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摘要 本文提出了倾斜井巷“即跑即停”的技术方案，分析了倾斜井巷相对于立井的运行条件的不同；论述了跑车状态监测、串车的轨迹和受力、制动轨道铺设等关键技术；介绍了实验方案、升级版方案以及应用在平面巷道的方案。展望了物联网技术在该技术应用方面的前景。 关键词 倾斜井巷 即跑即停 防跑车 可行性分析
0序言 2008年10月19日，山西神州煤业有限责任公司副斜井发生跑车事故，5人死亡，30多人受伤。事故教训惨痛。 尽管斜井串车运送人员的方式被叫停，但是斜井串车运输物料在当前仍处于不可替代的地位，其存在的技术安全隐患并未彻底治理。目前防跑车装置存在的技术缺点主要有：（1）串车在断绳跑车启动的瞬间没有采取防跑车措施；（2）拦截串车的方式仍是“堵”或“挡”，防跑车装置受到的往往是串车加速后的冲击力。 1问题提出 目前立井罐笼在坠落时不超过10cm就能卡住罐道，阻止坠落事故发生。如果在倾斜井巷能够设计出一个如立井防坠的“即跑即停”的技术方案，也就是说在断绳跑车启动瞬间就能够及时制动的技术方案，那么倾斜井巷防跑车技术将发生革命性的改变，大大降低跑车事故发生的机率，也大大减少跑车事故对人身的伤害或设备的损坏。 对比立井和倾斜井巷的使用环境，不难发现倾斜井巷远比立井要复杂。（1）罐笼在立井中失去提升发生坠落容易被检测出来；而倾斜井巷很难被检测出来，因为串车运行到上下平场时对于牵引钢丝绳来说也处于一种无牵引状态，混淆在倾斜井巷跑车时的无牵引状态。（2）立井中与罐笼发生制动的罐道是垂直的；而倾斜井巷中串车运行的轨迹是平直的、倾斜的或两者之间的竖曲线弯曲过渡的，而且多数上、中、下部车场都布置有道岔。（3）在立井中罐笼在坠落发生时加速度是恒定的；而在倾斜井巷中串车跑车时其加速度，由于串车在倾斜井巷上部和下部车场受力状态的不同，倾斜井巷倾角的不同，甚至是载重的不同，是变化的而且是很难进行计算的。（4）在倾斜井巷中起立井中罐道作用的制动轨道的运行条件也很复杂。 2可行性分析 关于跑车状态监测的问题，由于是“即跑即停”，监测技术必须采用机械监测手段；但是在倾斜井巷中，串车运行到上下平场时的无牵引状态和发生跑车时的无牵引状态，对于机械监测来说很难区分。按照复杂问题简单化处理的原则，先把这个问题放下来不去考虑，最起码机械监测可以将该两种无牵引状态和有牵引状态区分开。只要把无牵引状态和有牵引状态区分，机械监测已经达到了最低标准的要求。从监测到制动还有一个过程，可以在制动过程中做进一步的区分。 关于倾斜井巷中串车运行的轨迹和受力的问题，其主要影响机械监测的精度。不难发现，机械监测的精度，在额定重载的串车被提升到上部车场竖曲线的下部时最灵敏，在额定空载的串车被下放到下部车场竖曲线的上部时最迟钝。当然额定重载是无法改变的，否则影响串车运输的效率；在运输过程中，额定空载是可以人为干预的。也就是说，在额定空载运输时可以进行配重，使额定空载的串车达到最低设计标准的要求，从而让在倾斜井巷上运输的串车的受力保持在一定的合理范围内。 关于制动轨道运行环境问题，优先应该考虑制动轨道是利用现成铺设的运行轨道，而且在传统的防跑车技术中也有应用运行轨道的。但是，不难发现利用运行轨道有以下缺点：（1）如果采用抱轨式的方案，那么在串车通过车场道岔时，制动头会受到影响甚至无法通过；(2)在串车通过上部车场和下部车场的竖曲线时，由于制动头的外伸或内移，导致制动头和运行轨道配合的难度加大；（3）由于运行轨道铺设在整个运行线路上，而串车在平面线路上运行时也相当于处于无牵引的状态，导致串车在该制动的地方制动、不该制动的地方也制动的情况出现。 3具体方案 由于制动是制动头与制动轨道之间相互作用的结果，既可以在制动头上做文章，也可以在制动轨道上做文章，只要最终达到制动的目的就行。在处理复杂环境下的制动，综合考虑制动头的因素和制动轨道的因素才是最佳的选择，也是唯一的选择。仅凭安装在串车上的制动头，做出在该制动的地方进行制动不该制动的地方不进行制动的选择，很难实现，因此在该制动的地方进行制动不该制动的地方不进行制动，只能考虑制动轨道是否进行铺设的方案。具体方案如下： 第一步，轨道的运输列车与钢丝绳之间增设钩头车； 第二步，在倾斜井巷的轨道中心线上加装制动轨道，起点在倾斜井巷的上部车场变坡竖曲线下端点以下2米处或中部车场道岔下接口以下2米处，止点在倾斜井巷的中部车场道岔上接口以上2米处或下部车场变坡竖曲线上端点以上2米处，即在上部车场距变坡竖曲线下端点以下 2 米处向上的范围内、中部车场道岔上接口以上2米处向下和下接口以下2米处向上的范围内、下车场变坡竖曲线上端点以上2米处向下的范围内，不加装制动轨道；第三步，在制动轨道中心线上间断安装架绳轮；第四步，松绳制动闭合装置在轨道有制动轨道段沿制动轨道运行，在断绳时与制动轨道抱闸制动，在未断绳时与制动轨道松开；松绳制动闭合装置在轨道无制动轨道段，与制动轨道完全脱开[1]。见图1、图2。
图1 01.运输列车，02.钢丝绳，03.钩头车，04.轨道，100.制动轨道， 200.松绳制动闭合装置，031.轮对，032.车架，033.车箱，034.联接装置
图2 03.钩头车，04.轨道，05,架绳轮，100.制动轨道，200.松绳制动闭合装置
根据上述方案，解决了以下问题： （1）采用机械监测手段解决了判断串车处于有牵引状态或无牵引状态的问题。但是，机械监测手段无法解决了判断串车处于上下部车场的无牵引状态还是发生时的无牵引状态的问题。 （2）利用空载运输时增加配重的方法解决串车在倾斜井巷上运输时的受力被监测到并保证监测精度的问题。 （3）利用在倾斜井巷直线段轨道中心线铺设制动轨道的方法解决制动装置跨道岔和上下部车场处不制动的问题。 4研究成果 通过近几年的研究，已获得关于“一种倾斜井巷轨道运输防跑车装置”、“一种在平面轨道上模拟倾斜轨道上车辆运行状态的装置”、“一种机车牵引制动装置”、“带缓冲装置的钩搭式的防跑车钩头车及制动轨道”等内容的发明专利3项授权和实用新型专利4项授权。该新产品在山西天润德通煤业公司主立井的清理斜巷获得成功试验。目前，正按程序申办新产品煤安标志。 5技术展望 由于某一倾斜井巷，尤其是矿井的倾斜井筒，对于某一矿井来说，位置相对固定且集中；串车运行范围在几十米到几百米之间，而且串车上的机械监测处于一种动态变化之中。因此倾斜井巷“即跑即停”防跑车装置十分有利于物联网技术进行实时监测的应用。不久的将来，倾斜井巷的串车及其“即跑即停”防跑车装置的监测数据将按管理权限足不出户在联网的计算机上被查到。 6结语 山西神州煤业有限责任公司较大跑车事故暴露出目前使用的防跑车技术存在的问题。大胆提出在倾斜井巷设计一个如立井防坠的“即跑即停”的技术方案，并对倾斜井巷相对于立井的运行条件进行技术分析。 着重从跑车状态监测、串车运行的轨迹和受力状态、制动轨道运行环境等三个方面进行了可行性分析。论述了机械监测手段的可靠性及解决机械监测精度的办法；论述了在轨道中心线铺设制动轨道的必要性及配合制动装置进行制动的优点。大胆提出利用制动轨道铺设不铺设的方法解决有选择性进行制动的模型理论和实现途径。在具体方案中，分别对增设钩头车、加装制动轨道、安装架绳轮、制动过程进行了论述，形成了一个完整的可操作性极强的技术方案。 从倾斜井巷“即跑即停”防跑车装置的研究成果可以看出，该技术已经被成功应用；围绕核心技术，提出了“模拟倾斜轨道上车辆运行状态”的实验方案，提出了“带缓冲装置的钩搭式的防跑车钩头车及制动轨道”的升级版技术方案，甚至提出了该技术原理应用在平面巷道运行的机车牵引制动装置方面的技术方案。并展望了物联网技术在该技术应用的前景。
参考文献： [1]樊铁山,樊孝思.一种倾斜井巷轨道运输防跑车方法[P].中国专利：ZL2010102080248.2011-12-07. |
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