái)，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況增加）。主控箱通過(guò)檢測(cè)由于機(jī)車(chē)行駛而產(chǎn)生的電流信號(hào)判斷機(jī)車(chē)是否離開(kāi)該區(qū)段。當(dāng)電機(jī)車(chē)駛離控制區(qū)后，此區(qū)段架線無(wú)電流信號(hào)，主控箱經(jīng)延時(shí)約12秒后，架線控制區(qū)斷電，語(yǔ)言報(bào)警器停止工作，警示燈停止閃爍。供電裝置恢復(fù)靜態(tài)，供電區(qū)停電。
3 電機(jī)車(chē)架線自動(dòng)斷電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成和特點(diǎn)
3.1 結(jié)構(gòu)組成 ①架線防觸電系統(tǒng)主機(jī)。為該裝置的控制中心，由位置傳感器發(fā)射脈沖信號(hào)控制主機(jī)向控制區(qū)送電，直到電機(jī)車(chē)駛離控制區(qū)后主機(jī)延時(shí)12秒斷電；主機(jī)向控制區(qū)送電時(shí)，接通語(yǔ)言報(bào)警器和架線防觸電系統(tǒng)警示燈；主控箱下側(cè)的按鈕為人工送電按鈕，按下按鈕后，架線一直有電。②架線防觸電系統(tǒng)位置傳感器。安裝在電機(jī)車(chē)車(chē)頭上，不斷的發(fā)射脈沖信號(hào)。供電電源為24伏電池，不需要充電，該電池使用時(shí)間大約1-2年，行駛的機(jī)車(chē)通過(guò)位置傳感器發(fā)射脈沖信號(hào)，架線防觸電系統(tǒng)主機(jī)檢測(cè)到電流信號(hào)后控制送電。③架線防觸電系統(tǒng)檢修開(kāi)關(guān)。在主機(jī)前端安裝的一個(gè)供檢修專(zhuān)用的開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)的把手具有“鑰匙”功能。它有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：“運(yùn)行”的功能作用是用鑰匙打到此檔后，全套系統(tǒng)工作正常，電源經(jīng)開(kāi)關(guān)進(jìn)入主機(jī)為回路供電；“檢修”的功能作用是，主機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)將開(kāi)關(guān)打在此檔，使主機(jī)斷電，但架線控制區(qū)正常送電，機(jī)車(chē)可正常運(yùn)行，不影響正常生產(chǎn)；“斷開(kāi)”的功能作用是用鑰匙打到此檔后，主機(jī)和控制區(qū)全部斷電，維修范圍可擴(kuò)大至架線控制區(qū)。（注意：嚴(yán)禁機(jī)車(chē)在控制區(qū)范圍內(nèi)行駛時(shí)拉動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)）④警示燈。吊裝在架線上方的巷道頂上，當(dāng)架線有電時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出“有電危險(xiǎn)，請(qǐng)注意安全”的語(yǔ)音提示。安裝在巷道內(nèi)的警示燈閃爍，提醒行人架線有電（警示燈電源取自架線，因此不管設(shè)備處于何種狀態(tài)，只要架線有電警示燈就一直閃爍）。
3.2 特點(diǎn) ①采用霍爾效應(yīng)電流傳感器檢測(cè)電流信號(hào)，電流傳感器內(nèi)部設(shè)有完善的過(guò)載保護(hù)線路，保證電流傳感器超載時(shí)不會(huì)燒毀，體積小，重量輕，精度高。②采用單片機(jī)編程，成本低廉。③采用機(jī)車(chē)位置傳感器觸發(fā)送電，精確設(shè)別機(jī)車(chē)位置，可靠性高，避免誤觸發(fā)，杜絕因誤觸發(fā)而造成觸電事故，位置傳感器采用電池供電，即裝即用，一到兩年不用更換電池。④適用于任何型號(hào)電機(jī)車(chē)，不需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)參數(shù)，使用簡(jiǎn)單方便。采用分體壁掛式架線裝置，操作方便，便于維護(hù)。⑤機(jī)車(chē)離開(kāi)區(qū)段后，架線無(wú)電壓，做到有車(chē)有電無(wú)車(chē)無(wú)電，保證人員安全。⑥主機(jī)前加裝檢修開(kāi)關(guān)，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，強(qiáng)行送電，避免因設(shè)備故障而耽誤生產(chǎn)。⑦語(yǔ)言報(bào)警功能。當(dāng)控制架線區(qū)段送電時(shí)語(yǔ)言報(bào)警器工作，警示燈不停閃爍，同時(shí)，揚(yáng)聲器連續(xù)發(fā)出“有電危險(xiǎn)，請(qǐng)注意安全”的語(yǔ)音報(bào)警信號(hào)，提醒人們注意安全，防止意外觸電。⑧互鎖功能。如果兩臺(tái)防觸電系統(tǒng)相鄰，可以實(shí)現(xiàn)互鎖功能，一個(gè)有電，另一個(gè)無(wú)電?？梢员苊庾曹?chē)事故的發(fā)生。⑨聯(lián)網(wǎng)和擴(kuò)展功能。防觸電系統(tǒng)可以通過(guò)工控機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，這只需要用主控箱進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過(guò)數(shù)據(jù)電纜與電腦連接，采用組態(tài)畫(huà)面以及相應(yīng)軟件就可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)模擬顯示，并可以對(duì)每個(gè)區(qū)段架線狀態(tài)（即有無(wú)電）進(jìn)行監(jiān)視，還可以根據(jù)電機(jī)車(chē)行駛狀況進(jìn)行停送電控制，提高整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸效率及安全性。如須增加控制范圍，只需要增加架線主控箱，并用數(shù)據(jù)電纜連接到現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)總線上就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展。
4 應(yīng)用效果
本套斷電系統(tǒng)在焦家金礦焦家礦區(qū)-270中段進(jìn)行應(yīng)用研究試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)一年的試運(yùn)行，效果很好。試驗(yàn)證明該技術(shù)的成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了在空閑區(qū)段架空線無(wú)電壓，提高了該區(qū)段工作人員的人身安全系數(shù)，避免了觸電事故發(fā)生，降低了架空線漏電和雜散電流，減少了因漏電流引起的架線氧化銹蝕，延長(zhǎng)架線使用壽命等功能。該技術(shù)具有普遍的適用性，對(duì)減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)安全生產(chǎn)，具有重要意義和良好的社會(huì)效益，極大地提高了礦山生產(chǎn)的安全性，是一種值得推廣的安全技術(shù)。
5 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述礦山電機(jī)車(chē)架線自動(dòng)斷電系統(tǒng)能夠控制電機(jī)車(chē)架線的帶電時(shí)間和帶電距離為礦山的安全生產(chǎn)提供了有力的技術(shù)保障。為我們的企業(yè)帶來(lái)了較大的安全效益。在我們企業(yè)內(nèi)部將繼續(xù)推廣應(yīng)用。
同時(shí)對(duì)于提高礦山本質(zhì)安全化水平，降低礦山的事故發(fā)生率，消除事故隱患，減少和避免人身觸電事故的有效措施，具有明顯的實(shí)用價(jià)值及在同類(lèi)企業(yè)中可以廣泛推廣。