电机车架线自动断电系统在焦家金矿的研究与应用

李培志LI Pei-zhi

（山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿，莱州261400）

1 目前现状及存在问题

矿井运输是矿井高产高效不可忽视的一个重要环节，架线式电机车具有马力大和可持久运输的特点，因而受到了大多数矿业生产单位的青睐，但是传统的电机车架线供电方式存在以下问题：不能实现区段架线无车时架线无电状态、不能提高人身安全、不能节约电能、比如车场乘人多，人员拥挤，易发生触电伤亡事故，这些问题严重影响矿井运输效率和安全生产，并且成为矿山运输事故多发的薄弱环节。焦家金矿也不例外，在井下运输环节大量使用直流架线电机车运输作为矿山井下的主要运输设备，目前架线采用统一网络连续供电、长时间运行的方式，由于架线电压较高（DC250V以上），加上矿山井下巷道狭窄，空气潮湿，人员与机车同行于同一条巷道，曾发生过人员误触架线而触电的事故，给安全管理工作带来极大的难度。

对此我们与徐州汉科自动化设备有限公司接触探讨研究，引进电机车架线自动断电系统，设法把架线实际带电范围尽可能缩小，尽可能缩短架线带电运行的时间，使架线只在电机车运行时带电，电机车停运时无电。

2 电机车架线自动断电系统介绍及工作原理

2.1 系统介绍 自动断电系统采用脉冲信号检测触发架线供电，无须架设触点，只要在机车安装机车位置传感器，供电主控制器检测到脉冲信号后即自动送电，语言声光报警器发出“有电危险，请注意安全”提示，同时安装在巷道内的警示灯闪烁，提醒行人架线有电(一个区段两台，可以根据现场情况增加)。机车离开区段后，该区段延时12秒（延时时间可根据现场工况调节）停电，做到有车送电，无车断电功能，避免触电事故，减少漏电流损失；并且产品具有手动功能，方便司机控制。

2.2 工作原理 当行驶的电机车集电弓触发停电区后，安装在电机车上的位置传感器引出导线与集电弓相连，位置传感器发射的脉冲信号经集电弓发送至架线传入防触电系统主机内的接受装置（此脉冲信号按预先设定的规律不间断发射），经过架线防触电系统主机检测到脉冲信号后驱动执行电路工作，给该区域架线送电（当架线通电后，主机停止检测脉冲信号，从而避免250v对位置传感器造成反向冲击），当该控制区域的架线有电时，语言报警器工作，扬声器发出“有电危险，请注意安全”的声音信号，同时安装在巷道内的警示灯闪烁，提醒行人架线有电(一个区段两台，可以根据现场情况增加)。主控箱通过检测由于机车行驶而产生的电流信号判断机车是否离开该区段。当电机车驶离控制区后，此区段架线无电流信号，主控箱经延时约12秒后，架线控制区断电，语言报警器停止工作，警示灯停止闪烁。供电装置恢复静态，供电区停电。

3 电机车架线自动断电系统结构组成和特点

3.1 结构组成 ①架线防触电系统主机。为该装置的控制中心，由位置传感器发射脉冲信号控制主机向控制区送电，直到电机车驶离控制区后主机延时12秒断电；主机向控制区送电时，接通语言报警器和架线防触电系统警示灯；主控箱下侧的按钮为人工送电按钮，按下按钮后，架线一直有电。②架线防触电系统位置传感器。安装在电机车车头上，不断的发射脉冲信号。供电电源为24伏电池，不需要充电，该电池使用时间大约1-2年，行驶的机车通过位置传感器发射脉冲信号，架线防触电系统主机检测到电流信号后控制送电。③架线防触电系统检修开关。在主机前端安装的一个供检修专用的开关，开关的把手具有“钥匙”功能。它有三个优点：“运行”的功能作用是用钥匙打到此档后，全套系统工作正常，电源经开关进入主机为回路供电；“检修”的功能作用是，主机系统发生故障时将开关打在此档，使主机断电，但架线控制区正常送电，机车可正常运行，不影响正常生产；“断开”的功能作用是用钥匙打到此档后，主机和控制区全部断电，维修范围可扩大至架线控制区。（注意：严禁机车在控制区范围内行驶时拉动转换开关）④警示灯。吊装在架线上方的巷道顶上，当架线有电时，扬声器发出“有电危险，请注意安全”的语音提示。安装在巷道内的警示灯闪烁，提醒行人架线有电(警示灯电源取自架线，因此不管设备处于何种状态，只要架线有电警示灯就一直闪烁)。

3.2 特点 ①采用霍尔效应电流传感器检测电流信号，电流传感器内部设有完善的过载保护线路，保证电流传感器超载时不会烧毁，体积小，重量轻，精度高。②采用单片机编程，成本低廉。③采用机车位置传感器触发送电，精确设别机车位置，可靠性高，避免误触发，杜绝因误触发而造成触电事故，位置传感器采用电池供电，即装即用，一到两年不用更换电池。④适用于任何型号电机车，不需要现场调节参数，使用简单方便。采用分体壁挂式架线装置，操作方便，便于维护。⑤机车离开区段后，架线无电压，做到有车有电无车无电，保证人员安全。⑥主机前加装检修开关，当设备出现故障时，强行送电，避免因设备故障而耽误生产。⑦语言报警功能。当控制架线区段送电时语言报警器工作，警示灯不停闪烁，同时，扬声器连续发出“有电危险，请注意安全”的语音报警信号，提醒人们注意安全，防止意外触电。⑧互锁功能。如果两台防触电系统相邻，可以实现互锁功能，一个有电，另一个无电。可以避免撞车事故的发生。⑨联网和扩展功能。防触电系统可以通过工控机进行远程控制，这只需要用主控箱进行数据采集，通过数据电缆与电脑连接，采用组态画面以及相应软件就可以实现现场模拟显示，并可以对每个区段架线状态（即有无电）进行监视，还可以根据电机车行驶状况进行停送电控制，提高整个运输系统运输效率及安全性。如须增加控制范围，只需要增加架线主控箱，并用数据电缆连接到现场的数据总线上就可以实现系统的扩展。

4 应用效果

本套断电系统在焦家金矿焦家矿区-270中段进行应用研究试验，经过一年的试运行，效果很好。试验证明该技术的成功应用，实现了在空闲区段架空线无电压，提高了该区段工作人员的人身安全系数，避免了触电事故发生，降低了架空线漏电和杂散电流，减少了因漏电流引起的架线氧化锈蚀，延长架线使用寿命等功能。该技术具有普遍的适用性，对减轻工人劳动强度，提高生产效率、促进安全生产，具有重要意义和良好的社会效益，极大地提高了矿山生产的安全性，是一种值得推广的安全技术。

5 结束语

综上所述矿山电机车架线自动断电系统能够控制电机车架线的带电时间和带电距离为矿山的安全生产提供了有力的技术保障。为我们的企业带来了较大的安全效益。在我们企业内部将继续推广应用。

同时对于提高矿山本质安全化水平，降低矿山的事故发生率，消除事故隐患，减少和避免人身触电事故的有效措施，具有明显的实用价值及在同类企业中可以广泛推广。

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