俄霍布拉克煤矿副斜井在线常闭式跑车防护装置的研究与应用

摘 要：文章分析了俄霍布拉克煤矿副斜井撞杆式机械触发跑车防护装置的不足，重新设计选型了一种新型自动在线常闭式跑车防护装置，并对其性能、结构、原理、功用进行了阐述。经现场使用，该装置性能稳定，工作可靠，杜绝了斜巷跑车事故，保证了提升安全，提高了运输效率，综合效果良好，值得大力推广应用。

关键词：斜巷；常闭；跑车；防护装置；研究；应用

引言

我国煤矿斜巷轨道运输量大，每年因误操作、断绳、连接装置脱落、断裂等原因发生的溜车、跑车恶性事故频繁。据统计，全国煤矿重大事故中机运事故占总数的20%-30%，而斜巷跑车事故占机运事故的8%。所以防治跑车事故刻不容缓。据此《煤矿安全规程》370条要求，煤矿倾斜井巷内必须安设能够将运行中断绳、脱钩的车辆阻止住的跑车防护装置。该装置必须经常关闭，放车时方准打开；兼作行驶人车的斜巷，在提升人员时，必须是常开状态，并能可靠的锁住。故斜巷轨道运输不但要安设跑车防护装置，而且要动作灵敏可靠。

1 俄霍布拉克煤矿副斜井原跑车防护装置的问题

俄霍布拉克煤矿（简称俄矿）副斜井原有的斜巷跑车防护装置为撞杆机式械触发捕车器。该种防跑车装置主要由活动杆、撞板及触发机构、挡车栏和其它连接件组成，其中活动杆是挡车栏的主要引动部件，如图1所示。

图1 撞杆式跑车防护装置示意图

挡车门为柔性钢丝绳网门，结构简单有缓冲性，能保护矿车，该装置的特点是靠车辆碰撞触发，不需外加动力，装置容易实施，斜巷捕车能够起到一定作用，但经现场使用也存在不少安全问题：

（1）稳定性差易误动作。这种装置只适应车辆低速运行，速度一般不超过2m/s，当超过时，随着车的快速运行撞杆就会被碰撞，获得动能，向前摆动，撞杆角度超过一定度数时，驱动机构脱扣，挡车栏落下，车辆被拦截。但是撞杆是自由悬垂体，车辆碰撞力度难以精准控制，挂钩脱扣机构难以调整，走车频繁时撞杆碰撞也频繁，经常误动作，将正常运行的车辆阻翻车产生事故。特别由于矿井改扩建后副井绞车的提升速度达到5m/s，显然老式的捕车器已经不能适应快速过车了，经常性的被碰掉发生误动作事故。

（2）拒动。时有虽然车辆冲击撞杆动作，但由于脱扣机构卡死或不够光滑而不能脱扣，挡车栏不能落下，溜车窜过拦不住，造成斜井跑车事故。

（3）受限多。正常运行撞杆的碰车长度为100mm，当运输支架大件时因巷道高度不够影响通行，需要将撞杆拆除；运输低矮的平板车或两端中部为空档的材料车时撞杆又碰不着，失去作用。

（4）该装置属于常开式保护与煤矿安全规程要求不符。这些问题的存在严重影响矿井安全生产，因此急需一种新型可靠的斜井跑车防护装置替代老式装置。

2 新型防跑车装置的选型

按照“以防为主、防挡并重”的原则。经过考察论证、慎重分析，我们选用了国内相对成熟的ZDC30型在线常闭式跑车防护装置，主要由挡车栏、电控箱、旋转编码器、状态显示器、收放绞车、本安型电控箱、挡车栏位置传感器、摄像头等设备组成。其核心是采用PLC控制器控制挡车栏的提升与下放，正常提物情况下，挡车栏处于常闭状态。当绞车运行，矿车到达设定位置，挡车栏自动升起，矿车通过后，挡车栏自动下放。当矿车跑车、溜车超速时，PLC会命令挡车栏对跑车进行可靠的拦档，阻止矿车继续下行，避免事故的发生。配备的显示器能够及时准确地反映各机构的工作情况，司机通过视频摄像头能看见挡车栏的动作情况，如图2所示。

图2 在线常闭式跑车防护装置结构示意图

3 新型跑车防护装置的参数验算

3.1 俄矿副斜井的基本参数

副斜井总长为1120m，单轨道单钩提升；斜巷坡度：15°；绞车正常提升速度v0=5m/s；中间甩道巷数：520、+1700、+1732；满载为6个矿车串车，总质量9000kg。巷道断面见图3所示。

图3 副井巷道断面示意图

3.2 挡车栏抗冲击能计算

跑车防护装置挡车栏采用压盘摩擦式吸能器，类似舰载机着陆的柔性减速吸能设计，技术领先，吸能量大，可以使矿车的损伤程度降到最低。此装置中，考虑现场安装时吸能器与挡车栏间将形成8°的夹角，故将单台吸能器缓冲力调整范围为0～240KN，则单台吸能器实际吸收的缓冲力为0～250×COS8°=0～238KN，考虑2倍的安全系数取110KN计算。所以每道挡车栏设2台吸能器，则合力为220KN。

由吸能器储绳长度S=0～20m（可选），取S=10m计算，两台吸能器可储能为：E=F×S=2.2MJ。

3.3 钢丝绳安全系数校验

挡车栏缓冲用6×37-Φ22型钢丝绳，经查表该型钢丝绳破断力为300KN。安全系数n=300×4/110=9.5，满足设计要求。

3.4 挡车栏防护距离及栏数确定

对于长距离巷道应采用安装多道挡车栏来保证装置的可靠性，即分档防护的方式。现在把缓冲距离改为20m，则吸能为4.4MJ，由此可得挡车栏防护允许的最大距离变为2×97=194m，斜井长度1120m，所以需要布置跑车防护装置的数量为k=1120/194=5.7，斜井需要布置跑车防护装置6套，方能满足安全要求。

3.5 实际挡车栏安装位置确定

由于挡车栏存在开启提前量，这将形成防护盲区，会增加下一道防护装置的冲击能，因此第二道防护装置设计时的防护距离中减去这个盲区为实际安装距离，即下一套挡车栏安装距离L1=L-4V，其中4为挡车栏开启时间，V为矿车运行速度。本装置挡车栏开启的提前量为24m（矿车运行速度为5m/s时，挡车栏打开时间为4s，安全余量为4m，则挡车栏开启的提前量24m），因此，单道挡车栏打开时将产生24m的盲区，在这段距离发生跑车会使下一道挡车栏遭受更大的冲击能量，因此，作为补偿，从第二道往后，每一道挡车栏的最大挡车距离应比理论值小24m。因此，安装挡车拦时应根据矿车运行速度，考虑安全余量，计算出挡车拦打开提前量后确定安装位置。

4 主要功能

系统装置主要功能有：

4.1 巡检监控功能：装置能够实现正常状态、报警状态的监控。对各部件的工作情况进行巡检，特别是对挡车栏（车挡）的位置自检，最大限度地避免了系统的误动作。

4.2 执行功能：装置在检测到信号后，能够有效驱动收放绞车动作，实现挡车栏的上提和下放。

4.3 挡车功能：挡车系统中挡车栏应常闭，具有跑车防护功能，正常运输时确保挡车栏的上提和下放，当跑车时，能够准确拦截车辆。

4.4 缓冲功能：挡车栏在受到车辆冲击时，能够有效缓冲车辆的冲击力，使车辆的损坏降到最小。

4.5 常闭单向迫开功能：当挡车栏处于闭合状态时，矿车正常反向运行时，挡车栏具有反向迫开功能。

4.6 视频监视功能：司机在绞车房可通过视频系统直观显示挡车门的开闭和车辆通过情况。

4.7 显示功能：系统具有车位距离数字显示，具有各传感器及挡车拦动作模拟显示，具有故障自动监测及故障部位代号显示。窗口采用大型液晶蓝屏和LED点阵灯显示，视角大、亮度高、观察直观。

4.8 具有挡车栏手动、自动操作功能和提起后的锁定功能。

4.9 具有与提升机联机、脱机功能，具有跑车故障报警并与绞车联锁功能。

5 跑车防护装置的构成

该套跑车防护装置主要由以下部分组成：

5.1 专用主电控箱。固定在提升机房内，提供跑车防护装置用状态显示器DC24V电源及编码器、挡车栏传感器DC24V电源，配有PLC控制器，是整个系统的核心，接收编码器的脉冲信号和挡车栏位置传感器信号并进行监测、计算、判断，发出信号，来控制外部执行机构。当跑车和装置故障时，电控箱故障继电器使提升矿车绞车、收放绞车停转，并发出报警。

5.2 状态显示器。安装在提升机房，便于司机操作监视地方。由触发电路和液晶显示器组成，它接收电控箱发出的信号并显示，同时发出按钮控制信号，能准确显示系统的运行状态和挡车栏的打开、关闭、联脱机、自动、手动、运行方向和目前矿车的运行位置和速度。

5.3 编码器。安装在绞车的深度指示器上，与提升机一起旋转，检测矿车上提、下放距离、方向、速度，安装位置如图4所示。

5.4 本安位置传感器。用以检测挡车栏升起和落下的位置和到位情况，并向本安电控箱反馈信号。

5.5 本安电控箱。用以控制外部执行机构，接收主电控箱的指令完成对各挡车栏的提升和下放， 并将挡车拦的位置信号传送给主控站。安装在收放绞车附近的巷道硐室。

5.6收放绞车。在主控制箱PLC的控制下实现挡车栏的提升、下放，属执行机构。由减速器、电机、滚筒、底板、限位装置等组成，结构及安装位置如图5所示。

图5 收放绞车示意图

5.7 挡车栏和缓冲器。挡车栏用以拦住脱钩的跑车，其外形如图6所示，图中L为挡车拦下放到位后能使四根钢丝绳有效防护矿车的距离；缓冲器与钢丝绳摩擦用以吸收跑车的冲击能量，达到阻车目的，属于吸能器如图7a所示，其钢丝绳尾部绳卡分布如图7b所示。

图6 挡车栏缓冲器示意图

图7a 缓冲器内部结构示意图

图7b 钢丝绳尾部绳卡分布图

6 跑车防护装置的工作原理

6.1 基本工作原理

跑车防护装置采用安装在提升绞车深度指示器上的专用旋转脉冲编码器作为测距传感器，专用主电控箱内PLC作为控制核心，正常提物情况下，挡车栏处于常闭状态。提升机启动时，电控箱内PLC对编码器旋转发生脉冲进行计数，PLC根据计数的结果判断出矿车所在的位置、速度和运行方向，在自动状态检测到矿车的位置为设定提升点、下降点时或手动状态接收到状态显示器上提、下放信号时，PLC发出上升指令给井下的本安型就地电控箱，从而控制收放绞车动作，挡车栏提升或下放，状态显示器显示挡车栏状态。

当发生跑车时，矿车冲击挡车栏，缓冲器缓冲0.3～10m（最大为20m）后矿车被可靠拦住，主电控箱接收到信号处理后，发出报警声，同时断开提升机安全回路。其工作原理框图如图8所示。

图8 跑车防护装置工作原理框图

6.2 状态显示器与挡车栏的动作关系原理

当矿车正常运行时，将状态显示器功能选择按钮处于“自动”状态，“自动”显示灯亮，状态显示器显示目前的矿车位置。

① 矿车下行。状态显示器显示米数增计数，当矿车到达设定位置（距离标定点S1=L-（L1+V2×H/V1）-4米，电控箱控制收放绞车将挡车栏提升，此时“上提”显示灯闪烁，提升到位后，“上提”显示灯常亮，收放绞车停转，挡车栏停止在设定的最高位置；当矿车到达设定位置（距离标定点S2=L+4米），电控箱控制收放绞车将挡车栏下放，此时“下放”显示灯闪烁，下放到位后，“下放”显示灯常亮，收放绞车停转，挡车栏停止在设定的最低位置。

②矿车上行。显示器显示米数减计数，当矿车到达设定位置（距离标定点S3=L+V2×H/V1+4米）电控箱控制收放绞车将挡车栏提升，此时“上提”显示灯闪烁，提升到位后，“上提”显示灯常亮，收放绞车停转，挡车栏停止在设定的最高位置；当矿车到达设定位置（距离标定点S4=L-L1米），电控箱控制收放绞车将挡车栏下放，此时“下放”显示灯闪烁，下放到位后，“下放”显示灯常亮，收放绞车停转，挡车栏停止在设定的最低位置。

上述S1-下行矿车在挡车栏提起时距标定点距离；S2-下行矿车在挡车栏下放时距标定点距离；S3-下行矿车在挡车栏提起时距标定点距离；S4-下行矿车在挡车栏下放时距标定点距离；L-挡车栏距离标定点（即零点）的距离；L1-串车的长度；V1-收放绞车的提升速度；V2-串车的运行速度；H-挡车栏的提升高度。

7 跑车防护装置的应用情况

该装置在俄矿副井使用以来具有以下优点：

7.1 装置控制技术先进，功能强大，一台主机集中控制多个挡车栏，结构简单，性能稳定，控制精准；具备系统自检功能、断电记忆功能、传感器失效保护功能、参数调整、与绞车联机等功能；

7.2装置能够准确确定车辆运行位置，将挡车栏的提升中、提升到位、下放中、下放到位的状态信息在声光显示器上显示，指示档车栏动作、控制故障报警，配合视频监控，便于及时发现处理问题，具有人性化的界面；

7.3挡车栏采用电动升降，位置可以锁定，采用压盘摩擦式缓冲吸能器，缓冲效果好，破坏力小，能把矿车损伤降到最低，安全性高。

8 结束语

该装置投入以来系统工作稳定，安全可靠，基本无故障，杜绝了斜巷跑车事故，而且系统功能强大，操作简单、维护方便，提高了副井提升效率，受到良好的安全经济效果，值得大力推广应用。

作者简介：陈国强（1972-），男，江苏金坛人，毕业于中国矿业大学矿山机电专业，研究生学历，硕士学位，现为徐矿集团天山矿业有限责任公司机电副总经理，高级工程师。

4 主要功能

系统装置主要功能有：

4.1 巡检监控功能：装置能够实现正常状态、报警状态的监控。对各部件的工作情况进行巡检，特别是对挡车栏（车挡）的位置自检，最大限度地避免了系统的误动作。

4.2 执行功能：装置在检测到信号后，能够有效驱动收放绞车动作，实现挡车栏的上提和下放。

4.3 挡车功能：挡车系统中挡车栏应常闭，具有跑车防护功能，正常运输时确保挡车栏的上提和下放，当跑车时，能够准确拦截车辆。

4.4 缓冲功能：挡车栏在受到车辆冲击时，能够有效缓冲车辆的冲击力，使车辆的损坏降到最小。

4.5 常闭单向迫开功能：当挡车栏处于闭合状态时，矿车正常反向运行时，挡车栏具有反向迫开功能。

4.6 视频监视功能：司机在绞车房可通过视频系统直观显示挡车门的开闭和车辆通过情况。

4.7 显示功能：系统具有车位距离数字显示，具有各传感器及挡车拦动作模拟显示，具有故障自动监测及故障部位代号显示。窗口采用大型液晶蓝屏和LED点阵灯显示，视角大、亮度高、观察直观。

4.8 具有挡车栏手动、自动操作功能和提起后的锁定功能。

4.9 具有与提升机联机、脱机功能，具有跑车故障报警并与绞车联锁功能。

5 跑车防护装置的构成

该套跑车防护装置主要由以下部分组成：

5.1 专用主电控箱。固定在提升机房内，提供跑车防护装置用状态显示器DC24V电源及编码器、挡车栏传感器DC24V电源，配有PLC控制器，是整个系统的核心，接收编码器的脉冲信号和挡车栏位置传感器信号并进行监测、计算、判断，发出信号，来控制外部执行机构。当跑车和装置故障时，电控箱故障继电器使提升矿车绞车、收放绞车停转，并发出报警。

5.2 状态显示器。安装在提升机房，便于司机操作监视地方。由触发电路和液晶显示器组成，它接收电控箱发出的信号并显示，同时发出按钮控制信号，能准确显示系统的运行状态和挡车栏的打开、关闭、联脱机、自动、手动、运行方向和目前矿车的运行位置和速度。

5.3 编码器。安装在绞车的深度指示器上，与提升机一起旋转，检测矿车上提、下放距离、方向、速度，安装位置如图4所示。

5.4 本安位置传感器。用以检测挡车栏升起和落下的位置和到位情况，并向本安电控箱反馈信号。

5.5 本安电控箱。用以控制外部执行机构，接收主电控箱的指令完成对各挡车栏的提升和下放， 并将挡车拦的位置信号传送给主控站。安装在收放绞车附近的巷道硐室。

5.6收放绞车。在主控制箱PLC的控制下实现挡车栏的提升、下放，属执行机构。由减速器、电机、滚筒、底板、限位装置等组成，结构及安装位置如图5所示。

图5 收放绞车示意图

5.7 挡车栏和缓冲器。挡车栏用以拦住脱钩的跑车，其外形如图6所示，图中L为挡车拦下放到位后能使四根钢丝绳有效防护矿车的距离；缓冲器与钢丝绳摩擦用以吸收跑车的冲击能量，达到阻车目的，属于吸能器如图7a所示，其钢丝绳尾部绳卡分布如图7b所示。

图6 挡车栏缓冲器示意图

图7a 缓冲器内部结构示意图

图7b 钢丝绳尾部绳卡分布图

6 跑车防护装置的工作原理

6.1 基本工作原理

跑车防护装置采用安装在提升绞车深度指示器上的专用旋转脉冲编码器作为测距传感器，专用主电控箱内PLC作为控制核心，正常提物情况下，挡车栏处于常闭状态。提升机启动时，电控箱内PLC对编码器旋转发生脉冲进行计数，PLC根据计数的结果判断出矿车所在的位置、速度和运行方向，在自动状态检测到矿车的位置为设定提升点、下降点时或手动状态接收到状态显示器上提、下放信号时，PLC发出上升指令给井下的本安型就地电控箱，从而控制收放绞车动作，挡车栏提升或下放，状态显示器显示挡车栏状态。

当发生跑车时，矿车冲击挡车栏，缓冲器缓冲0.3～10m（最大为20m）后矿车被可靠拦住，主电控箱接收到信号处理后，发出报警声，同时断开提升机安全回路。其工作原理框图如图8所示。

图8 跑车防护装置工作原理框图

6.2 状态显示器与挡车栏的动作关系原理

当矿车正常运行时，将状态显示器功能选择按钮处于“自动”状态，“自动”显示灯亮，状态显示器显示目前的矿车位置。

① 矿车下行。状态显示器显示米数增计数，当矿车到达设定位置（距离标定点S1=L-（L1+V2×H/V1）-4米，电控箱控制收放绞车将挡车栏提升，此时“上提”显示灯闪烁，提升到位后，“上提”显示灯常亮，收放绞车停转，挡车栏停止在设定的最高位置；当矿车到达设定位置（距离标定点S2=L+4米），电控箱控制收放绞车将挡车栏下放，此时“下放”显示灯闪烁，下放到位后，“下放”显示灯常亮，收放绞车停转，挡车栏停止在设定的最低位置。

②矿车上行。显示器显示米数减计数，当矿车到达设定位置（距离标定点S3=L+V2×H/V1+4米）电控箱控制收放绞车将挡车栏提升，此时“上提”显示灯闪烁，提升到位后，“上提”显示灯常亮，收放绞车停转，挡车栏停止在设定的最高位置；当矿车到达设定位置（距离标定点S4=L-L1米），电控箱控制收放绞车将挡车栏下放，此时“下放”显示灯闪烁，下放到位后，“下放”显示灯常亮，收放绞车停转，挡车栏停止在设定的最低位置。

上述S1-下行矿车在挡车栏提起时距标定点距离；S2-下行矿车在挡车栏下放时距标定点距离；S3-下行矿车在挡车栏提起时距标定点距离；S4-下行矿车在挡车栏下放时距标定点距离；L-挡车栏距离标定点（即零点）的距离；L1-串车的长度；V1-收放绞车的提升速度；V2-串车的运行速度；H-挡车栏的提升高度。

7 跑车防护装置的应用情况

该装置在俄矿副井使用以来具有以下优点：

7.1 装置控制技术先进，功能强大，一台主机集中控制多个挡车栏，结构简单，性能稳定，控制精准；具备系统自检功能、断电记忆功能、传感器失效保护功能、参数调整、与绞车联机等功能；

7.2装置能够准确确定车辆运行位置，将挡车栏的提升中、提升到位、下放中、下放到位的状态信息在声光显示器上显示，指示档车栏动作、控制故障报警，配合视频监控，便于及时发现处理问题，具有人性化的界面；

7.3挡车栏采用电动升降，位置可以锁定，采用压盘摩擦式缓冲吸能器，缓冲效果好，破坏力小，能把矿车损伤降到最低，安全性高。

8 结束语

该装置投入以来系统工作稳定，安全可靠，基本无故障，杜绝了斜巷跑车事故，而且系统功能强大，操作简单、维护方便，提高了副井提升效率，受到良好的安全经济效果，值得大力推广应用。

作者简介：陈国强（1972-），男，江苏金坛人，毕业于中国矿业大学矿山机电专业，研究生学历，硕士学位，现为徐矿集团天山矿业有限责任公司机电副总经理，高级工程师。

4 主要功能

系统装置主要功能有：

4.1 巡检监控功能：装置能够实现正常状态、报警状态的监控。对各部件的工作情况进行巡检，特别是对挡车栏（车挡）的位置自检，最大限度地避免了系统的误动作。

4.2 执行功能：装置在检测到信号后，能够有效驱动收放绞车动作，实现挡车栏的上提和下放。

4.3 挡车功能：挡车系统中挡车栏应常闭，具有跑车防护功能，正常运输时确保挡车栏的上提和下放，当跑车时，能够准确拦截车辆。

4.4 缓冲功能：挡车栏在受到车辆冲击时，能够有效缓冲车辆的冲击力，使车辆的损坏降到最小。

4.5 常闭单向迫开功能：当挡车栏处于闭合状态时，矿车正常反向运行时，挡车栏具有反向迫开功能。

4.6 视频监视功能：司机在绞车房可通过视频系统直观显示挡车门的开闭和车辆通过情况。

4.7 显示功能：系统具有车位距离数字显示，具有各传感器及挡车拦动作模拟显示，具有故障自动监测及故障部位代号显示。窗口采用大型液晶蓝屏和LED点阵灯显示，视角大、亮度高、观察直观。

4.8 具有挡车栏手动、自动操作功能和提起后的锁定功能。

4.9 具有与提升机联机、脱机功能，具有跑车故障报警并与绞车联锁功能。

5 跑车防护装置的构成

该套跑车防护装置主要由以下部分组成：

5.1 专用主电控箱。固定在提升机房内，提供跑车防护装置用状态显示器DC24V电源及编码器、挡车栏传感器DC24V电源，配有PLC控制器，是整个系统的核心，接收编码器的脉冲信号和挡车栏位置传感器信号并进行监测、计算、判断，发出信号，来控制外部执行机构。当跑车和装置故障时，电控箱故障继电器使提升矿车绞车、收放绞车停转，并发出报警。

5.2 状态显示器。安装在提升机房，便于司机操作监视地方。由触发电路和液晶显示器组成，它接收电控箱发出的信号并显示，同时发出按钮控制信号，能准确显示系统的运行状态和挡车栏的打开、关闭、联脱机、自动、手动、运行方向和目前矿车的运行位置和速度。

5.3 编码器。安装在绞车的深度指示器上，与提升机一起旋转，检测矿车上提、下放距离、方向、速度，安装位置如图4所示。

5.4 本安位置传感器。用以检测挡车栏升起和落下的位置和到位情况，并向本安电控箱反馈信号。

5.5 本安电控箱。用以控制外部执行机构，接收主电控箱的指令完成对各挡车栏的提升和下放， 并将挡车拦的位置信号传送给主控站。安装在收放绞车附近的巷道硐室。

5.6收放绞车。在主控制箱PLC的控制下实现挡车栏的提升、下放，属执行机构。由减速器、电机、滚筒、底板、限位装置等组成，结构及安装位置如图5所示。

图5 收放绞车示意图

5.7 挡车栏和缓冲器。挡车栏用以拦住脱钩的跑车，其外形如图6所示，图中L为挡车拦下放到位后能使四根钢丝绳有效防护矿车的距离；缓冲器与钢丝绳摩擦用以吸收跑车的冲击能量，达到阻车目的，属于吸能器如图7a所示，其钢丝绳尾部绳卡分布如图7b所示。

图6 挡车栏缓冲器示意图

图7a 缓冲器内部结构示意图

图7b 钢丝绳尾部绳卡分布图

6 跑车防护装置的工作原理

6.1 基本工作原理

跑车防护装置采用安装在提升绞车深度指示器上的专用旋转脉冲编码器作为测距传感器，专用主电控箱内PLC作为控制核心，正常提物情况下，挡车栏处于常闭状态。提升机启动时，电控箱内PLC对编码器旋转发生脉冲进行计数，PLC根据计数的结果判断出矿车所在的位置、速度和运行方向，在自动状态检测到矿车的位置为设定提升点、下降点时或手动状态接收到状态显示器上提、下放信号时，PLC发出上升指令给井下的本安型就地电控箱，从而控制收放绞车动作，挡车栏提升或下放，状态显示器显示挡车栏状态。

当发生跑车时，矿车冲击挡车栏，缓冲器缓冲0.3～10m（最大为20m）后矿车被可靠拦住，主电控箱接收到信号处理后，发出报警声，同时断开提升机安全回路。其工作原理框图如图8所示。

图8 跑车防护装置工作原理框图

6.2 状态显示器与挡车栏的动作关系原理

当矿车正常运行时，将状态显示器功能选择按钮处于“自动”状态，“自动”显示灯亮，状态显示器显示目前的矿车位置。

① 矿车下行。状态显示器显示米数增计数，当矿车到达设定位置（距离标定点S1=L-（L1+V2×H/V1）-4米，电控箱控制收放绞车将挡车栏提升，此时“上提”显示灯闪烁，提升到位后，“上提”显示灯常亮，收放绞车停转，挡车栏停止在设定的最高位置；当矿车到达设定位置（距离标定点S2=L+4米），电控箱控制收放绞车将挡车栏下放，此时“下放”显示灯闪烁，下放到位后，“下放”显示灯常亮，收放绞车停转，挡车栏停止在设定的最低位置。

②矿车上行。显示器显示米数减计数，当矿车到达设定位置（距离标定点S3=L+V2×H/V1+4米）电控箱控制收放绞车将挡车栏提升，此时“上提”显示灯闪烁，提升到位后，“上提”显示灯常亮，收放绞车停转，挡车栏停止在设定的最高位置；当矿车到达设定位置（距离标定点S4=L-L1米），电控箱控制收放绞车将挡车栏下放，此时“下放”显示灯闪烁，下放到位后，“下放”显示灯常亮，收放绞车停转，挡车栏停止在设定的最低位置。

上述S1-下行矿车在挡车栏提起时距标定点距离；S2-下行矿车在挡车栏下放时距标定点距离；S3-下行矿车在挡车栏提起时距标定点距离；S4-下行矿车在挡车栏下放时距标定点距离；L-挡车栏距离标定点（即零点）的距离；L1-串车的长度；V1-收放绞车的提升速度；V2-串车的运行速度；H-挡车栏的提升高度。

7 跑车防护装置的应用情况

该装置在俄矿副井使用以来具有以下优点：

7.1 装置控制技术先进，功能强大，一台主机集中控制多个挡车栏，结构简单，性能稳定，控制精准；具备系统自检功能、断电记忆功能、传感器失效保护功能、参数调整、与绞车联机等功能；

7.2装置能够准确确定车辆运行位置，将挡车栏的提升中、提升到位、下放中、下放到位的状态信息在声光显示器上显示，指示档车栏动作、控制故障报警，配合视频监控，便于及时发现处理问题，具有人性化的界面；

7.3挡车栏采用电动升降，位置可以锁定，采用压盘摩擦式缓冲吸能器，缓冲效果好，破坏力小，能把矿车损伤降到最低，安全性高。

8 结束语

该装置投入以来系统工作稳定，安全可靠，基本无故障，杜绝了斜巷跑车事故，而且系统功能强大，操作简单、维护方便，提高了副井提升效率，受到良好的安全经济效果，值得大力推广应用。

作者简介：陈国强（1972-），男，江苏金坛人，毕业于中国矿业大学矿山机电专业，研究生学历，硕士学位，现为徐矿集团天山矿业有限责任公司机电副总经理，高级工程师。